门式刚架轻钢厂房设计

常见的厂房效果图

“门式刚架轻型房屋钢结构”，其中“门式”，主要有两种形式：双坡、单坡。门式刚架不仅仅只针对轻钢，也包括普钢。轻钢门规仅仅是门式刚架结构中的轻钢部分。

双坡（人字坡）

单坡

“轻钢”，这里有比较具体的限定：“单跨或多跨实腹式门式刚架”、“轻钢屋盖和轻钢外墙”、“起重量不大于20t的A1~A5工作级别桥式吊车或没有吊车（当然也可以是单梁吊车）”、“悬挂吊车起重量不超过3t”、“单层”、“跨度一般不宜超过36m”、“高度一般不宜超过12m”、“柱距一般不宜超过9m”。后面三条，一般超过36米就不宜在选用轻钢规范设计了。刚架高度、柱距可根据实际情况选择规范，并不是限定的那么严格。

门式轻钢，多用于生产车间、仓库、厂房钢结构。设计时，首先要确定规范的采用，不能一概而论的所有门式的就都是轻钢。一些大吨位吊车，格构柱等的门式结构为重（普）钢结构，需按《钢结构设计规范》来采用。

简单的轻钢门式厂房结构

上图是最简单的门式轻钢厂房：四连跨，单跨人字坡24米，无吊车，铰接柱脚。

门式轻钢厂房结构体系的构成：主结构、次结构、围护结构、其他附属结构。

◇主结构：横向主钢架 结构中最主要的部分，也是主受力部分，在门刚中为平面结构，面外稳定需要依靠其他系统来辅助达成，在设计时，要充分考虑到钢架的面外稳定问题。刚架主要包括实腹钢梁、钢柱，在轻钢中多用楔形截面，有效利用构件截面特性。

主刚架

支撑系统 支撑系统在整个结构体系中的用钢量并不大，但却是非常重要的。对比主钢架来说，虽然其重要程度不如主钢架，但是因现在的设计均为计算机辅助设计，主钢架的计算可以利用设计软件非常准确的计算求得，但支撑系统的布置，截面选择等却需要有一定的人为因素参与，所以其显得更为重要。并且支撑系统承担着整个结构纵向传力及整体稳定的重要作用。以后在其他结构体系特别是空间结构设计中，在选型的最前期，就该有整个体系的稳定概念，这样才能从大方向上把握住整个结构的安全性和选型的合理性。门刚支撑系统包含屋面横向支撑、柱间支撑、系杆等。注意在屋脊及柱顶位置的系杆一般均需通长设置。

支撑系统

吊车系统 吊车系统包括吊车梁（桁架），制动系统、辅助系统、支撑系统等，其自身系统相对来说比较独立，但也需和其他结构有效配合，才能形成安全、稳定的结构体系。

托梁系统 托梁仅在抽柱的情况下出现，计算时可利用托梁的弹性刚度作为抽柱榀的弹性支座（仅指竖向），把该位置支座反力传递至两相邻刚架，同时水平力靠与屋面纵向支撑系统传递给相邻榀。（一般情况下屋面系统仅设置横向支撑）

◇次结构：屋面檩条 主要采用冷弯薄壁型钢，一般有C型檩条、Z型檩条，其他当跨度较大时也会采用大通H型钢及方管、桁架式等，其布置方式有简支梁、连续梁两种，主要用途是作为屋面围护结构（屋面板）的支承结构，并和隅撑配合组成屋面梁的面外支承点。檩条按其跨度应根据规范要求设置拉条。

屋面檩条布置

墙面墙梁 与屋面檩条相同，多采用C型、Z型冷弯薄壁型钢，或者大通H型钢、方管等。

墙面墙梁布置

抗风柱 抗风柱多布置于山墙，主要用于端开间跨内风载传递给主结构。山墙风载通过抗风柱传递给屋面支撑，再由屋面支撑传递到柱间支撑，经柱间支撑传递至基础。抗风柱的材质一般同主结构的Q235B或Q345B。

