刚架结构设计论文大全11篇

刚架结构设计论文篇（1）

中图分类号：S611 文献标识码：A文章编号：

一．前言

轻型钢门式结构设计对于建筑工程钢结构设计来说具有十分重要的作用，对于钢结构设计的发展也是具有重大意义的，因此我们应该加强对于轻型钢门式结构设计的探讨。下面笔者就通过自己的研究和工作经验对于轻型钢结构门式钢架的设计进行分析。

二．柱脚设计

门式刚架柱脚形式有两种：即铰接柱脚和刚接柱脚。对于铰接柱脚，基础仅受轴心荷载作用，设计相对比较简单。但大部分门式刚架厂房都有吊车，有较大吊车的房屋，柱顶位移较大，柱脚采用刚接，使得每榀刚架形成超静定结构，不但能减小柱顶位移而且具有更大的安全储备。对于高宽比和风荷载较大的无吊车门刚结构，柱脚也宜设计成刚接。

同时当柱底板与混凝土基础间的摩阻力不足以抵抗全部的水平剪力时柱脚还应设置抗剪键，抗剪键的设置需要计算。在基础施工时应留置键槽，键槽每侧宽出抗剪键不小于30 mm，底部空隙高度不小于20mm。在柱脚底板和基础顶面之间留有一定空间，柱脚铰接时不易大于50 mm，柱脚刚接时不易大于100 mm。

三．轻型钢门式结构的优化设计

1． 合理跨度的确定

在设计中，应该根据具体房屋的高度来确定合理的跨度，总体来说，当荷载和柱高一定时，我们在设计中就应适当加大房屋的跨度，这样一来，刚架的用钢量整体增加不明显，但却很大程度上节省了空间。―般情况下，当柱高、荷载一定时，适当加大跨度，刚架的用钢量增加不太明显，但节省空间，基础造价低，综合效益较为可观。因此，设计者应根据具体要求在选择方案时选择较为经济的跨度，不宜盲目追求大跨度。

2. 刚架最优柱距的确定

刚架的柱距与刚架的跨度、屋面荷载、檩条形式等因素有关。随着刚架柱距的增大，刚架用钢量是逐步下降的，但当柱距增大到一定的数值后，刚架的用钢量随着柱距的增大其下降的幅度较为平缓，而其他如檩条、墙梁的用钢量随着柱距的增大而增加，就房屋的总用钢量而言，随着柱距的增大先下降后上升。大量计算数据表明：一般情况下，门式刚架的最优柱距为6―9 m，柱距不易超过9 m，超过9m时，屋面檩条与墙梁体系的用钢量增加太多，综合造价并不经济。因此，从综合分析的角度看，确定合理的柱距才能既节省钢材，又使设计真正做到定型化、专门化、标准化以及轻型化，从而推动门式刚架轻型房屋结构体系在我国的发展。

3. 确定科学的结构力学模型

轻型门式刚架的形式多种多样，柱脚和基础通常做成铰接，多跨刚架的中柱多采用摇摆柱。但当柱高度较大时，为控制风荷载作用下的柱顶位移值，柱脚宜做成刚接，多跨刚架的中柱与横梁的连接也宜采用刚接，多跨刚架宜做成多坡，较为节省钢材。门式刚架一般采用实腹式变截面梁和柱来适应弯矩变化以达到节约钢材的目的。除腹板高度变化外，厚度也可根据需要变化。

上下翼缘可用不同截面；相邻单元的翼缘也可采用不同截面。因此，影响整个钢架用钢量的因素有上翼缘的宽度、厚度；下翼缘的宽度、厚度；腹板的厚度；构件大头、小头的高度；而且这些因素之间也互相影响。互相不独立。柱通常为楔形杆件，楔形柱的最大截面高度取最小截面高度的2―3倍为最优截面。

门式刚架腹板主要以抗剪为主，翼缘以抗弯为主，在无振动荷载作用下，可充分利用腹板屈曲后强度分析构件的强度和稳定性，将构件设计成为高而窄的截面形式(最小截面高度宜取跨度的1／45―l/60，截面高宽比―般为3～5)，PKPM系列软件的STS模块截面优化比较简单易行的方法是按照构件的内力来调整截面尺寸，经过试算确定重量昂小的截面。这种方法不但计算次数少，而且可以人工干预截面优化范围，快速的得到比较理想的截面尺寸。

构件的平面外稳定可通趟设置隅撑来保证，为使结构具有可靠的整体稳定性，纵向通常设置由十字交叉圆钢组成的屋面横向水平支撑，同时，应在柱顶和屋脊设置刚性系杆。在实际工程中，当屋面与檩条连接可靠时。可利用型钢檩条兼做刚性系杆。有条件时，檩条可设计成连续檩条，檩条平面外应根据具体情况设置相应拉条。

四．实例分析

某省选煤设计研究院运用门式框架技术为该省一选煤厂设计了新的选煤主体建筑一 主厂房使用外部门式框架，内部块式框架结构，保温的双层压型墙面，具有极好的采光通风作用。

1.梁柱节点设计：梁柱节点形式见下图：

图1 节点设计图

连接处选用如下组合内力值：

2.梁节点设计图如下：

连接处选用如下组合内力值：

3.柱脚设计

设计内力采用：

五．结束语

轻型钢门式钢架结构在建筑结构设计中是普遍存在的，因为这种结构设计具有很强的优势，是其他一些建筑结构设计所无法比拟的。但是这种钢结构设计在目前还不是很成熟，在建筑工程中的应用不是很好。因此，为了更大范围的发挥这种结构设计的优势，确保这种钢结构设计的质量，我们就需要对该种钢结构设计进行分析，克服在轻型钢门式结构设计中存在的问题，掌握其设计技术，使轻型钢门式结构设计得到更大的发展。

参考文献：

[1]邱孝朗 轻型钢结构门式刚架厂房结构设计探讨中国高新技术企业2011-10-01期刊

[2]董玉竹; 姜春宝 轻型钢结构门式刚架的优化设计探讨黑龙江科技信息2010-02-25期刊

[3]宋新利 门式钢架变截面斜梁设计探讨河南省土木建筑学会2010年学术研讨会论文集2010-08-01中国会议

[4]赵希平 某轻钢门式钢架厂房火灾后的恢复第三届全国现代结构工程学术研讨会论文集2003-07-01中国会议

刚架结构设计论文篇（2）

1、问题的提出

高层建筑结构设计中，经常遇到平面狭长且横向跨数较少的高层框架或框剪类建筑，其地下室或底部楼层为停车场、餐厅或商场超市等，使用功能的限制不允许有过多剪力墙落地。按常规梁柱截面设计时地震作用下其y 向位移常不能满足要求（为讨论方便，设定y 向为短方向），主要原因是结构整体在y 向的刚度不足。通常有以下几种解决方法：1）调整y 向剪力墙数量、厚度及混凝土强度等级；2）将楼电梯间做成封闭型,形成闭合的筒体；3）调整y向框柱截面为矩形,增加y 向框梁截面高度；4）少数多高层框架类型的结构,采用增设混凝土斜撑的方式提高侧向刚度[1 ] 。

这几种方法中，前三种是比较常用的，与建筑协调以争取足够数量的落地剪力墙，但落地剪力墙较少时将导致有限的剪力墙吸收过大的地震力，地震作用下剪力墙首先发生破坏。斜撑更多应用在钢结构中，在混凝土结构中的应用尚未普及，且给梁柱节点施工带来一定难度，节点区施工质量不能得到保证。若考虑采用底部大空间带转换层的结构类型，在地下室顶板处进行梁托墙转换时，框梁截面往往很大，内力计算及构造措施等与普通框剪结构相比有更严格的要求，显然在结构y 向位移略有不足的情况，设计为带转换层或转换构件的框支剪力墙结构不尽合理。本文讨论的异形框架结构就是试图从新的角度解决高层建筑结构弱向刚度不足、位移不满足要求的问题。

2、异形框架结构定义及结构体系

2．1 异形框柱与异形框梁截面形式

异形框柱从截面形状上看与剪力墙带端柱约束边缘构件相似，本文称其为带边缘壁柱的异形框架柱，主框柱承担竖向力和水平剪力，边缘壁柱辅助框柱承担水平剪力，承担少量竖向力。这点是与异形柱在受力机制上的主要区别。边缘壁柱的设置根据需要可以分为以下几种情况：1）在框柱一侧设置；2）在中间框柱两侧设置，形成“一”或“L”型；3）在框柱三个方向设置，形成“T” 型；4）在框柱四周同时设置，如图1 所示。设计过程中根据实际情况，在不同位置的柱采用不同截面形式，如图1c 可以用于角柱,图1d 用于边框架中柱等。框柱与边缘壁柱根据需要采用弱连接或者强连接的方式。

图1 异形框架柱截面示意

异形框梁为在主框梁上边(下边,或者上下边)加设边缘壁梁的框架梁，如图2 所示。框梁承担大部分剪力和弯矩，边缘壁梁提高框梁的抗弯刚度，承担部分竖向荷载引起的弯矩和水平荷载引起的剪力。根据计算和平面布置要求可以布置在框梁上边、下边，或上下边同时设置。框梁与边缘壁梁根据需要采用弱连接或者强连接的方式。边缘壁柱和边缘壁梁暂统称为异形框架结构的边缘构件。

