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【摘要】刚架的设计步骤。
【关键词】门式刚架；设计步骤
在现代化的工业设计中，轻钢结构已经占有了一定的领域，因其工期短、自重轻施工便捷方便已经获得了重要的市场，在我国南方最早使用，最进10几年在我国东北也已大面积应用，由以门式刚架居多。下面介绍一下刚架的设计步骤几其要点。
門式刚架跨度较大，但是从经济实用方面考虑一般跨度会控制在20~30米之间，否则就会增设中间柱，中间柱可采用上下铰接的摇摆柱，屋面为双坡，单坡，坡度一般控制在1/20~1/10之间，但也可以灵活掌握。
一、 门式刚架设计首先要进行整体定案，要布置榀距和跨度
榀距一般控制在6米~8米之间；如果跨度较小在20米以内，又没有吨位大的吊车，那么榀距会控制在7.5米左右，因为如果榀距太小的化会影响结构的用钢量；而相反如果跨度较大比如30米左右，一般榀距会较小，因为如果榀距大会很不经济。这个需要设计人的灵活掌握和经验来判断。
二、 方案定下了之后，我们就要进行结构计算
现在钢结构计算主要应用软件就是PKPM软件，软件能够通过建立模型，布置荷载，初估截面，软件就会自动计算。但在这里首先作为设计人注意的就是对结构本身的了解和掌握。因为钢结构构件采用的型材、材质、成品构件的工艺形式，当地普遍采用的钢材规格等等，都需 要我们设计人考虑下去，因为钢结构后期的构件一般情况下是需要在工厂成品加工，然后到现场进行整体安装。所以设计图纸完成后，需要进行详图设计，也就是深化设计，这和我们混凝土结构有所不同，所以在这个时候如发现出现根本没有图纸上的钢材型号，那么就需要从新进行设计，往往就会耽误很多的时间，造成很多的麻烦，相当于从新设计。因此我们做钢结构设计往往是需要和我们的市场结合起来才能做到不返工。
三、 结构计算，这个步骤完全由PKPM软件来完成
电算的时候我们把结构承受的荷载一一布置在模型上，然后就可以计算了。计算的时候门式刚架的计算主要看构件应力、梁的挠度、柱顶位移。一般情况下，应力我们控制在0.9，梁的挠度控制在1/180，柱顶位移则根据，
有没有吊车、带不带驾驶室、是否采用轻型钢板等条件加以限制，具体规范有详细的规定。
在以上都符合之后，刚架部分计算基本完成，之后就是基础计算。基础计算我们采用的柱脚反力在计算文件中提取，一般门式刚架的基础都是独立基础，这里就不在特别说明。
四、 施工图生成
这里的施工图生成主要是在PKPM软件中对刚架进行设计，包括柱脚节点、梁柱节点等。但此图在以后的详图设计中还需要深化设计。次结构也可以在软件中生成，但这个需要设计人自己进行布置，不能够自动生成，比如压杆的位置，支撑的间距、形式，檩条的间距，这些都应该通过计算之后才能布置。这些的布置规定，计算限值都在规范中都有要求。但是每个设计人的布置还是不能完全一致，这需要对规范的要求完全理解，才能充分发挥构件的利用价值。比如说，有的时候屋脊处的双檩处在刚度允许的条件或稍加处理之后就可以兼做压杆，就可以省掉了一道，所以这需要设计人的自己掌握的情况而决定的。
五、 施工图基本完成后，我们的施工图阶段就基本完成
为什么说基本完成，在大部分设计院，我们就不做详图设计，这个步骤需要在钢结构生产厂家具体细化，把整个结构变成一个个构件，供加工使用，但在有些复杂的结构有的也需要在设计院来完成。这个过程是需要设计人和详图设计人要有较好的配合来完成的。