山墙抗风柱布置

◇围护结构：屋面板 一般采用建筑用压型钢板，考虑排水问题，一般选用高波板。建筑用压型钢板的基材采用冷轧薄钢板作为原板，在原板表面做热镀锌镀层，或者热镀铝锌镀层，形成基板，即镀层板，在镀层板表面涂覆有机涂料，形成涂层板。涂层板经辊压冷弯，沿板宽方向形成波形截面的成型钢板即为压型彩钢板。其与屋面檩条的连接方式一般有打钉连接，其他固定件连接等。一般大型屋面还有采光要求。

屋面板

墙面板 墙面也是采用建筑用压型钢板，一般选用低波板，连接形式主要采用打钉连接。

墙面板

门窗 通风、采光、通行之用。常用的有铝合金窗及塑钢窗（厂房）；卷闸门（电动、非电动）、推拉门及平开门等。

◇其他结构：女儿墙 为保证结构外形美观，将墙体升高，使四周平齐整洁。

气楼 主要为了实现厂房内部通风换气的需要，一般做在屋脊位置，也有其他做法和布置方式。一些还兼有采光功能。

雨棚 门洞口挡雨用。

爬梯 屋面检修用。

基础 属土建结构。设计时要根据结构实际受力情况分析基础和钢结构的经济性指标。例如上部结构采用柱脚刚接，可有效节约一部分钢材用量，但基础会增加更多资金投入；上部采用铰接，虽基础变小，但上部会相应增加一部分用钢量。所以在选择结构柱脚方式的时候，首先要根据结构自身受力特点来确定，其次也要考虑整体的经济性指标，做到结构合理且经济。（先是结构合理，之后考虑经济性）

设计软件介绍：门刚结构，一般采用PKPM门式刚架二维设计或3D3S轻型门式刚架设计模块。

PKPM门刚设计模块

PKPM门刚模块界面

3D3S轻型门式刚架设计模块

3D3S轻型门式刚架模块界面

结构材质介绍：主结构常用材质为Q235B、Q345B。

Q235B属于碳素结构钢（低碳钢），适用标准为GB/T 700-2006《碳素结构钢》，Q代表屈服点，其屈服强度为235。

碳素结构钢根据含碳量多少分为低碳钢（含碳量0.02%~0.25%）、中碳钢（含碳量0.25%~0.60%）、高碳钢（含碳量0.60%~2.00%），建筑钢结构主要使用低碳钢。

另每个牌号内又有不同的质量等级（A、B、C、D），建筑主结构以使用B级钢为主，另根据结构特点也可适当提高等级标准，A级钢禁止用于主结构。对于等级标准的区分主要在于含碳量标准及夏比（V型缺口）冲击试验要求，A级钢是不做冲击试验要求的，B级钢有常温20度下的冲击试验要求，C级钢要求试验温度为0度，D级钢为-20度。

另钢材根据脱氧方法不同，还分为沸腾钢（F）、半镇静钢（b）、镇静钢（Z）、特殊镇静钢（TZ）。建筑钢结构主体结构一般均采用镇静钢（Z），在书写钢材牌号时可以不标注Z，此时默认为镇静钢。

Q345B属于低合金高强度结构钢（低合金钢），适用标准为GB/T 1591-2008《低合金高强度结构钢》，Q代表屈服点，其屈服强度为345。

合金钢根据合金元素含量多少分为低合金钢（合金总含量小于5%）、中合金钢（合金总含量5%~10%）、高合金钢（合金总含量大于10%），建筑钢结构主要使用低合金钢。

另每个牌号内又有不同的质量等级（A、B、C、D、E），建筑主结构以使用B级钢为主，另根据结构特点也可适当提高等级标准，A级钢禁止用于主结构。对于等级标准的区分主要在于夏比（V型缺口）冲击试验要求，A级钢是不做冲击试验要求的，B级钢有常温20度下的冲击试验要求，C级钢要求试验温度为0度，D级钢为-20度，E级钢为-40度。

另钢材根据脱氧方法不同，还分为镇静钢（Z）、特殊镇静钢（TZ）。建筑钢结构主体结构一般均采用镇静钢（Z），在书写钢材牌号时可以不标注Z，此时默认为镇静钢。

当板厚超过40mm（35mm），并有Z向（板厚度方向）受力要求时，一般均另需对钢板追加Z向性能要求，主要目的是为了防止焊接或受力时产生厚度方向的层状撕裂，以保证结构安全。