图2 异形框架梁截面示意

2．2 异形框架结构体系及其特点

异形框架结构由普通框架结构发展而来，定义为由异形框柱和异形框梁组成的现浇钢筋混凝土结构，与框架结构、框剪结构结合起来形成异形框架-框架结构、异形框架- 框剪结构等。异形框架结构本质上属于JGJ 3 ―2002《高层混凝土结构技术规程》[2 ] 中规定的框架结构，但在地下室顶板处有内力转换的特点，地下室顶板视为不完全转换层，但整体并没有明确的承担不落地框柱或剪力墙的转换梁，全部竖向构件均为连续传递至基础，因此异形框架结构从转换角度来说与通常的带转换层结构有较大的区别。典型的异形框架结构立面示意如图3 所示。

图3 异形框架结构立面示意

异形框架结构与异形柱结构、壁式框架结构及短肢剪力墙结构有着明显的区别。JGJ 149 ―2006《混凝土异形柱结构技术规程》和有关文献讨论的是异形柱结构的设计与应用，选用异形柱结构的出发点主要是建筑的使用功能要求，应用地区和最大高度都有限制；异形柱结构不论采用何种截面，均按全截面整体受力考虑，一般不允许地震作用下异形柱任何部分出现破坏[3 - 4 ] ；壁式框架结构是介于框架与剪力墙之间的一种结构形式，截面形式、受力和变形特征同异形柱结构基本一致。异形框架结构则是从改善结构受力、增强结构侧向刚度的角度出发设置边缘构件，适用地震烈度区和最大高度要求与普通框剪或框剪结构一致，整体受力机制和地震作用下构件破坏机制是其与异形柱结构和壁式框架等结构的主要区别。

异形框架结构内力传递机理分为两种情况，根据附加的边缘构件长度不同相似于普通框架结构或框支剪力墙结构：1) 当边缘构件长度较小时，边缘构件仅起到加强框柱与框梁刚度的作用，承担少量内力，与之相连的地下室顶板框梁的转换功能不明显，结构整体在水平力作用下的变形特征与普通框架结构相似，均为竖向荷载由框柱直接向基础传递，不存在通过转换梁向下传递的情况；在水平地震力(或风荷载) 作用下，主框梁与主框柱组成的框架结构体系主要承担水平剪力与倾覆弯矩，边缘壁柱和边缘壁梁分别增大了框柱和框梁的抗弯刚度和抗剪承载力，整体结构的抗侧刚度得到加强。

2) 当边缘构件长度较长时，边缘构件的刚度大大增加，其受力机制发生转变,框架梁柱与边缘构件组成的平面可视为开洞的带边框剪力墙,而结构整体将趋向于框支剪力墙结构，其转换层在地下室顶板处，计算和构造措施需按框支剪力墙结构取用。就本文中所讨论的情况，仅希望边缘构件起到对结构整体的加强和调整作用，故此应控制边缘构件截面长度，本文所讨论的异形框架结构也仅指第1 类结构。

边缘构件的设置位置比较自由，原则上只要有填充墙或隔墙的梁柱部位均可以进行设置，这种设置方法决定了可以任意调整结构不同部位的抗侧刚度。比如，当剪力墙比较集中且在平面不对称布置时，可以设置边缘构件来调整另一侧结构抗侧刚度，减小剪力墙不对称布置所带来的不利影响，使结构平面刚度分布更加合理。由于平面布置上的要求，楼电梯间处的剪力墙分布在两端，或者集中在中部，,由于楼板面内变形，没有布置剪力墙的部位其框柱所需要承担的剪力相对较大，而计算时通常假定楼板为无限刚性，不存在面内剪切变形，与实际结果有一定差异，如能在该结构中的特定部位，采用一定数量的异形框柱将起到改善整体受力的作用，使结构平面受力更合理。

异形框架结构边缘构件在地震作用下可以首先发生延性破坏，设计异形框架- 框架结构在地震作用下的屈服部位依次是边缘壁梁- 边缘壁柱- 框架主梁塑性铰；同理，异形框架- 框剪结构的屈服部位依次是边缘壁梁- 边缘壁柱- 连梁- 墙肢- 框架。多遇地震时，边缘构件处于弹性阶段或弹塑性界限区；罕遇地震时，边缘构件首先达到塑性阶段而产生屈曲，刚度降低,变形增大，起到抗震耗能作用。边缘构件的纵筋和箍筋配筋率需根据试验或严格计算进行确定，保证其在地震作用下首先发生破坏。正常使用情况下，按照框梁处于弹性阶段时的平截面假定，边缘壁梁下缘应变最大，最下排钢筋应力也将首先达到屈服应力，边缘构件将不再承担弯矩，框梁开始承担大部分弯矩，边缘构件的裂缝宽度应控制在规范允许范围内。根据异形框柱（梁）的截面特点，边缘构件外边缘达到极限应变而发生破坏时，与柱（梁）连接处由于两者的相互约束作用而仍使柱（梁）处于弹性阶段,起到保护框柱（梁）的作用。梁柱节点的刚域因边缘构件的存在将增大，框梁的计算长度减小，楼层层间侧向刚度增大。通过设置边缘构件，可以很容易地实现“强柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱杆件”的概念设计原则。

在工程应用中，可以单独应用边缘壁柱、边缘壁梁或将两者结合应用。由于框架梁的刚度对结构整体抗侧刚度影响很大，单独利用边缘壁柱得到的效果小于单独利用边缘壁梁的效果。在单独利用边缘壁梁时，宜设置边缘壁柱，实际上是将两者结合起来应用。可以采用设置边缘壁柱对结构进行微调，以保证位移角达到规范要求或减弱结构的扭转反应。

3 异形框架结构计算方案

异形框架结构在地震作用下的变形特点与普通框架结构类似，各榀框架的变形曲线基本相同，由于控制边缘壁柱的截面长度，使框柱的反弯点在柱中部，结构整体变形特点仍呈剪切型，楼层剪力同样可按异形框柱的的抗推刚度D 值比例进行分配。根据边缘构件所起的作用，可以采用刚度等效的方法，将边缘构件按刚度相等原则叠加到框架梁柱上。由于希望地震作用下边缘构件先于框柱发生开裂或屈服以消耗地震能量，因此对等效后的刚度进行折减，然后再修改框柱和框梁的截面抗弯刚度。

K′= βK(1)

式中：K 为框柱（梁）主体截面线刚度； K′为异形框柱（梁）等效线刚度；β为等效线刚度系数。β有两种计算方法：其一是对边缘构件本身的刚度进行折减后，叠加到主框柱（梁），再与其进行比较确定β值；其二是将两者刚度叠加后再对异形框柱（梁）刚度进行整体折减。

常用的几种电算程序可以进行异形截面梁柱的计算与设计，但此处的异形梁柱构件各部分共同承担弯矩、剪力和扭矩作用，不分主次,整体参与计算，无疑结构的刚度会大于预期的异形框架结构计算结果，不利于控制梁柱的相对强弱程度，且结构失效机制不符合异形框架结构的特点。如程序提供的梁柱线刚度系数可以修改，则调整相关参数，以实现预期目的。地下室顶板梁柱节点设计是难点之一，电算程序一般无法反应梁柱节点的具体处理方式，而这将直接影响该处梁柱内力计算及配筋设计。

设计时通过初步计算的层间位移角与规范规定进行比较，简单估算边缘构件的需要量，再均分到可以加设边缘构件的框架上。采用二次配筋法给出结构整体配筋图。在异形框柱配筋设计时，异形框梁的刚度不折减或小幅折减，两次配筋计算结果取较大值设计异形框柱。

4 异形框架结构构造要求

JGJ 149 ―2006 中规定异形柱“各肢最小截面宽度不小于200 mm”，而异形框柱（梁）的边缘构件截面宽度则可根据填充墙或隔墙的宽度确定，固定隔墙下均可以设置，以保证不影响外观及建筑使用功能。

边缘构件的设置原则是可以采用在少数梁柱上加设截面较大的边缘构件，也可以采用在多数梁柱上加设截面较小的边缘构件，具体应根据计算结果及建筑平面隔墙布置进行确定。边缘构件的长度需要根据计算仔细调整，一般为2 倍～5 倍截面宽度，边缘构件过长时会改变边缘构件的受力机制和对梁柱刚度的作用。边缘构件受力钢筋可采用单排布置，钢筋直径不宜过大, 承受剪力的箍筋配筋率可稍大。高规、抗规及异形柱规范等设计规范对框架结构的构造规定适用于异形框架结构。边缘构件的截面要求、配筋设计和梁柱节点设计是异形框架结构设计的重点。

根据计算结果逐层减小边缘构件的截面高度，使得自下而上框柱和框梁刚度均匀变化，强化结构下部刚度，弱化上部刚度。边缘构件的设置尽量上下对齐。边缘壁柱的刚度及配筋可适当大于边缘壁梁，以实现“强柱弱梁”的原则。

边缘壁柱通常从地下室顶板或底部大空间楼层的顶板起设置，直接作用在框架梁上，由于边缘壁柱在此处不连续设置，且地下室顶板处的框梁截面设计为普通矩形梁,因此框梁为不完全转换梁，承担较大的内力作用，宜按转换梁的构造要求进行考虑。地下室顶板处梁柱节点区采取的连接方式，可根据建筑使用要求和计算结果考虑采用加大下部框柱截面、加设牛腿、加设柱帽，或将框梁加强等方式，以承担边缘壁柱的内力传递,如图4 所示。

图4 地下室顶板处梁柱节点形式

一般情况下，上部框梁支座处在强震下发生塑性屈服时，地下室顶板处的梁支座处不屈服，且很多情况下地下室顶板视为上部嵌固端，顶板较厚配筋较大，因此如此考虑是切实可行的。

5 结语

1) 本文提出的异形框架结构体系，可以有效解决纯框架结构位移不满足规范要求，框剪结构中剪力墙数量偏少时位移不满足规范要求，或者结构扭转情况比较严重等问题，丰富了建筑结构体系的类型。

