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门式刚架单层钢结构工业厂房设计

钢结构因其施工速度快，自重轻，抗震性能好等特点在建筑工程中已被广泛
认可，单层钢结构工业厂房也正逐渐的代替笨重的混凝土结构。本文从钢结构单
层工业厂房设计的角度出发，对结构部分的设计进行总结论述。

标签：门式刚架，柱间支撑，屋面支撑，插入式柱脚

前言

门式刚架钢结构厂房造型美觀，施工速度快，越来越多在单层工业厂房中应

用。当厂房内无吊车或设置桥式吊车起重量不大于20t的中、轻级工作制

（A1-A5）的吊车，或悬挂式起重机，起重量不大于3t时，应遵守《门式刚

架轻型房屋钢结构技术规程》的要求设计。但在很多情况下吊车吨位及厂房

高度很高，已超出《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》的应用范围，需按

《钢结构》规范的要求设计。

一.结构类型和截面形式

钢结构厂房应用较多的为单跨、双跨或多跨的单、双坡结构形式。门式刚架
通长用于跨度为9-36米，柱距宜为6米，也可为7.5米和9米。结构构件主要
为刚架柱，刚架斜梁，柱间支撑，屋面支撑，系杆，檩条和山墙骨架组成。

门式刚架的结构形式是多种多样的，按构件体系分，可分为实腹式刚架和格
构式刚架。前者梁、柱一般采用H型实腹截面，其刚度较强，但用钢量稍多。
后者一般采用小截面角钢、钢管等构件组合的格构式梁、柱截面。其加工制作较
为复杂，但用钢量较省，适用于大跨度的厂房。在门式刚架工业厂房设计中，通
长采用实腹式梁柱截面。按截面形式分，有等截面和变截面。变截面与等截面相
比，前者可以适应弯矩变化，节约材料，但在构件连接及加工制造方面，不如等
截面方便。由于工业厂房内部多设有桥式吊车，柱宜采用等截面构件。

二.伸缩缝的设置

单层厂房伸缩缝的最大间距为70米，伸缩缝处的做法习惯上采用双柱，双
柱基础可不断开。伸缩缝宽度一般为20-30mm.

三.支撑的布置

1.柱间支撑的布置

为保证钢结构厂房的空间工作，提高整体刚度，承受房屋端部山墙风力、吊
车纵向刹车荷载、温度应力和地震作用和传递纵向水平力，防止杆件产生过大的
变形，避免压杆失稳，以及保证结构的整体稳定性，应根据厂房的结构形式，车
间吊车的设置，振动设备以及厂房的跨度、高度、温度区段的长度等情况布置可
靠的支撑系统。厂房每一温度区段应设置稳定的柱间支撑系统，并与屋盖的横向
水平支撑的布置相协调。下柱支撑应尽可能设在温度区段的中部，使吊车梁等纵
向构件能随着温度的变化比较自由地向区段两端伸缩。当温度区段的长度不大
时，一般在温度区段的中部设置一道下柱支撑。当温度区段的长度大于150米时
（7度）或120米时（8度，9度），应在厂房1/3区段内各布置一道下柱支撑，
支撑间距不应大于60米。上柱柱间支撑应布置在厂房单元两端和有下柱支撑的
柱间。

2.屋面支撑的布置

厂房结构应有完整的支撑体系以形成有效的传力途径，首先，应设置屋面横
向水平支撑，屋面横向水平支撑可增强屋面刚度，保证屋面梁的侧向稳定性，将
抗风柱作用于屋面梁的风荷载通过支撑传至柱顶。同时在横向交叉支撑之间应设
置刚性压杆以形成传递水平力的几何不变体系。其次应在柱顶、屋脊及刚架转折
处设通长系杆，当抗风柱与刚架梁上翼缘连接时，在相应位置的端跨设置刚性压
杆，以传递抗风柱传来的力。当设有带驾驶室且起重量大于15t的桥式吊车的跨
间，在屋盖两侧设纵向水平支撑，它可使吊车荷载产生的柱顶横向荷载分布到相
邻的刚架柱，提高厂房的整体刚度。屋面横向水平支撑应与柱间支撑相协调，一
般应设在同一跨间，形成一个几何不变的支撑体系。屋面纵向支撑应尽可能同横
向支撑形成一个封闭的支撑系统，以增强整个厂房的刚度。对于轻型钢结构厂房，
应在刚架梁下翼缘受压处设置隅撑，保证刚架梁的侧向稳定性且作为刚架梁的平
面外支撑点。而对于吊车起重量很大的钢结构厂房，其刚架梁的平面外计算长度
宜取屋面交叉支撑间距离，屋面交叉支撑点处设通长系杆，在屋面支撑跨间为刚
性系杆，其余跨间为拉杆即可。屋面支撑及柱间支撑杆件宜采用型钢支撑；当吊
车起重量小于5吨时，屋面支撑也可以采用圆钢支撑，但应采用花篮螺栓张紧，
保证屋面的刚度。

四.拉条的设置

关于拉条的设置，拉条的力一般需传至刚架上，在屋脊处设置斜拉条及撑杆，
拉条的力在屋脊处从斜拉条及撑杆传至檩条的端部，靠近檩条与刚架节点，相当
于传至刚架。撑杆必须与斜拉条同时设置，才能形成一个几何不变传力体系。同
时，当屋面开天窗时，在开天窗处的下侧也应设置斜拉条及撑杆，否则拉条的力
都传至开孔处的檩条，如果这根檩条不加强，很可能造成这根檩条的强度不足而
产生破坏。当墙面开窗时，应在窗洞下设斜拉条及撑杆，把窗下侧的力传至刚架。
有时当墙面很高时，仅在墙面顶处设置斜拉条及撑杆就不一定能瞒足要求，应在
墙面增设撑杆及斜拉条，可