吊车梁、抗风柱、托梁等结构构件也需按规范选取B级钢或更高质量等级，不可使用A级钢。

支撑采用的圆钢、角钢等可以根据需要选择，也可以酌情选用A级钢。一般对于此类构件，均可直接标注Q235或Q345（质量等级不做要求）。

另针对成品型钢，可根据实际情况判断选择是采用镇静钢还是沸腾钢，要考虑型钢加工工艺及市场供应等条件合理判定。

冷弯薄壁型钢檩条（墙梁），因材质比较特殊，其基材是以热轧钢卷为原料，经过冷轧工艺后形成。由于连续冷变形引起的冷作硬化使轧硬卷的强度、硬度上升、韧塑指标下降，因此冲压性能将恶化。一般冷轧都会经过退火处理，以部分的改善其性能。需要注意的是实际上冷轧板强度、硬度较高，现在设计时根据规范也只提供了Q235、Q345两种，实际上可能有强度更高的冷轧板，但我们设计的时候仍以此两种材质为准。冷轧板一般不宜用于焊接。

屋面、墙面压型钢板一般也为冷轧钢板压制成型。另外也可能采用夹芯板、铝合金板等。一般的长屋面板均有在温差下的伸缩要求，所以其与檩条连接件间多保留伸缩功能（打钉除外），所以设计檩条时应加以注意（面板是否可以阻止屋面檩条翼缘的失稳）。

PKPM针对构件材质的选择在：“参数输入”>>“总信息参数”中

材质定义

3D3S软件在：“构件属性”>>“定义材性”中

材性定义

门刚结构布置

门式刚接结构布置主要还是依据于建筑要求及厂房或车间的生产工艺要求，一般在结构设计前就已经根据工艺布置确定了刚架的跨度及纵向柱距。在此前提下，结构设计在结构布置上需要考虑温度区段的分割及结构支撑的布置。

根据《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》 CECS 102:2002，门式刚架轻型房屋钢结构的温度区段长度（伸缩缝间距），应符合下列规定：

纵向温度区段不大于300m；

注释：垂直跨度方向。

横向温度区段不大于150m。（当有可靠计算依据时，可以适当加大，例如业主要求一定要超过150m，但不可分段）

注释：跨度方向。

当有计算依据时，可采用两种做法：

1、设置双柱（最直接、最安全、也最合理，适用于纵向与横向）；

注释：利用双柱把本来应该是同一个的整体结构分割成完全独立的两个结构或者多个结构。

2、搭接檩条、墙梁的螺栓连接处采用长圆孔，并使该处屋面板、墙面板在构造上允许伸缩；吊车梁与柱的连接处宜采用长圆孔（适用于纵向）。

注释：长圆孔连接时利用其可伸缩性，但鉴于现今的施工人员的技术理解能力及施工水平，实际上并不一定能真正实现设计者的这种假定。所以建议采用此种方式时需慎重，并需标注清楚。

一般情况下建议采用第1种。

门式刚架轻型房屋钢结构的支撑设置应符合下列规定：

1、在每个温度区段或分期建设的区段中，应分别设置能独立构成空间稳定结构的支撑体系。

注释：独立存在的体系应具有单独的稳定体系。所谓空间稳定不仅仅要考虑X向Y向、Z向稳定，也要考虑空间体的角压缩或拉伸方向的稳定。

2、在设置柱间支撑的开间，宜同时设置屋面横向支撑，以组成几何不变体系。

注释：仅仅设置柱间支撑是无法实现整个体系的稳定的，需要和屋面横向支撑一起来组成整个稳定体系。

支撑和刚性系杆的布置宜符合下列规定：

1、屋盖横向支撑宜设在温度区间端部的第一个或第二个开间。当端部支撑设在第二个开间时，在第一个开间的相应位置应设置刚性系杆。

注释：屋面支撑系杆设置位置一般设置在柱顶、屋脊、抗风柱连接处。当支撑是设置在第二开间时，应有可靠的传力构件把端刚架的水平力传递至第二开间的支撑系统，因此需根据各个受力点设置刚性传力构件。

2、柱间支撑的间距应根据房屋纵向柱距、受力情况和安装条件确定。当无吊车时宜取30~45m；当有吊车时宜设在温度区段中部，或当温度区段较长时宜设在三分点处，且间距不宜大于60m。