刚架结构设计论文篇（3）

[关键词]K型井架；结构分析；稳定性；静力计算

中图分类号：TE923 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）44-0092-01

1 K型井架大腿形式及其性能分析

目前在用的中型钻机前开口型井架一般有角钢、工字钢和矩形管三种形式。大腿采用角钢的井架，如BY-40钻机井架和少量的ZJ-15、ZJ-20钻机井架，其数量越来越少。大部分ZJ-15、ZJ-20钻机井架大腿都采用工字钢。

工字钢为标准型钢，矩形管采用钢板轧制并焊接而成，矩形管的加筋部分可提高大腿本身的刚度和稳定性。

矩形管井架的刚度比工字钢井架好，有更好的承载能力，两种大腿形式井架的强度相当。在保证实现同等载荷能力的前提下，矩形管井架比工字钢井架的质量要轻，可以更好地满足钻井工艺要求。因此，前开口井架的合理大腿形式应该是矩形管。

2 井架整体方案设计

2.1 总体结构方案的确立

井架的设计高度为41.5m，分为四段，上段10m，其余三段为10.5m，井架段与段连接接头长200mm，上段有一处下连接接头，中上段、中下段分别有上、下两处连接接头，下段有上连接接头一处和下底角（200mm），因此，各段围成的桁架尺寸为10m。

受压弦杆长度的确定和腹杆的布置，按照常规有两种选择，分别是将9.9m长的桁杆分为四个空格和六个空格。方案合理性分析过程如下所示：

应用材料力学中的压杆稳定柔度λ值，λ=L/γ（L为压杆长度，γ为截面的最小惯性半径），对于上述两种桁架结构，λ1=45.7，λ2=30.5。

两种方案，结构中的λ1和λ2的值都小于60，都属于小柔度压杆，属于强度破坏型桁架，两种结构的受压弦杆是等强度的，分为六个空格的那种结构过于复杂，重量大，不经济，因此选择将桁架分为四个空格的这种结构。

受压弦杆确定后，本论文选择如下布置方案：

后背面选用菱形加斜拉管的结构形式，侧面选择双斜杆结构，整段可以拆成两个片架，这种结构整体稳定性、刚度好。

通过上述设计，井架由四段构成，上部第一段为焊接四面封闭结构，其余各段为前开口结构，两侧面为焊接的平面结构，背扇由横斜杆焊接构成。由于大腿采用了方箱型截面，使得这种类型的井架具有整体重量轻，起升平稳的优良性能。

3 井架的稳定性计算和静力计算

3.1 井架的稳定性计算

前开口型井架因正面和侧面的几何性质不同，分别进行整体稳定计算。前开口型井架的整体稳定计算模型可简化为一端作用―弯矩的压弯柱模型，分别计算其正面和侧面的稳定性，两端铰支的端弯矩为M=P×e（P―作用在井架顶部的大钩载荷；e―载荷作用点偏离井架顶部中心的距离。）

如果井架两个前大腿的稳定性满足要求，侧面的整体稳定性可不必计算。

井架的整体稳定计算必须建立一定的井架计算模型，模型的实质是将井架这个特殊的格构式结构，根据其结构和受力特点，简化为一个保持格构式结构的抗压刚度和抗弯刚度的具有相应折算长细比的实腹受压柱来计算。

3.2 井架的分析

3.2.1 总体刚度分析

井架的总体刚度分纵向刚度、前后横向刚度、左右横向刚度和扭转刚度。选取相同的截面面积，查找数据作如下分析：

（1）由于所选工字钢和方箱型的截面积相同，二者的抗拉压刚度相同，故井架在纵向的刚度相同。

（2）方箱型井架前后方向的纵横刚度比工字钢井架高2%左右，这是因为井架的前后横向刚度主要取决于井架侧面由大腿、横杆、斜杆所形成的框架的刚度。

（3）方箱型井架左右横向刚度和扭转刚度比工字钢井架分别高3.7136%和3.1129%，可见，方箱型比工字钢有良好的抗弯和抗扭性能。

3.2.2 井架的强度分析

从强度的角度考虑，井架大腿的应力主要是由轴向力引起的，而两种大腿型式的截面积相等；前开口井架的前大腿承受的弯矩也主要是绕Z轴的弯矩，而两种大腿型式的绕Z轴的弯矩差别不大，两种大腿型式井架的应力较接近。

3.2.3 井架的稳定性分析

井架主体为变截面空腹组合杆，前大腿为支承于弹性介质上的压杆，弹性介质的弹性常数取决于井架侧面和背面的横杆形成的框架对前大腿横向位移的约束作用。根据总体稳定的实用计算法，井架主体和前大腿总体稳定的折算应力如下分析：

（1）方型箱本身在绕Y轴方向的抗弯刚度是工字钢的516倍，但在井架整体的前后横向刚度中大腿本身刚度所占的比例很小，故两种截面型式的井架前后横向刚度接近，体现在这个方向的井架主体的总体稳定性也就相同。

（2）方箱型井架的前大腿总体稳定性折算应力是工字钢井架的90%左右，这是由于方箱型在绕Z轴方向的刚度比工字钢大。

3.3 井架静力计算

通过I-DEAS软件对井架进行静力计算，得出的结论为井架的X向位移和Z向位移随大钩载荷的变化较大，且均与大钩载荷呈良好的线性关系。井架的最大位移变化量为7.36mm，最大应力变化为290MPa。

4 结论

刚架结构设计论文篇（4）

一、前言

在进行钢框架设计的过程中，通常会假设梁柱连接为完全的钢接或铰接。但是在钢框架的实际施工中，往往发现钢实际的框架连接效果仅能在两个连接状态之间，在实践中梁柱节点既能够传递弯矩，在梁柱间又会出现一个相对的转角，达不到完全的刚性连接和铰接连接标准，因此将这种实际的刚连接状态称为半刚性连接。在以往进行钢结构框架设计过程中，钢框架的初始结构体系会被预先进行固定，这样的设计模式没有对半刚性连接的差异对其所造成的框架结构力学性能影响的差异进行考虑，如果固定了框架结构体系的基础上再进行结构设计的工作，那么就难以结构的性能进行整体性的把握，最终的设计结构会存在一定的缺陷。如今进行工程结构优化的发展已经逐渐成熟，传统的设计模式会因为实际应用中的缺陷被替代，本文结合实际，提出了有效的框架结构设计方法，能对结构优化设计起到的进步有推动作用。

二、主动半刚性连接设计

1、主动半刚性连接设计的概念

在进行钢结构连接设计时，常将框架的梁柱节点的连接假定成较为理想化的铰接和刚接，标准是当转动的约束只要达到理想化完全刚接的80%，那么可以将之视为刚接；而如果梁柱轴线夹角的变动幅度可以达到理想化完全铰接的90%，那么可以将之视为铰接。因此，相对而言钢框架的半刚性连接设计就有其自身的特点，但在以往进行钢框架结构设计时，往往没有考虑到：如果钢结构的连接形式存在差异，那么半刚性本构模型就会相应的表现出差异特征，并且对框架结构造成的影响也存在差别。应用的半刚性连接方法相异，最后分析结构性能得到的结果就不相同，因而结构设计的方案也会存在差异。同时，即使在同种框架结构当中，应用不同的半刚性连接方法组合和应用相同半刚性连接方法，最终对于整个钢结构造成的力学影响也是不同的。刚结构连接的状态实际上都显示了半刚性的变形特性，图1为各种连接状态下的弯矩―转角曲线。我们从图1可以发现，钢结构框架设计中假定完全刚接会夸大节点约束的作用，不利于结构稳定性；但如果按完全铰接进行设计，那么就没有能够有效利用节点约束的作用。所以，在钢结构设计中，准确地对钢结构连接的半刚性特性以及其对结构整体受力性能的影响进行评估，就极其重要。在传统的设计过程中，首先进行半刚性连接方法的确定和建立本构模型的做法，并没有把连接方法结合在结构整体设计之中，本文针对这个问题提出相应的设计方法，以发挥通过主动半刚性连接形式提高结构的力学性能的作用，这种方法和传统被动式的预定半刚性连接相对，因而被称为主动半刚性连接设计方法。

图 1 各类型连接的弯矩―转角曲线

2、主动半刚性连接设计的方法

将钢框架结构的连接形式做为设计过程中的变量，那么就可以通过连接形式的排列组合，进行拓扑布置以构成钢框架体系的多种形式，但是在设计中需要对结构的强度、位移等条件的限制进行考虑。在进行设计时，钢框架体系的确定需要对应连接形式的判别准则，因此从不同角度进行判别的准则就有很多种。本文结合实际的设计当中的具体要求，以较为简单的连接形式判别准则――承载力因子准则进行举例说明，以钢框架的承载力因子作为框架连接形式选择的重要标准。所谓承载力因子（以 Γ表示），就是钢框架在经受外力荷载作用时的钢梁柱构件的内力和构件的承载力比值的标准差值，具体运算如公式（1）所示。当框架构件的承载力达到标准要求，以Γ≥0表示；当框架构件的内力超出了承载力要求的标准范围时，以Γ=-1表示。如果将第m个与第n个框架连接形式方案通过承载力因子Γ进行判别，若Γm≥0，Γn≥0，Γm≥Γn，那么就可以得出结论第m个与第n个连接形式方案相比，在钢框架构件的承载力利用方面就有优势，选择第m个方案就更为适宜。