这里补充下带吊车的门式刚架，一般轻型门式刚架吊车的吨位控制在20吨以内，在此之上就不能归为轻钢了，就可以归为重钢了。带吊车的柱脚一般都是刚接的，而门式刚架的柱脚是铰接的；吊车的柱间支撑是刚性的，而不带吊车的却是柔性的；带吊车的钢住如果吊车吨位较大可以采用边截面，在牛腿处变接，采用肩梁的方式。
吊车梁的设计，一般都是简支梁，截面一般都是上翼缘大，下翼缘小，以为上翼缘大控制吊车梁的稳定性，腹板高度控制挠度。
抗风柱，一般都是上下较接的，主要由挠度控制，也有上刚接下铰接的，柱间间距为6-7米左右。
支撑分柔性支撑和刚性支撑，如果是柔性支撑的那么一般情况下采用圆钢就可一的了，不需要特别计算；但是如果是刚性支撑，就需要计算，按受压杆件计算。节点间距可以分半。
檩条计算可以是简支的也可以是连续的，如果是简支的一般为C型钢；而如果是连续的一般是Z型钢。由其注意的就是墙面檩条计算，墙面檩条计算分两侧挂板和单侧挂板，如果是双侧挂板还好一点，但如果是单侧挂板，风吸力侧墙失稳由为注意，这需要设计人可以通过墙面采用刚性拉条来减小计算的跨度，以达到不使檩条截面计算过大的效果。
最后一点的就是钢结构的维护结构，钢结构维护结构一般由两侧单板中间加岩棉或者是玻璃丝棉，以达到保温的效果。屋面一般都是由彩钢板加采光带或者是通风器组成；而墙面一般是彩板加砖墙，而砖墙一般是800高或者是1200高，必须砌筑在钢柱外皮，不能嵌固在钢柱里。
以上就是刚架设计的简单步骤，这只是大的方向，把这五个大的步骤了解之后，在根据规范，比较下现有的钢结构图纸，应该会使初学者找到一个自己的方向的。能够使自己快速进入设计状态。
（作者单位：1.沈阳环境保护工程设计研究院；2.沈阳隆达环保节能集团有限公司）
【关键词】门式刚架；设计步骤
在现代化的工业设计中，轻钢结构已经占有了一定的领域，因其工期短、自重轻施工便捷方便已经获得了重要的市场，在我国南方最早使用，最进10几年在我国东北也已大面积应用，由以门式刚架居多。下面介绍一下刚架的设计步骤几其要点。
門式刚架跨度较大，但是从经济实用方面考虑一般跨度会控制在20~30米之间，否则就会增设中间柱，中间柱可采用上下铰接的摇摆柱，屋面为双坡，单坡，坡度一般控制在1/20~1/10之间，但也可以灵活掌握。
一、 门式刚架设计首先要进行整体定案，要布置榀距和跨度
榀距一般控制在6米~8米之间；如果跨度较小在20米以内，又没有吨位大的吊车，那么榀距会控制在7.5米左右，因为如果榀距太小的化会影响结构的用钢量；而相反如果跨度较大比如30米左右，一般榀距会较小，因为如果榀距大会很不经济。这个需要设计人的灵活掌握和经验来判断。
二、 方案定下了之后，我们就要进行结构计算
现在钢结构计算主要应用软件就是PKPM软件，软件能够通过建立模型，布置荷载，初估截面，软件就会自动计算。但在这里首先作为设计人注意的就是对结构本身的了解和掌握。因为钢结构构件采用的型材、材质、成品构件的工艺形式，当地普遍采用的钢材规格等等，都需 要我们设计人考虑下去，因为钢结构后期的构件一般情况下是需要在工厂成品加工，然后到现场进行整体安装。所以设计图纸完成后，需要进行详图设计，也就是深化设计，这和我们混凝土结构有所不同，所以在这个时候如发现出现根本没有图纸上的钢材型号，那么就需要从新进行设计，往往就会耽误很多的时间，造成很多的麻烦，相当于从新设计。因此我们做钢结构设计往往是需要和我们的市场结合起来才能做到不返工。