注释：当有吊车时，一般在区段中部（区段较短）或三分点处（区段较长）设置支撑，此时应以吊车因素为第一考虑因素。当区段靠4榀支撑无法满足时，也可按次序依次增加数目；当区段非常短时，也可考虑仅在端头设置支撑。应根据实际情况酌情考虑。从某种意义上来说，此条也可以理解为无吊车时，考虑支撑的布置是从一端到另一端；有吊车时，是从中间向两端考虑。

3、当建筑物宽度大于60m时，在内柱宜适当增加柱间支撑。

注释：中柱支撑实际上并不是每榀都需设置的，此时对于整体结构稳定体系来说，仍是成立的，当总跨度较长时应适当在中柱位置增加支撑的布置。但是我们在考虑整体稳定性能的同时也不能忽略掉支撑系统的传力性能，因考虑到一般在山墙位置中柱也受到水平风荷载，产生纵向水平力，所以设计时，应尽量在所有中柱位置均设置支撑。

4、当房屋高度相对于柱间距较大时，柱间支撑宜分层设置。

注释：柱高远大于柱距时，如果仅设置单层支撑，可能其角度超出规范要求，这种状态下的支撑承载能力满足不了计算假定要求，所以遇此情况尽量分层设置支撑。

5、在刚架转折处（单跨房屋边柱柱顶和屋脊，以及多跨房屋某些中间柱柱顶和屋脊）应沿房屋全长设置刚性系杆。

注释：屋架转折处即为柱顶、屋脊位置，这些位置的支撑需沿全长设置，这样可将整个体系的纵向受力有效的分担给所有的支撑构件。

6、由支撑斜杆等组成的水平桁架，其直腹杆宜按刚性系杆考虑。

注释：一般情况下的支撑力的传递都是由弦杆和斜腹杆（也可能是柔性杆）直接传递，如果出现柱距较大，柱高较低的情况，则可能出现桁架式支撑，此时可能出现直腹杆，那么此条要求直腹杆需为刚性压杆，否则无法正常传递受力，并可能出现弦杆（一般按轴压杆考虑）受弯的情况。

7、在设有带驾驶室且起重量大于15吨桥式吊车的跨间，应在屋盖边缘设置纵向支撑桁架。当桥式吊车起重量较大时，尚应采取措施增加吊车梁的侧向刚度。

注释：吊车一般设置在柱中间位置，计算柱撑时，一般假定为下层支撑承受吊车力，但实际情况为吊车力也有可能部分向上传递，因此在屋盖边缘设置纵向屋面支撑，与横向支撑及刚架面内刚度共同作用，可防止屋盖结构受此力的影响。

大吨位吊车吊车梁截面较高，增加其侧向刚度有利于整个吊车梁系统稳定，一般指吊车梁制动系统、辅助系统及支撑系统。

刚性系杆可由檩条兼做，此时檩条应满足对压弯杆件的刚度和承载力要求。当不满足时，可在刚架斜梁间设置钢管、H型钢或其他截面的杆件。

注释：檩条代系杆时，檩条需按压弯杆件设置。有时采用双檩条或其他截面形式的檩条，采用檩条代系杆，需有理论计算为依据，不可随意替代。一般建议设置单独的刚性系杆，这样传力系统相互独立，且传力路径简单明确。

门式刚架轻型房屋钢结构的支撑，可采用带张紧装置的十字交叉圆钢支撑。圆钢与构件的夹角应在30°~60°范围内，宜接近45°。

注释：夹角超限时，实际作用效果与计算假定相差较大。

当设有起重量不小于5吨的桥式吊车时，柱间宜采用型钢支撑。在温度区段端部吊车梁以下不宜设置柱间刚性支撑。

注释：此构造要求可有效保证吊车纵向力由多个柱间支撑共同承担，而不会出现瞬时纵向力仅由一个支撑承受的情况，有利于结构安全。但计算时，需根据实际的下层支撑数目来计算，不可以与总数目相混淆。

当不允许设置交叉柱间支撑时，可设置其他形式的支撑；当不允许设置任何支撑时，可设置纵向刚架。

注释：其他形式一般有门式、桁架式等，多见于厂内设备占用支撑位置或过道（门）位置与支撑冲突时。设置纵向刚架即为形成框架，利用梁柱刚接节点域达到稳定要求。一般结构设计时尽量要求简洁明确，尽量少用多种形式混合。所以在门式平面结构中，尽量不要出现纵向梁柱刚接的框架结构，除非没有其他方法可实现时。