（式1）

在上式（1）中，Mi表示钢框架在荷载的作用下，框架构件的内力的最大值；Mui表示钢框架构件在相应条件下的最大承载力。通过利用承载力因子进行判别的准则可以发现，以分析承载力因子的方法，可以对连接形式在框架结构中的作用进行基础性评价，为选择连接方式的拓扑布置方案提供依据。

三、 主动半刚性连接优化设计

由于在进行半刚性连接方案的选择和框架单元连接设计的过程中，要考虑两者间的相互影响，因此，仅从不同的半刚性连接选择对框架结构承载力因子的角度进行讨论是不够的。在对框架性能进行评价从而选择框架的连接形式时，可以考虑的角度包括强度，框架侧移，抗震性能等等。进行主动半刚性连接设计的程序更为复杂，在设计中可以主动地中找出最优的半刚性连接方法，从而优化框架结构的力学状态，这与传统的假设―校核―再设计的设计模式有效避免可行解的局限性。

当前主动半刚性连接优化设计的设计思路已经发展相对成熟：通过将半刚性连接形式、钢框架单元的截面尺寸作为设计方案中的变量，在满足强度、刚度规范标准的条件下，结合框架总造价进行考虑，则需要对钢框架模型进行优化设计。

计算钢框架造价，需要考虑材料及制作安装的费用。如今由于产能过剩，钢材价格正处在下行通道中，但是我国的人工费用不断增加，因此在安装个制造即连接费用上的预算投入会相对较高，并且在结构总造价中的占比会不断增加。因此，在钢框架结构进行优化的实践过程中，要对连接费用进行仔细的考虑。通常在实践中进行梁柱节点的连接会以螺栓连接方法，因此，在总造价就与螺栓连接的个数存在一定的关系，并且钢结构的刚度差异和框架连接的复杂度也有关系。常见的连接类型有单腹板角钢连接、双腹板角钢连接、短端板连接、顶底角钢连接等等。因此，主动半刚性连接框架结构的优化设计就变得更加重要。

四、结束语

传统的半刚性连接设计中，预先将框架连接形式进行固定后再进行框架结构设计的方法由于实际应用中显现出的缺陷和不足，逐渐被主动半刚性连接设计所取代。主动半刚性连接设计方法将梁柱节点的连接方式作为设计中的变量进行考虑，结合框架结构单元性能和结构连接形式的相互影响，保证框架结构优化设计的整体性。

参考文献

[1]陈绍蕃.钢结构设计原理[M].北京：科学出版社，2001.

[2]陈惠发，周绥平.钢框架稳定设计[M].上海：世界图书出版社.2010

刚架结构设计论文篇（5）

中图分类号：TU398+.2文献标识码： A 文章编号：

一．多层钢框架工业厂房的设计理念

1、钢框架体系概念

框架体系是指沿纵横方向均由框架作为承重和抵抗水平抗侧力的主要构成所组成的结构体系。框架的梁柱宜采用刚性连接。钢框架结构一般可分为无支撑框架和有支撑框架两种形式。无支撑的纯框架体系，有钢柱和钢梁组成，在地震区框架的纵、横梁与柱一般采用刚性连接，纵横两方向形成空间体系，有一定的整体的空间作用功能，有较强的侧向刚度和延性，承担两个主轴方向的地震作用。

2、纯框架体系的主要特点是：

（1）可以形成较大使用空间，平面布置灵活，适用多种类型适用功能，结构各部分刚度比较均匀，构件易于标准化和定型化，构造简单，易于施工。对于层数不多的房屋而言，框架体系是一种比较经济合理的结构体系。

（2）重力二阶效应影响

钢框架的侧向刚度较柔，在风荷载或水平地震作用下将产生较大的水平位移,由于结构上的竖向荷载P的作用，使结构又进一步增加侧移值且因其结构的各构件产生附加内力。这使框架产生几何非线性的效应，称之为重力二阶效应。

由于重力二阶效应的影响，将降低结构的承载力和结构的整体稳定。

（3）由于框架结构体系中柱与各层梁为刚性连接，改变了悬臂柱的受力状态，从而使柱所承受的弯矩大幅度减小，使结构具有较大延性，自振周期长。自重较轻，对地震作用敏感小，是一种较好的抗震结构形式。但由于地震时侧向位移大，容易引起非结构性构件的破坏。

（4）框架结构体系的抗侧能力主要决定于梁和柱的受弯能力，若房屋层数过多，侧力增大，而要提高抗侧刚度，只有加大梁、柱截面。

三．工程概况

河南洛阳某选厂精矿过滤车间为多层钢结构厂房，总建筑面积为1852.2m2。首层层高4.5m，局部二层层高2.9m，三层层高7.6m，建筑高度17.1m。为满足工艺要求，纵向柱距为6m,9m；横向柱距为6mX5。框架柱与框架梁均为工字型截面，柱与独立基础刚性连接，框架柱与框架梁也是刚性连接。屋面采用薄壁C型钢双拼檩条，墙面采用外挂压型钢板。楼面采用6mm厚花纹钢板以节约造价。

四．钢框架工业厂房建筑设计

1. 维护结构的选用

钢结构厂房主要采用压型钢板围护结构。压型钢板具有自重轻、强度大、刚度较大、抗震性能较好、施工安装方便，易于维护更新，便于商品化、工业化生产的特点。而且压型钢板具有简洁、美观的外观，丰富多彩的色调一级灵活的组合方式，是一种较为理想维护结构用材。

压型钢板按波高分高波板、中波板和地波板三种板型。屋面宜采用波高和波距较大的压型钢板，墙角宜选用波高和波距较小的压型冈本。上述工程中压型钢板维护结构均选在国标01925-1，其中外墙面压型钢板选用YX28-150-750，屋面压型钢板屋面板选用YX130-300-600，屋面底板选用YX15-225-900。

2.屋面排水设计

屋面排水设计主要考虑屋面坡度、天沟形式、单坡屋面长度这些因素。

根据《屋面工程技术规范》的规定，屋面坡度最小为5％。然而在实际的操作中，屋面坡度远远低于这个标准。但是，考虑到很多企业的钢构的技术力量、节点的处理以及材料性能等方面的原因，我们通常会将屋面坡度保持在5%内。对于雨雪比较多的地区，屋面坡度可以适当的加大。如下图所示就是屋面设计示意图。

五．钢框架工业厂房结构设计

1、计算的一般规定

计算时对平面布置较规则的多层框架，其横向框架的计算宜采用平面计算模型，当平面不规则且楼盖为刚性楼盖时，宜采用空间计算模型。多层框架的纵向计算，一般可按柱列法计算，当个柱列纵向刚度差别较大且楼盖为刚性楼盖时，宜采用空间整体计算模型。多层框架在风荷载作用下，顶点的横向水平位移（标准值）不宜大于H/500(H为框架柱总高)，层间相对位移（标准值）不宜大于h/400(h为层高)，对隔墙的多层框架，可不验算其层间位移。

2、荷载

(1）恒载（永久荷载）

A、建筑物自重，按实际情况计算取值，分享系数r取为1.2；

B、楼（屋）盖上工艺设备荷载.包括永久性设备荷载及管线等，应按工艺提供的数据取值，其荷载分项系数r取为1.2；当恒荷载在荷载组合中为有利作用时，其分项系数r取为1.0.

（2）活荷载（可变荷载）

楼层活荷载（包括运输或起重设备荷载），按工艺提供的资料确定，荷载分项系数一般取r=1.4,但当楼面活荷载Q>4KN/M2时，r可取1.3.

3.多层框架的节点构造与计算

（1）梁、柱刚接连接节点

多层框架梁最常用的截面为轧制或焊接的H型钢截面，当为组合楼盖时，因优化截面，降低钢耗、可采用上下翼缘不对称的焊接工字型截面。多层框架柱最常用的截面亦为轧制或焊接的H型钢截面，当荷载及柱高均较大时，亦可采用方管截面，但其用钢量较大且制作亦较困难，当有外观等特别要求时亦矿用圆管截面。

在多层框架中框架与柱的连接节点一般都是刚性连接，这样可以增加框架的抗侧移刚度，减少框架横梁的跨中弯矩。梁与柱的刚性连接可以保证将梁端的弯矩和剪力可以有效地传给柱子，刚接节点的连接（焊接或高强度螺栓连接）应能保证所连接部分内力能可靠的传递，对与母材等强的熔透焊（加引弧板）焊缝可不再验算其强度。

本工程中框架柱与框架梁均为工字型截面，均为刚性连接。

（2）柱脚节点

柱脚的作用是将柱的下端固定于基础，并将柱身所受的内力传给基础。基础一般由钢筋混凝土做成，其强度远比钢材低。为此，需要将柱身的底端放大，以增加其与基础顶面的接触面积，使接触面上的压应力小于或等于基础混凝土的抗压强度设计值。

柱脚按其与基础的连接方式不同，可分为铰接和刚接两种型式。上述工程中柱脚采用刚性柱脚，柱脚通过预埋在基础上的锚栓来固定，在弯矩作用下，刚接柱脚底板中拉力由锚栓来承受，所以锚栓的数量和直接需要通过计算确定。

（3）屋盖支撑

屋盖支撑作用：

1）保证屋盖结构的空间几何不变性和稳定性

2）承受和传递水平荷载

支撑体系可有效地承受和传递风荷载、吊车的制动荷载及地震作用等水平荷载

本工程屋面设有5t电动葫芦，为保证承重结构在安装和使用过程中的整体稳定性，提高结构的空间作用，减少屋架杆件在平面外的计算长度，根据结构的形式、跨度、吊车吨位和所在地区的抗震设防烈度等设置支撑系统，在屋面2-3轴及5-6轴之间设水平支撑。

六．结束语

工业厂房的设计的好坏是由工艺、项目管理所决定的，而衡量一个设计院的水平则是通过对该设计院的综合管线的管理来评定的，因为对于综合管线的管理将会直接影响到设计的顺利进行。各专业协调的能力最直接、最表面的体现就是综合管线的布置。各专业协调的好，综合管线的布置就合理，厂房就会整齐、干净，否则就显得零乱。当然设计人员的素质也是厂房设计好坏的决定因素，因此，应该加强设计人员的素质建设。

参考文献：

[1]崔芃 浅谈钢结构工业厂房设计[期刊论文] 《山西建筑》 -2007年24期

[2]沙昱楠 康乐 对钢结构工业厂房设计及施工问题的探讨 [期刊论文] 《城市建设理论研究（电子版）》 -2012年14期

[3]梁中力 黄文明 齐立军 浅谈钢结构工业厂房设计与安装施工 [期刊论文] 《中小企业管理与科技》 -2010年27期

[4]张海玲 多层钢结构工业厂房设计问题分析 [期刊论文] 《科技致富向导》 -2011年20期

刚架结构设计论文篇（6）

Abstract: Portal frame as a common structural form, which come with the typical characteristics of force and good economic indicators. This paper discuss the typical structure forms, according to sway column and column portal frame under lateral force analysis, draw sway column selection criterion for similar structure design, and provides a certain reference value.