三、 结构计算，这个步骤完全由PKPM软件来完成
电算的时候我们把结构承受的荷载一一布置在模型上，然后就可以计算了。计算的时候门式刚架的计算主要看构件应力、梁的挠度、柱顶位移。一般情况下，应力我们控制在0.9，梁的挠度控制在1/180，柱顶位移则根据，
有没有吊车、带不带驾驶室、是否采用轻型钢板等条件加以限制，具体规范有详细的规定。
在以上都符合之后，刚架部分计算基本完成，之后就是基础计算。基础计算我们采用的柱脚反力在计算文件中提取，一般门式刚架的基础都是独立基础，这里就不在特别说明。
四、 施工图生成
这里的施工图生成主要是在PKPM软件中对刚架进行设计，包括柱脚节点、梁柱节点等。但此图在以后的详图设计中还需要深化设计。次结构也可以在软件中生成，但这个需要设计人自己进行布置，不能够自动生成，比如压杆的位置，支撑的间距、形式，檩条的间距，这些都应该通过计算之后才能布置。这些的布置规定，计算限值都在规范中都有要求。但是每个设计人的布置还是不能完全一致，这需要对规范的要求完全理解，才能充分发挥构件的利用价值。比如说，有的时候屋脊处的双檩处在刚度允许的条件或稍加处理之后就可以兼做压杆，就可以省掉了一道，所以这需要设计人的自己掌握的情况而决定的。
五、 施工图基本完成后，我们的施工图阶段就基本完成
为什么说基本完成，在大部分设计院，我们就不做详图设计，这个步骤需要在钢结构生产厂家具体细化，把整个结构变成一个个构件，供加工使用，但在有些复杂的结构有的也需要在设计院来完成。这个过程是需要设计人和详图设计人要有较好的配合来完成的。
这里补充下带吊车的门式刚架，一般轻型门式刚架吊车的吨位控制在20吨以内，在此之上就不能归为轻钢了，就可以归为重钢了。带吊车的柱脚一般都是刚接的，而门式刚架的柱脚是铰接的；吊车的柱间支撑是刚性的，而不带吊车的却是柔性的；带吊车的钢住如果吊车吨位较大可以采用边截面，在牛腿处变接，采用肩梁的方式。
吊车梁的设计，一般都是简支梁，截面一般都是上翼缘大，下翼缘小，以为上翼缘大控制吊车梁的稳定性，腹板高度控制挠度。
抗风柱，一般都是上下较接的，主要由挠度控制，也有上刚接下铰接的，柱间间距为6-7米左右。
支撑分柔性支撑和刚性支撑，如果是柔性支撑的那么一般情况下采用圆钢就可一的了，不需要特别计算；但是如果是刚性支撑，就需要计算，按受压杆件计算。节点间距可以分半。
檩条计算可以是简支的也可以是连续的，如果是简支的一般为C型钢；而如果是连续的一般是Z型钢。由其注意的就是墙面檩条计算，墙面檩条计算分两侧挂板和单侧挂板，如果是双侧挂板还好一点，但如果是单侧挂板，风吸力侧墙失稳由为注意，这需要设计人可以通过墙面采用刚性拉条来减小计算的跨度，以达到不使檩条截面计算过大的效果。
最后一点的就是钢结构的维护结构，钢结构维护结构一般由两侧单板中间加岩棉或者是玻璃丝棉，以达到保温的效果。屋面一般都是由彩钢板加采光带或者是通风器组成；而墙面一般是彩板加砖墙，而砖墙一般是800高或者是1200高，必须砌筑在钢柱外皮，不能嵌固在钢柱里。
以上就是刚架设计的简单步骤，这只是大的方向，把这五个大的步骤了解之后，在根据规范，比较下现有的钢结构图纸，应该会使初学者找到一个自己的方向的。能够使自己快速进入设计状态。
（作者单位：1.沈阳环境保护工程设计研究院；2.沈阳隆达环保节能集团有限公司）