支撑系统的计算

轻型门刚系统中的交叉支撑和柔性系杆（用的比较少）可按拉杆设计，非交叉支撑（桁架式、门式）中的受压杆件和刚性系杆按压杆设计。

屋面支撑的内力，根据纵向风荷载来计算（水平桁架受力）；对于交叉支撑可不计压杆的受力。

柱间支撑的内力，根据屋面支撑传递的反力及柱所受风荷载反力来计算（悬臂桁架）。有吊车时，要计入吊车纵向水平力。柱间支撑最后将反力传递至基础。

支撑计算，可根据支撑道数平均分配至各支撑后计算。

注：计算支撑时，按有效截面来计算（螺纹部分），当圆钢直径较大时，要考虑腹板连接部分的加强（超过25的时候），即采用有效方法使局部集中力有效传递至整个柱截面。圆钢支撑时，需张紧，防止其在自重状态下下挠。（工程验收时，需要观察的方面）

主刚架的设计

设计方法：承载能力极限状态和正常使用极限状态

承载能力：强度、整体稳定、局部稳定。（计算时按设计值计算）

正常使用：位移、挠度。（计算时按标准值计算）

刚架设计主要依靠软件来完成，需要注意的几个小方面：1、屋面坡度变化率的限值；2、楔形构件的截面高度变化率；3、构件截面的自身构造要求；4、梁分段点的选择；5、不同功能构件的挠度或位移的限值要求的不同；6、构件计算长度的取值；7、构件单元的释放；8、柱计算长度系数的计算方法（有、无侧移）；9、吊车荷载的输入；10、地震效应参数的输入；12、荷载分项系数及组合的选用；13、荷载的正确取值等。

以PKPM和3D3S软件为例，说明刚架的设计过程

单榀-柱高6m-跨度24m-坡度10%

PKPM

这里均可按软件要求的参数信息输入。主要注意的梁分段：一般情况下根据弯矩最小点设置为分段点，在未开始计算时，一般根据经验判断大致在3:4:3的位置为弯矩最小点。但这里需要注意，柱顶处楔形梁有截面高度变化率的限制，所以为了最终的计算结果的经济性指标，可以适当加大第一段的分段长度。

荷载：一般单层板恒载按0.25，双层板按0.30考虑；

活载，当受荷投影面积大于60平米是，活载可取为0.3，其余情况取为0.5。

雪载，根据荷载规范中的要求取值，雪载和活载不同时作用，取二者较大值。这里需要注意的是，荷载规范给出的是基本雪压，其与雪荷载是有区别的，不可直接将雪压值代如雪荷载值。

风载，可根据门刚中的规定取值，也可根据荷载规范取值，具体的风荷载算法可对比轻钢规范和荷载规范，进一步的理解其取值及计算方法的特点，并理解其计算思路。

受荷宽度：指两榀刚架间距，用于计算荷载作用于刚架上的线荷载。

面外计算长度：一般指面外支承点的间距，在轻钢中一般根据隅撑布置间距，同时配合刚性系杆等的布置，取为面外计算长度。注意：仅檩条作用是不能达到面外支承点的作用的，要靠檩条和隅撑共同作用才可以。注意：中柱或者无面板围护的柱子一般不设置墙梁结构，此刻这类柱子应与边柱区分出来，其面外计算长度需按柱实际面外支承点长度来设置，一般为柱脚至系杆的距离（柱自身长度）。

3D3S

注意：分段比，左梁与右梁均按从左到右分段，不要直接复制，以免出现错误。其他同PKPM。

荷载信息同PKPM，但其面外计算长度需在其他菜单中输入，且受荷宽度等也是。

注意中间区与边缘区的区分，主要体现在风载计算时取的风荷载体型系数的不同，边缘区要大很多。计算时，边缘区在整个结构中占的范围较小，所以一般按中间区计算。

并且，一般山墙跨受的荷载范围仅为中间跨的一半，但实际设计时，其截面等均与中间区相同（主要是为了方便，当然也可以设计成两种刚架截面），所以在这种情况下，即便风荷载体形系数变大，一般也不影响刚架的安全性，所以很多时候不再单独计算山墙跨的刚架。（如果有需要的时候，还是要计算的）