Key word: Portal frame Swing columns

中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：

1 前言

带摇摆柱门式刚架结构的选用在轻型钢结构厂房的设计中有较为突出的应用，究其根本是考虑摇摆柱作为轴心受压构件，其受力简单，且构件截面较易控制，经济指标较为显著。本文通过对柱底铰接且带摇摆柱门式刚架和带普通柱门式刚架的抗侧力分析，研究门式刚架在侧向力作用下的受力机理，探讨摇摆柱和普通柱的取舍标准。

门式刚架结构抵抗侧向力的受力机理概述

单跨门式刚架结构柱底铰接时抵抗侧向力的受力机理：选取单跨门式刚架平面内作为研究对象。由钢柱及柱顶端部钢梁组成的L形单元之间通过中间钢梁单元传力实现L形单元的受弯，L形单元的抗弯成为抵抗侧向力的核心。

多跨门式刚架结构柱底铰接时抵抗侧向力的受力机理：选取多跨门式刚架平面内作为研究对象。多跨即是单跨的拓展，可以理解为依次由钢柱及柱顶端部钢梁组成的L形单元，钢柱及柱顶两侧端部钢梁组成的T形单元之间通过中间钢梁单元传力实现L形单元和T形单元的受弯，L形和T形单元的抗弯成为抵抗侧向力的核心。

带摇摆柱和带普通柱门式刚架在PKPM STS中的抗侧力计算与分析

如下图所示一两跨门式刚架单层厂房，跨度32x2米，檐口高度9米，不带吊车，采用铰接柱脚，中柱为摇摆柱和普通柱两种方案，进一步细分为5%双坡摇摆柱，5%双坡普通柱，10%双坡摇摆柱，10%双坡普通柱，5%单坡摇摆柱，5%单坡普通柱，10%单坡摇摆柱，10%单坡普通柱共8种方案。因分析需要暂不考虑竖向荷载，仅在檐口位置加载向左的水平力F=100kN。其中各杆件截面型号依次为：1 H(600～1200)X500X8X14 2 H(1200～600)X250X8X123H600X200X8X104 H(600～1000)X250X8X12 5 H600X350X8X12

通过PKPM2010STS 门式刚架二维分析程序进行计算，分别得到如下位移和内力：

附图一5%双坡中柱柱顶铰结与刚结：

附图二10%双坡中柱柱顶铰结与刚结：

附图三5%单坡中柱柱顶铰结与刚结

附图四10%单坡中柱柱顶铰结与刚结

各种方案的位移、转角及内力整理如下表所示：

表1

把中柱顶位移作为分析出发点，对比转角位移和水平位移，得出如下结论：中柱柱顶铰结时中柱柱顶位移和柱顶钢梁转角均较大，且弯矩集中在门式刚架的边跨柱顶L形单元，内力集中严重，而中柱顶的梁段弯矩较小，这与门式刚架各受力单元的截面发挥效率应相对均衡的宏观设计目标不一致。反观中柱柱顶刚结时中柱柱顶位移和柱顶钢梁转角均较小，且弯矩均匀分布在门式刚架的边跨柱顶L形单元和中柱T形单元，这与门式刚架各受力单元的截面发挥效率应相对均衡的宏观设计目标较为一致。

根据《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》第6.1.3节的规定，把摇摆柱的存在定义为抗侧力不利影响，即通过加大边柱的计算长度来弥补，这与门式刚架在竖向荷载作用下侧向稳定的可靠度不降低是一致的。拓展门式刚架的抗侧力属性，这一点与《钢结构设计规范》5.3.6附有摇摆柱的无支撑纯框架柱和弱支撑框架柱的计算长度系数是基本一致。

多跨门式刚架的结构形式按跨度主要分为：多跨单坡、多跨双坡，如前文所示。中柱柱顶铰结和中柱柱顶刚结对刚架结构形式的敏感程度从表1可以得出。中柱柱顶转角刚度作为抵抗侧向力的关键点，除去梁、柱自身线刚度外，最直接影响的是约束点上部的刚梁坡度。暂且把横梁坡度对抗侧力的影响称作抗侧力非线性影响，即刚架梁的轴向力对各抗侧结点扭转的附加弯矩的影响。在纯框架抗侧体系中，横梁轴心力对框架柱顶的弯矩的影响近似认为是零，即抗侧力是以剪力和弯矩的形式体现的。而在门式刚架中，考虑到屋面钢梁的截面变化大、跨度较大、竖向荷载引起的下挠度大及初始坡度等因素的影响，抗侧力非线性影响值得进一步研究。

从表1可以得出：在同等条件下，以上各种形式刚架的位移大小顺序应该为：多跨单坡>多跨双坡；坡度大的>坡度小的。就本文计算模型而言，虽前提是忽略竖向外荷载，只考虑水平力的影响，但程序对刚架自重仍作为竖向荷载考虑，于是中间钢柱两侧钢梁的轴力对梁柱结点产生偏心距，即产生附加弯矩。初始坡度越大，轴心力对应的力臂越大。在实际门式刚架结构计算中，屋面恒活荷载往往成为梁柱截面的控制荷载，因此让水平荷载产生的弯矩尽量均匀分布在刚架各个抗侧受力单元内就有十分显著的效果，这就要求各个钢柱与刚架梁刚结。

除了对柱顶位移有较为严格的情况以外，门式刚架结构采用柱底铰结的处理方式是比较符合结构本身的受力特性的，尤其对跨度相对于刚架高度较为显著的情况下，采用柱底铰接，计算分析发现无论是对基础设计还是对L形单元的柱分肢截面都较为经济。这一点从刚结柱脚与L形单元所承担的弯矩大致按1：2的分配比例得到验证。实际上门式刚架这种结构形式对刚架的几何外观是有一定要求的，比如说跨高比过小或者过大都不能充分发挥结构的优势，可能都已超出门式刚架规程的合理范围。从以往设计经验来讲，比如檐口标高较高而跨度相对较小的门形刚架，已接近框架的形式，按普通钢结构设计较为合理。同时，如果跨高比过大，刚架已接近排架的受力模式，刚架梁的承载力就取决于跨中截面的实质性承载力，此时抗侧力基本由柱底刚结的排架承担，此时一味加强L形单元已不是解决问题的捷径。

结论

门式刚架轻型房屋结构中，刚架柱根据其在受力单元中所承担的角色，来决定采用固结还是铰接的形式。具体而言，通常情况下边柱柱底宜为铰接;中间柱柱顶宜为刚结，柱底宜为铰接，慎用摇摆柱。

参考文献：

[1]《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》CECS102:2002

刚架结构设计论文篇（7）

0.引言

轻型门式刚架房屋钢结构是现阶段国内轻钢结构的代表，但是门式刚架结构的不合理建筑尺寸往往会导致结构用钢量的增加。目前，国内门式刚架设计一般采用试算法：初定结构的参数（门式刚架的结构布置和各种构件的截面形式），然后根据约束条件（依据设计规范：构件的强度、刚度、稳定性条件）选择截面的尺寸，并通过结构计算作适当修正后，一般就可以作为最终方案，所以对门式刚架进行截面优化方面的计算分析，得出了优化结构用钢量及截面尺寸的关系，并根据分析结果提出了合理优化设计的建议有重要的意义。本文结合门式钢架结构的基本特点，对轻型门式钢架结构设计展开深入探讨。

1.结构特点

（1）质量轻

围护结构由压型钢板、玻璃棉及冷弯薄壁型钢等轻质材料组成，恒载相对小，基础比较小，整体结构自重轻。

（2）工业化程度高

施工周期短，主要构件和配件均为工厂制作，构件之间的连接多采用高强度螺栓连接，工地安装方便。除基础施工外，基本没有湿作业，现场施工人员配置很少，劳动强度轻。

（3）柱网布置灵活

柱网布置不受模数限制，柱距大小主要根据使用要求和用钢量最省的原则来确定，空间布置灵活，可广泛用于大中小跨度、工业民用建筑。

2.结构设计

2.1柱网布置的确定

轻钢厂房结构设计中首先要配合工艺要求进行柱网的平面布置。在尽可能满足生产工艺和使用功能上，根据房屋的高度确定合理的跨度。通过大量计算发现，对门式刚架设计过程中柱网布置得出以下结论。