建模完成后，其他设置均按软件菜单流程操作

针对PKPM，柱布置主要是设置柱截面及截面类型；梁布置设置各段梁的截面及截面类型；计算长度，这里主要为面外计算长度的输入，当设置隅撑时，按隅撑间距来输入，当无隅撑时，按刚性系杆和支撑的布置来定义面外长度（一般钢梁设置为3000，为两个檩条间距设置一道隅撑；钢柱设置为4000，主要考虑由窗门等存在时，墙梁间距可能会加大），面内计算长度主要依靠软件自行计算，一般门刚按有侧移结构计算；铰接构件主要用于定义柱脚形式为铰接还是刚接；恒载、活载主要是校正建模时输入的荷载是否准确，有误差的需要在此修正为正确值；左风右风一般均为软件根据规范计算得出，当无法得出时，用户需自行根据规范的体形系数、高度系数等计算并输入模型中；吊车荷载，根据吊车台数，轮压等求出影响线，并计算反力传递至刚架，这里需要注意的是吊车梁的重量需要用户自行以集中力的方式添加至刚架上，或者将吊车反力按一定比例放大后施加。

针对3D3S，构件单元荷载可在显示查询中查看。

这里可以定义构件截面、材性，构件方位（放置方式）。可以定义构件计算长度，设置

支座形式等。

荷载编辑，可以修改刚架荷载（恒载、活载、风载），另可在此输入吊车荷载、地震荷

载、稳定荷载。并可设置荷载组合。

上述设置完成后，进入参数输入阶段

针对PKPM

用户根据实际情况选择结构类型，选择按哪本规范执行，及设计控制参数（按规范要求设置）。

选择构件材质，这里需要指出的是一般情况如果结构属于应力控制状态（强度、稳定控制），则选择为Q345材质；如果处于挠度、变形控制状态（梁挠度、柱顶位移控制），则选择为Q235材质。

对比两种材质，其价格Q345略高，约300元/吨，对整体造价影响不大。Q235较Q345强度低，但其自身构造控制要求较松，所以可以把截面做高，做宽（相对比345而言），更利于控制构件变形。所以可以得出在强度稳定起控制作用的时候尽量选择Q345钢，在变形控制时尽量选择Q235钢。

自重放大系数，因软件计算时，自行计算自重并加入恒载中，此时并没有计算节点等重量，仅仅计算了构件重量，所以此处有自重放大系数，一般取为1.2也较合理。

门刚一般均为有侧移结构。

净截面与毛截面比值，一般当截面无开孔等措施时，此处可以输入为1。

有地震作用时，按规范输入各项参数。

按实际情况及规范要求，输入分项系数值及组合系数值。

活载计算时，有的时候需要考虑其不利布置，一般为在楼层活载时，按不利布置考虑，以获得最大应力状态。但轻钢结构活载主要出现在屋面，且一般均为满布荷载，不会出现像楼面一样的人员荷载不利分布或者设备荷载不利分布等情况。所以此处可以不考虑不利布置。

以上均设置完毕后，可以进行结构计算，并查看计算后构件强度、稳定、变形等相对应的结果是否满足要求，同时也需查看构件自身构造要求是否满足。（超限信息查询）

针对3D3S

按前文方法，均设置完成后，进行内力分析

求解出构件内力、变形及支座反力等。之后选择适用规范（轻钢规范或其他）并设置验算参数

这里需要注意的是，当柱脚铰接时采用查表法取计算长度，刚接时取用一阶分析法。

之后进行设计验算。

门刚为有侧移结构。验算后显示并查询各构件的应力及变形。看其是否满足要求。当不满足时，需调整构件截面并重新计算。

上面主要是门刚计算中，PKPM与3D3S软件的应用。一般在门刚设计中，根据安全性和经济性指标，对构件应力及挠度需要达到一定的范围才是最优化的结构设计。

一般情况下，要求钢梁的最大（强度或稳定）应力比一般达到0.95左右，钢柱一般达到0.85左右。挠度和位移需满足规范要求。这些是常规状态下，在出现特殊情况时，也可以适当调整。

门刚设计中，一般钢柱在无吊车，无夹层，且高度不是很高的情况下，一般采用楔形柱，柱脚采用铰接形式。其他时一般采用刚接柱脚（吊车、夹层、高度很高等）。在此，还要考虑工程整体的经济性指标，例如铰接时，柱构件相对于刚接时截面较大，但其土建基础很小；当刚接时，柱构件用钢量可以变小，但是土建要配一个很大的基础来承担柱脚弯矩作用。所以此处需综合考虑，不可仅仅以钢结构部分的用钢量来衡量经济性。

钢梁，一般分为三段，檐口及屋脊处一般设置为楔形梁，中间段一般为等截面H形钢梁。檐口处与柱连接，传递弯矩作用，所以梁设置成楔形是合理的。中间段的梁承受弯矩，但相对于梁端来说，弯矩较小，且弯矩出现在跨中左右的位置，所以设置成等截面梁较为合理。中间段梁楔形大头位于屋脊处，这样的截面有利于减少刚架的屋脊处的挠度，也有利于承担跨中弯矩。

因为门刚基本固定于上述所说的截面设置规则。在设计过程中，要考虑钢梁运输的因素，可以根据适当的运输长度加以分段。例如屋脊处两段梁可以做成一个整体，这样即减少了节点数量又能使安装方便，且是在满足运输长度要求的前提下；还有中柱顶的两端钢梁也可以做成一根。

另因钢梁分段，所以各段可根据自身的受力情况设置截面，包括截面宽度，板材厚度等，不过截面高度需相互协调。并且这里针对截面宽度也最好做成相同（不等宽也可以），这样结构美观大方且截面过渡均匀。

结构构件计算完成后，利用PKPM和3D3S均可进行结构后处理，即计算节点等。这里需

要正确选择参数来进行计算。并需对节点有一定的归并整理能力，以简化采购时的板材或零件的种类。设计是一个工程项目实施阶段的领头工作段，所以多为后期各工序考虑，也是一个高质量施工图设计的判别因素。

简单厂房结构主要节点形式介绍

刚接柱脚

设计时应注意支承加劲肋，且板中部区格不能过大。锚栓长度及做法需按节点手册中表格选取。

铰接柱脚

设计时应注意底板厚度的选取。不能过薄。铰接情况下可以设计为两个锚栓也可以设计为四个锚栓。两个锚栓更接近于设计假定，四个锚栓更有利于现场构件的吊装固定。

注意刚接铰接的不同节点形式对结构用钢量的影响。仅考虑钢构用量时，刚接更有利于减小用钢量，且结构受力更好，但此时基础做法需按刚接时考虑，基础做大；铰接时，钢结构相对于刚接柱脚来说构件会偏大，但是基础较小。所以设计初期就要考虑其综合性，不要仅仅考虑钢结构自身用量。一般情况下在铰接易实现的时候尽量用铰接，对于较大型结构用刚接。

梁柱刚接节点（边柱端板竖放）

梁柱刚接节点（中柱端板横放）

梁柱端板连接时，端板可采用竖放、横放及斜放（边柱），其计算都是基于螺栓群计算与端板厚度计算。根据具体结构按构件大小，根据实际情况选择合适的、便于安装的、最经济的节点连接形式。

梁梁刚接节点

梁的分段位置，在设计时应综合考虑两种因素影响，即弯矩较小位置、梁的分段便于运输。

柱间支撑节点（圆钢柔性支撑）

屋面支撑节点（圆钢柔性支撑）

支撑需与刚性系杆配对使用，因柔性支撑仅承受拉力，所以要有系杆作为压力传递杆。其注意支撑的角度。需要满足在一定的夹角范围内。刚性系杆受力计算需注意在不同位置的系杆受力可能存在差别，例如中柱系杆受力要较边柱的大。

抗风柱连接节点

抗风柱柱顶，当位于结构钢梁下侧时，一般采用上述连接节点，开长圆孔，对竖向进行释放，但可承受水平向荷载。当抗风柱位于外侧时，一般可采用Z型板连接，其原理也是竖向释放，水平向传导。如果条件允许，一般可将Z型板连至钢梁上翼缘或系杆对应位置，这样可以规避连与下翼缘时对钢梁产生的扭转作用。