（1）当檐高6m、柱距为7.5m，荷载情况完全一致下，跨度在18～30m之间的刚架单位用钢量（Q235B）为18～28kg/m2，当跨度在21～48m之间的刚架单位用钢量为25～40kg/m2，当檐高为12m、跨度超过48m时宜采用多跨刚架（中间设置摇摆柱），其用钢量较单跨刚架节约18%左右，因此设计门式刚架时应根据具体要求选择较为经济的跨度，不宜盲目追求大跨度。当刚架跨度较小时，刚架用钢量甚至占总用钢量的50%以上，而其它各单用钢量，特别是墙架梁、柱间支撑、屋面支撑，其用钢量所占比例较小，因此，在设计门式刚架时应精确设计，合理使用。

（2）随着柱距增大，其它各部分结构的用钢量均随柱距的增加而增加，特别是吊车梁，由于柱距较大，须采用格构形式，其用钢量所占比例较大，并最终超过了刚架的用钢量。其次是檩条，由于长细比的要求，用钢量增加也较快。

2.2门式刚架荷载取值

门式刚架房屋上作用的荷载一般有：竖向荷载（结构自重、雪荷载、积灰荷载等）和水平荷载（风荷载、吊车刹车力），还有地震荷载（水平和竖向）。荷载应根据《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》（CECS102：2002）、《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）及《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）国家规范规定作相应的取值。

2.3刚架内力和侧移计算方法

（1）内力计算方法：对于变截面门式刚架，应采用弹性分析方法确定各种内力，只有当刚架的梁柱全部为等截面时才允许采用塑性分析方法。变截面门式刚架的内力通常采用杆系单元的有限元法（直接刚度法）编制程序上机计算。地震作用的效应可采用底部剪力法分析确定。根据不同荷载组合下的内力分析结果，找出控制截面的内力组合，控制截面的位置一般在柱底、柱顶、柱牛腿连接处及梁端、梁跨中等截面。

（2）侧移计算方法：变截面门式刚架的柱顶侧移应采用弹性分析方法确定，计算时荷载取标准值，不考虑荷载分项系数。如果最后验算时刚架的侧移刚度不满足要求，需采用下列措施进行调整：放大柱或梁的截面尺寸，改铰接柱脚为刚接柱脚。

2.4檩条、拉条和撑杆设计

（1）檩条属于双向受弯构件，在进行内力分析时应沿截面两个形心主轴方向计算弯矩。设计时，应对檩条进行强度计算、整体稳定计算、变形计算。檩条设计时，要考虑檩应为冷弯薄壁构件，受压板件或压弯板件的宽厚比大，在受力时要屈曲，强度计算应采用有效宽度，对原有截面要减弱。同时强度计算要用净断面，要考虑钉孔减弱。这种减弱，一般达到6～15%，对小截面窄翼缘的梁影响较大。刚架整体分析采用的是全截面，如果强度计算不用净截面，实际应力将高于计算值。檩条设计时，应考虑檩条不仅仅是支撑屋面板或悬挂墙面板的构件，而且也是刚架梁柱隅撑设置的支撑体，设置一定数量的隅撑可减少刚架平面外的计算长度，有效的保证了刚架的平面外整体稳定性。

（2）拉条的设置与是否主要和檩条的侧向刚度有关，对于侧向刚度较大的轻型H型钢和空间桁架式檩条一般可不设拉条。对于侧向刚度较差的实腹时和平面桁架式檩条，为了减小檩条在安装和使用阶段的侧向变形和扭转，保证整体稳定性，一般需在檩条间设置拉条，作为侧向支撑点。当檩条跨度≤4m时，可计算要求确定是否需要设置拉条；当屋面坡度i>1/10，檩条跨度>4时，宜在檩条的跨中位置设置一道拉条；当跨度>6m时，宜在檩条跨度三分点处各设一道拉条或撑竿，在檐口处还应设置斜拉条和撑杆。拉条的直径为8～12mm，根据荷载和檩距大小选用。

2.5屋面支撑和柱间支撑设计

（1）屋面支撑受力较小，杆件截面通常可按容许长细比选择。交叉斜杆和柔性细杆按拉杆设计，可采用单角钢，非交叉斜杆、弦杆、竖杆以及刚性系杆按压杆设计，可采用双角钢组成十字形或T形截面。当屋架跨度较大、房屋较高且风压较大时，杆件截面应按桁架体系计算出的内力确定。计算支撑杆件内力时，可假定在水平荷载作用下，交叉斜杆中的压杆退出工作，仅由拉杆受力。

（2）柱间支撑，对厂房来说，分为上层支撑和下层支撑。上层支撑计算时，为避免由于支撑刚度过大而引起较大的温度应力，支撑腹杆按柔性拉杆计算。交叉体系的下层支撑当吊车较小时一般用圆钢，较大时应采用角钢或槽钢。为了提高厂房纵向刚度，当吊车较大时，应交叉斜杆应按拉杆设计。

3.小结

门式刚架轻型钢结构房屋行业的飞速发展，尤其在沿海地区，新建工厂的增长促使轻型钢结构房屋加工安装的厂家如雨后春笋般的发展起来，门式刚架轻型钢结构房屋的制作安装质量也逐步提高，建筑造型也越来越美观新颖。门式刚架轻型钢结构是一项最有发展前途的结构型式，门式刚架轻型房屋在各行各业各种类型的厂房仓库、商店、体育馆、展览馆等各个领域都得到非常广泛的应用，说明其未来发展的美好前景。

参考文献

[1]付慧琼. 轻型门式钢架结构高强度螺栓端板连接承载性能研究[D].武汉理工大学，2014.

刚架结构设计论文篇（8）

前言

轻钢结构因其有轻质高强、施工方便、施工周期短、节约造价等优点已被广泛应用于民用和工业建筑。特别是城市经济开发区内，轻钢厂房结构非常普遍。由于大批量钢结构建筑的建设，使得钢结构设计、施工单位的数量也大幅增长，有的设计单位在没有设计经验的情况下也也参与其中，由此造成了一些钢结构建筑物在使用或施工阶段就发生坍塌或失衡。文章从钢结构的设计和施工角度分析了钢结构建筑中易被忽视的问题。

1.屋面水平支撑计算模型

屋面水平支撑和柱间支撑共同构成了空间几何不变体系，除了传递纵向水平力和承受压力之外，在安装中可以增加刚架的侧向刚度，这对稳定刚架起着关键作用。很多刚架发生失衡大都源于此。在屋面刚性系杆和水平交叉撑一起构成的水平桁架中，交叉紧张的圆钢常用作交叉撑杆，按柔性拉杆设计，而刚性系杆主要承受压力保持桁架的稳定。 当山墙的布置规则、刚架柱距和抗风柱间距相差很小时，一般设计可以依据建筑的跨度、柱间距按照刚度控制条确定刚性系杆。但是由于水平支撑桁架体系是由水平交叉撑和刚性系撑共同组成的，刚性系杆受力不仅受到水平交叉撑布局的影响，同时还受到抗风柱布置的影响，所以，刚性系杆除了长细比满足要求外，还应该根据实际情况考虑其稳定性和强度。

图1 山墙抗风柱布置

图2 屋面水平支撑计算模型

图1a为某实际工程的山墙结构布置，考虑到有较大机械设备出入，该厂房两侧山墙抗风柱仅布置在屋脊处，屋面水平支撑布置见图2。根据山墙的结构布置图，抗风柱承担的风荷载受荷宽度为13.5 m，因此屋面水平支撑体系的正确计算模型应为图2a。如果按图2b选取刚性系杆截面，造成系杆内力相差高达1倍，在台风来临时，刚性系杆内力因超过极限承载力而失稳，屋面支撑系统因此失效，引发连锁反应，厂房顷刻间整体倒塌。

2. 檩条的支撑作用

门式刚架作为超静定结构，梁的弯矩包络图上存在反弯点，所以刚架梁的上下翼有可能均受压。如果梁下翼受到挤压时，隅撑通过檩条连接有弹性侧移的刚架梁下翼缘上，这样梁下翼缘侧弯则会得到有效的阻止，梁下翼缘平面外计算长度应取隅撑间距上；当梁上翼受到压力时，如果檩条不在通长刚性系杆的支点上，所有檩条都可能会随着梁的上翼侧弯，因此，隅撑设置处的檩条不能够作为刚架梁上翼受压的侧向支点。若屋面刚度好且与檩条有可靠连接时，考虑屋面实际存在的蒙皮作用，取2个檩距，在实践中也是可行的。当檩条与刚架梁之间不设隅撑时，刚架梁平面外计算长度可取侧向支撑间距，或根据一般情况下梁端为负弯矩、跨中为正弯矩的弯矩包络图，取平面外计算长度为0.4 L，L为侧向支承点间的距离。因此设计人员在考虑檩条对刚架梁平面外计算长度的影响时，对上下翼缘应当区别对待，做到概念清楚。值得注意的是，对兼作支撑体系中的刚性系杆的檩条，设计人员一般均能按压弯构件对檩条进行设计，檩条在承受屋面均布荷载的同时，还承担由山墙传递来的风荷载；但是当梁下翼缘侧向支撑点间距取隅撑间距时，檩条除承担屋面均布荷载外，还应按式(1)计算梁的侧向力对檩条产生的轴向压力。

(1)

3. 施工因素的影响

轻钢结构体中H型组合截面的高后比和宽厚比一般相对较大，板件也比较单薄，往往在安装的过程中构件实力和设计不尽相同，所以对平面布置不规则、柱距较大或者有高差的门式刚架体系，工程设计人员应该主动积极参与施工组织设计。除了安装顺序符合门规第8.2.5条之外，应根据工程的具体进度进行有效调整，及时安装隅撑、檩条、支撑或临时支撑，确保安装的部分钢结构体系的形成，维持整个钢结构建筑的稳定。当有檩条兼作刚性系杆时，在工程的设计和施工阶段都应该受到特别的关注。在平面刚架安装到位后施工人员应该立即在此处安装檩条。另外，由于螺栓连接对安装有严格的要求，在安装的过程中有些施工单位遇到螺栓安装不上时，没有和设计单位商量，直接将其改为了焊接，造成了计算的计算模型和实际受力不符，给工程安全留下了隐患。

4. 结论

本文从设计和施工的角度，结合工程实例轻钢结构的对影响轻钢结构安全性的几个因素进行分析，以期引起从业人员的重视，促进轻型房屋设计产品质量的提高和施工水平的成熟,避免不必要的经济损失。

参考文献：

刚架结构设计论文篇（9）

前言

轻型钢结构是近半个世纪来，国内外应用与发展速度最快、使用最多的新型钢结构形式，被广泛应用于工业、民用和较大空间的公共建筑，除了具有传统钢结构的施工速度快、结构空间大等优点外，还具有钢材用量更少、建筑类型更自由、造价低廉等更大的综合优势。特别是近年来，钢结构在我国的迅猛发展，使得门式刚架结构体系作为一种有较大优势的轻型钢结构，在我国更是大量的设计和使用。近十几年来，我国彩色钢板的产量大大增加，与此同时焊接H型钢从出现，到广为使用，也不过十几年，这都为门式刚架的大量使用创造了客观的物质条件，目前，我国建成门式刚架结构工程已达上千万平方米，据不完全统计每年还在以几百万平方米的速度增加。

1、 屋面活荷载的确定

《钢结构设计规范》 （GB50017）作为门式刚架结构设计的主要依据，根据《钢结构设计规范》可知：不上人屋面的活荷载为0. 5kN/m2,如果构件的承受荷载面积大于60m2时，可以取面积折减系数0. 6，门式刚架上部的承载面积一般都大于60m2，基本都满足此条件，故设计时活荷载可取值为0.3 kN /m2，此种取值对于刚架的设计应该是没有问题的，但是全面考虑整个屋面结构，包括屋面檩条和屋面板，如果全部设计都按照0.3kN /m2取值，偏于冒险，我们参考了国外相关规范考虑到0.15kN/m2~0.60kN/m2的附加荷载。而笔者查阅相关的规范，包括：《钢结构设计规范》（GB50017）、《冷弯薄壁型钢结构技术规范》（GB50018）和《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》（CECS 102：2002）都未对此问题作出规定，据笔者所见现在有的框架梁过细，檩条过小，有明显克扣荷载的现象，如果遇到特殊的超载情况例如大风、大雪或其他原因，整个结构就会出现安全隐患，所以笔者还是建议活荷载取0. 5kN /m2。

2、结构力学设计方法及考虑抗震影响的设计

门式刚架由于其受力情况，一般都采用变截面结构设计，而变截面结构必须采用弹性分析方法确定各种内力（《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》要求），弹塑性分析方法仅在结构均为等截面构件时才使用。变截面门式刚架一般均采用平面结构分析内力，而不考虑应力蒙皮效应。由于单层门式刚架结构自重小，承载力一般不考虑地震作用效应组合，所以我们既可以认为不需进行抗震计算。但按照《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》规定，对于宽度较大的刚架或竖向高度很大的刚架，或长度很大的纵向刚架，包括有夹层、吊重、桥式吊车等结构情况，则必须考虑地震作用效应，必须进行包括地震荷载作用的组合验算。笔者对不同情况进行了计算分析可知，对于单层门式刚架（无吊车），地震烈度考虑为6度至7度时，地震作用对门式刚架的设计没有任何影响；对于地震烈度为8度或更大时，同时考虑刚架的跨高比大于3.5，地震作用对门式刚架结构设计仍然没有任何影响；当刚架的跨高比设定为1.5~3.5时，地震作用对门式刚架的设计起到较大作用，且跨高比为 1.5 时，地震作用的影响最大。

3、结构的优化设计

设计过程除了保证正常使用的安全外，还要最大可能的发挥出门式刚架轻型房屋结构的长处和优点。由于轻型钢结构构件在生产过程中任意性较大，轻质屋（墙）面的布置十分灵活。上述优点保证了门式刚架轻型房屋的生产和施工基本可以做到量体裁衣。也就为我们设计者提出了保证设计合理化、结构安全化、降低投资造价等优化要求。

3.1.结构跨度的确定

厂房跨度往往由生产工艺流程和厂房使用功能等因素决定着，大部分投资方都会要求设计者按照自己的使用需要，确定经济合理的结构跨度。在满足使用者的生产工艺和使用功能的基础上，结构的高度是确定结构的跨度的较大影响因素。经过笔者比对演算，如果确定柱高及上部荷载，适当加大结构跨度，整体结构的用钢量并无较大程度增加，但是加大了可利用空间，降低了基础造价，取得了较大的综合效益。

经验算可知，设定檐高为6m、柱距为7.5m，且荷载情况完全相同时，跨度在18~30m范围内的刚架，单位面积用钢量（Q235B）为18~28kg/m2，当跨度在 21~48m范围内的刚架，单位用钢量为25~40kg/m2。但是，一旦跨度超过48m时尽量采用多跨刚架（且中间必须设置摇摆柱），其用钢量与单跨刚架比较，节约 18%左右，因此设计门式刚架时，必须根据具体情况、投资者的要求来选择合理跨度的刚架，而不宜盲目追求大空间、大跨度。

3.2.结构最优柱距的确定

刚架柱距的选择需考虑如下因素：1、刚架的跨度2、屋面荷载3、檩条形式，如果要求为较小刚架跨度，而选用了较大的柱距，会增加檩条使用量，加大了用钢量，这对业主而言是不负责任的。门式刚架存在着最优柱距范围，即门式刚架的柱距应设定在6m~9m之间，超过9m时屋面檩条与墙梁体系的用钢量增加过多，没有达到减少造价的目的。

4、结构设计应给予重视的几种情况

4.1. 柱脚螺栓抗剪及抗拔

近年来，各地出现多起使用中的门式刚架轻钢房屋被大风将锚栓拔起，造成较严重的事故，所以《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》明确规定，必须进行柱脚锚栓的抗拔验算。柱脚锚栓不能参加抗剪，水力应由底板与混凝土基础间的摩擦力承受，超出时应设置抗剪键。

4.2. 隅撑设置

隅撑的作用是保证刚架在斜梁受压下翼缘和刚架柱受压翼缘出平面外稳定，是重要的控制构件稳定性的构件。《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》规定“在檐口位置，刚架斜梁与柱内翼缘交接点附近的檩条和墙梁处各设一道隅撑”，就是为了保证该处的稳定性。部分柱也应该设置隅撑，必须根据实际情况计算后设置，而当遇到较高柱时，必须分段后，验算平面外的稳定性。

4.3.柱间纵向支撑设置

部分多跨门式刚架轻钢房屋，往往只在边跨设置柱间支撑，却没有在中间柱列设置柱间支撑。为了保证使用的安全性，建议如果不能设置中跨柱间交叉支撑时，可设置人字支撑等其他形式的支撑，或采用纵向支撑。

5、结语

由于我国轻钢结构起步较晚，在理论和实践中与世界先进水平仍有较大差距，所以建议在设计中，对于门式刚架构件的截面尺寸需经多次试算才可确定。目前部分钢结构设计人员的设计经验还很少，选择的截面形式容易造成结构整体的应力不均，且经济指标不合理，甚至影响整体结构的安全度。因此为了保证安全、增加经济效益，必须要求相关设计人员进一步扭转我们的设计观念，以工程的设计质量为先，推动我国门式刚架轻型钢结构的向前发展。

参考文献：

[1]徐永明。浅谈轻型门式刚架结构设计[J]；工业建筑， 2008，38卷

[2]JTG D30-2004 GB50017-2003钢结构设计规范[S].

刚架结构设计论文篇（10）

本文讨论了框架-剪力墙结构体系中剪力墙刚度与有关几个主要因素的关系。提供了不同设计烈度和场地土时所需剪力墙合理数量的简化计算公式。为结构的初步设计提供方便。

一、概述

高层建筑钢筋混凝土框剪结构体系，由于它具有较大的侧向刚度，有利抵抗水平力，在地震荷载作用下又能较好地吸收地震能量，具有良好的抗震性能。同时这种结构体系又能为建筑物提供较大的平面空间满足使用上的要求，因此框剪结构体系被广泛应用于酒店、办公楼、医院等各类建筑中。

在高层结构设计中，框架系的梁截面尺寸一般比较容易确定，柱截面大小根据轴压比和构造的要求确定。框剪结构体系中，框架主要是承受竖向荷载，剪力墙是抵抗水平荷载的主要构件。经验证明，未满足水平荷载作用下侧向位移的限值，增多剪力墙数量是最有效的，而采取加大梁柱截面来增加抗侧力刚度是不经济的。另一方面，在框剪结构体系中，如果设置的剪力墙数量过多，使结构刚度过大，从而增加了地震荷载。因此，采用简捷的方法确定剪力墙的合理数量对于结构设计人员具有很大的意义。