檩条（墙梁）连接节点（带隅撑）

檩条属于次结构，是压型板的骨架。隅撑主要是做为钢梁（柱）面外支承点，减小构件的面外计算长度用。梁柱的面外计算长度可根据隅撑布置间距来定义。檩条一般采用C型（简支）、Z型（连续）。

檩条、墙梁拉条节点

拉条可减小檩条的面外计算长度，但需注意拉条的设置位置，一般仅减少其靠近侧的翼缘的面外计算长度。所以应理解其实际作用，以免在计算檩条时，对其实际意义估计不足。另拉条还有阻止檩条扭转的作用。注意拉条系统中直拉条、斜拉条、撑杆的区别与其各自在受力过程中的作用。另外，在墙面位置，设置拉条时，应注意规范的一般构造要求及有窗的位置的设置，例如墙面很高的时候，可能要设置多道的斜拉条，或者窗的上下位置斜拉条的额外设置。

配件及零件介绍

一般情况，这里说的配件是指其结构重要性次于次要结构的一些附属结构，例如小雨棚、女儿墙、门框、窗框、爬梯、气楼等。

雨棚，当比较小的时候，可以忽略其对主结构的影响，当是大型雨棚时一般需要设置拉杆或者设置雨棚柱，且需考虑其对主结构的影响。

女儿墙当悬挑较高时，需对女儿墙的截面按悬臂结构加以验算。

门框一般选用方管，其外形较美观，做法简便。当然也可以选用槽钢等其他截面。

窗框一般情况下选用与墙梁截面相同的C型钢。

爬梯做法可以见爬梯做法图集。

气楼当其比较大的时候，要考虑其荷载对主结构的影响，同时要做好气楼自身的体系稳定问题，并处理其与主结构连接位置处对主结构稳定的影响。

另需了解各种围护板材的连接方式及连接件形式和连接方法。

了解高强螺栓、普通螺栓的材质及连接方式，计算方法上的区别。

油漆介绍

油漆主要是为钢结构防腐。一般室内结构漆膜总厚度要求100~150μm，室外要求150~200μm。一般漆层包含底漆+中间漆+面漆、底漆+面漆、底漆和面漆是同一种。

常用的油漆有红丹防锈底漆、环氧富锌底漆等；中间漆有环氧云铁中间漆等；面漆有醇酸调和面漆、氯化橡胶面漆、聚氨酯面漆等。需根据各种油漆的作用配套、性能配套等选用相适宜的底中面漆组合。

底漆涂装前，需除锈，一般情况下，喷砂或抛丸除锈等级要求为Sa2.5级，手工除锈一般要求St2级。除锈后到涂底漆的时间间隔不应超过6小时。

防火涂料介绍

防火涂料用于有耐火要求的结构中，涂覆在构件的表面，起到阻燃的作用。可分为厚型防火涂料和薄型防火涂料。应根据构件类别及耐火时限确定其防火涂料厚度。具体的可按相关的标准及规范来确定。

安装方法介绍

钢结构安装（厂房），现今实际操作的安装顺序和理论上合理的吊装顺序是有较大区别的。现场更多的考虑吊装机械的有效利用却不是特别在意安装过程中结构的空间稳定性，所以可以见到很多在安装过程中倒塌的工程事故。但是至今这个问题还是没有引起吊装队伍的足够重视。

门式刚架属于平面框架结构，其面外刚度较差，只有在支撑、系杆及檩条隅撑到位的情况下，其空间稳定才能得到保证。因此，在吊装过程中，应从有支撑开间做起，第一榀主要依靠揽风绳固定。在第二榀完成后，应马上调整构架达到要求（垂直度、水平度、标高等）并用揽风绳固定，之后上系杆和支撑构件，并架设一些檩条和隅撑结构，使其成为一组空间稳定单元，之后以此空间稳定单元为基础，依次吊装其他各榀，并及时连接各相连构件（系杆、檩条、隅撑）。这样才能保证门刚结构在安装过程中不会出现倒塌事故。

现今实际安装过程中，比较常见的是先吊装所有柱子，之后吊装钢梁，当两榀钢梁就位后上系杆和部分檩条，之后依次吊装钢梁，最后上支撑和隅撑构件。这在安装过程中是极其危险的。门刚截面高度较大，迎风面积也就比较大。且其面外刚度较弱，所以在这种吊装顺序下很容易出现倒塌的危险。