二、框剪结构体系中的几个主要问题

1、框架系刚度与剪力墙系刚度的关系

在框剪结构体系中，总的抗侧力刚度是由框架系的刚度Ck=Dh(h为各楼层平均层高）和剪力墙系的刚度EJq所组成，在相同建筑面积的结构单元中，由于柱网布置不同，使框架系D值有较大的不同。框架系的梁柱截面根据平面布置和荷载情况一般比较容易确定。柱的D值为已知，为了满足结构在地震力作用下侧向位移限值，必须确定所需剪力墙的数量。在框剪结构体系中所需剪力墙的数量不仅与设计烈度、场地类别、建筑物自重、高度等因素有关，而且还与框架系刚度有关。

2、剪力墙刚度与结构自振周期的关系

高层结构建筑在地震力作用下的反应与结构的动力特性密切相关，而建筑物的自振周期是主要的动力特性。在框剪结构体系中，当剪力墙的刚度EJq增大时，从简化计算方法中得知结构顶点假想位移T变小，结构自振周期亦随之而变短。

3、剪力墙与结构总水平地震荷载的关系

在确定的设计烈度、场地类别等条件下，结构总水平地震荷载Q0值，将随结构刚度的增大即自振周期的变短而加大。因此，在框剪结构体系中，在满足侧向位移限值条件下，不适当地多加剪力墙会加大地震荷载。

4、侧向位移由层间相对位移与层高比δ/n控制

根据规范要求，顶点位移与总高度比/H和层间相对位移与层高比δ/n两项限值应同时满足。经验表明，高层建筑中结构的侧向位移一般是由最大层间相对位移与层高之比δmax/h的限值来控制。高层建筑框剪结构体系的最大层间相对位移一般发生在0.4~0.7H（H为高度）范围内。

5、剪力墙刚度与框架系地震剪力的关系

研究分析表明,9层至16层的高层框框剪结构体系,无论纵向还是横向,剪力墙数量差别虽大,但相应的框架系所分担的地震力值都在一个较小幅度内变化.现将不同层数的不同EJq/A比值时,框架系所分担的剪力墙QK的比值列于表一

表中：a1=EJq1/A，框架系相应分担剪力QK1；a2=EJq12/A，框架系相应分担剪力QK2。

6、剪力墙合理数量确定的简化公式

高度五十米以内的高层建筑框剪结构体系，在地震荷载作用下，为满足《钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规定》. JGJ3-79. 层间相对位移与层高比和顶点位移与总高度比限值的要求，每个结构单元内纵向和横向的剪力墙总刚度不宜少于下式：

EJq=γWH（t-m2)......(3)

式中:W-地面以上建筑物总重量

H-总高度

D-框架系柱总平均抗侧移刚度

A-结构单元标准层面积

D/A-框架系刚度率

刚架结构设计论文篇（11）

1.概述

随着经济的快速发展，门式刚架房屋因其加工制做灵活、安装简便、快捷，在我国快速涌现。但由于我国在轻型钢结构研究方面起步较晚，有关的的设计规范《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》也相对滞后。在此之前，只能参考《钢结构设计规范》（GBJ17-88）和《冷弯薄壁型钢结构技术规程》（GBJ18-87）以及国外相关规范进行设计。因此，无论是在设计水平、设计经验和合理性等方面都与西方发达国家存在较大的差距。近年来，国内的学者对门式刚架的设计进行了不少的探索和研究，取得了丰硕的成果，随着《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》（CECS102：2002）颁布实施了，相应的实用设计软件也不断地被开发出来，诸如门式刚架轻型房屋设计系统PFCAD、刚架轻型房屋设计CAD系统PS2000、PKPM及同济大学开发的3D3S等软件均可对门式刚架轻型房屋钢结构进行分析计算。由于设计规范与国外不尽相同，使得我们设计时又不能照搬国外的设计规范，套用国外相关设计软件。因此，探索符合国内的门式刚架截面优化设计计算方法，降低门式刚架房屋钢结构的建造成本就显得尤为重要。

笔者近年的厂房设计实践中大量采用门式刚架结构，；通过这些项目的实践与探索，也积累了一定的经验和认识。本文就门式刚架设计过程中遇到的诸多问题进行一些探讨。

2.现行门刚厂房设计中存在的主要问题和解决方案

2.1结构模型中存在的问题和解决方案

在轻型门式刚架设计中，常把中间柱设计为上下节点均为铰接的摇摆柱形式，此时中柱对横梁仅起中间支座作用，不分担弯矩，计算长度系数为1，截面较刚接大为减小，同时柱与横梁铰接连接构造较刚接连接构造大为简化，也节省了大量钢材。若柱高较高时，为控制风荷载作用下的柱顶位移，柱脚宜作成刚接，中柱与横梁的连接也宜采用刚接。当梁的跨度较大时，宜采用变断面梁，梁端高不宜小于跨度的1/35～1/40，梁的中段截面高度不宜小于全跨度的1/60，自梁端计算的变截面长度一般可取为跨度的1/5～1/6，并且应与檩距相协调。

抗风柱是门式刚架中支撑山墙且抵抗水平风荷载作用的主要构件，抗风柱的上端与刚架梁相连，下端单独设置基础。抗风柱的设计方法和构造措施不但影响到抗风柱本身的受力特点，而且影响到与之相连的刚架和基础的设计和受力。抗风柱与基础的连接形式有刚接和铰接两种方式，铰接时，基础只承受很小的轴力和水平剪力，其设计和构造都非常简单，工程量也少；如果是刚接，柱底传递给基础的轴力和弯矩都要大很多，偏心距也非常大，不利于基础设计；因此抗风柱宜采用铰接柱脚。

2.2对于不规则建筑所带来的问题和处理

建筑尺寸主要包括刚架的跨度、柱距、檐口高度和屋面坡度。对门式刚架房屋钢结构来说，不合理的建筑尺寸往往会导致用钢量的急剧上升和成本的增加。另外由于钢结构构件生产的任意性和轻质屋（墙）面材料施工的灵活性，门式刚架房屋的生产和施工基本可以做到量体裁衣。

《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》（CECS102：2002）（以下简称“门刚规程”）中建议刚架的柱距宜采用6~9m。竖向荷载（如屋面荷载、吊挂荷载、吊车荷载等）是影响经济柱距的主要因素，荷载大时经济柱距会减小，荷载小时经济柱距将增大。当荷载条件相同时，经济柱距受跨度大小的影响不明显，即各种跨度刚架体系的经济柱距基本相同，但跨度越大时，总用钢量对柱距越敏感，波动范围也加大，采用经济柱距所呈现的良好经济效益就越显著。

门式刚架体系也存在经济跨度，因此不宜盲目追求大跨度。影响经济跨度的主要因素是荷载，荷载越大时，总用钢量对跨度越敏感，越应注意采用合理跨度。这是因为荷载大则柱截面大；门式刚架的经济跨度常规范围在18～30m，吊车吨位较大时经济跨度在24～30m，无吊车或吊车吨位较小时，经济跨度在18～21m的区间。因此，采用合理跨度也可以节省钢材，降低总造价，经济效益亦很可观。

2.3变形问题的解决

由“门刚规程”中表3.4.2-1可查得刚架柱顶位移设计值的限值，对照《钢结构设计规范》（GB50017-2003）附录A可知，门式刚架柱顶允许位移范围大了不少，这是轻钢结构与普通钢结构很大区别之处。但在有吊车厂房中，尤其是有超过20t的大吨位吊车厂房中，在规定柱顶允许变形时，宜考虑柱高影响这个因素。控制其水平位移的绝对值在合理范围内，以保证厂房的正常使用。

2.4节点设计相关问题探讨

门式刚架梁与刚架柱的连接节点，按“门刚规程”可分为端板竖放、端板横放和端板斜放三种方式，而每种形式又可分为端板平齐式及端板外伸式两种方法。为减少端板厚度，应在端板连接螺栓之间设置加劲肋，使端板的支承边界形式为两边或三边支承，从而提高连接节点的强度与刚度。在有吊车的门式刚架中，其构造应符合使用过程中梁柱交角不变的原则，即所谓的刚性连结节点，如果施工条件许可，梁、柱节点最好选用栓―焊刚接连接节点，即翼缘部分采用对接焊缝连结，腹板用高强螺栓连接。

需要特别注意的是：柱子与横梁处虽设想为刚接，但实际上会由于各种因素，导致计算假定可能与实际情况不符，譬如有吊车厂房的阶形上柱与屋面梁的连接，阶形上柱与梁端截面相比较，其截面高度往往较小，尽管采用高强螺栓按刚接计算进行连接节点设计，看似刚接，但由于梁端截面远大于与之相连柱截面高度，二者刚度比相差很大，柱子刚度小，对梁起不了或者说不能很好起到嵌固作用，就无法具有理想刚度，使这个节点近似于固接与铰接之间的状态，柱顶处梁端的嵌固必须以柱子本身足够的刚度来保证。

除刚架梁与刚架柱连接节点外，刚架梁的拼接节点位置多选在弯矩包络图的较小部位，制造和运输单元常取8～12m，实践和专家的研究结果表明，采用外伸式加肋端板的连接方式比较合理。为减少端板设计时螺栓排列的困难，宜优先选用10.9级摩擦型高强螺栓，螺栓的钢号也可选用20MnTiB，或者选用40号钢、35VB钢。

3.结语

门式刚架房屋以其跨度大、重量轻、施工速度快、综合经济指标低和适用范围广等特点，在各类建筑中得到广泛应用，随着应用的广泛，有了一定的经验积累，但是还有许多问题值得讨论，如焊接形式对构件承载性能的影响；这些问题都需要工程技术人员和研究人员来共同努力解决，以上是笔者在设计过程中一些设计经验的总结，希望能得到各位专家的批评和指正。

参考文献：

[1]《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》（CECS102：2002）