3D3S与STS在门式刚架结构设计中的应用比较以某双坡门式刚架工程为例建筑工程毕业论文.docx

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3D3S与STS在门式刚架结构设计中的应用比较以某双坡门式刚架工程为例建筑工程毕业论文

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摘要

门式刚架轻钢结构己成为当今轻型化建筑结构的主要形式。

它能够有效地利用材料，其构件尺寸小，重量轻，可以在工厂进行批量生产，能够保证质量，在工地安装连接方便快捷，并具有施工周期短和可循环利用的特点，因此被广泛应用于工业厂房和公共建筑中，其优越性和经济效益是不言而喻的。

在门式刚架轻钢结构的工程应用中，由于某些特殊要求，使得工程设计变得比较复杂。

比如工业厂房因为工艺布置或者物流输送的要求，需要有开阔的操作空间，将部分立柱抽去，因此形成了抽柱式门式刚架。

关于双坡式门式刚架的设计方法，规范中并没有进行明文规定。

所以，对双坡门式刚架的设计方法进行研究具有应用价值。

本文介绍了门式刚架轻型房屋钢结构国内外发展现状和特点，以及门式刚架

的基本设计理论与规范。

在研究理论的基础上，归纳总结了门式刚架轻型钢结构

厂房的设计方法和步骤。

结合工程实例，根据工程概况，确定合理的设计方案。

建立结构模型，分析结构中各个参数的设置，进行内力分析。

对于双坡式门式刚

架，其工程难点在于双坡处刚度变化对结构整体的影响。

双坡门式刚架在设计过

程中采取托梁取代被抽中柱的支撑作用，采用平面模型来建模和计算时，将其简

化为弹性支座，在建立模型的过程中应该注意弹性支座约束刚度的取值。

并采用

纵向水平支撑及柱间支撑来加强整体刚度。

最后，本文对本工程中门式刚架轻钢结构的设计计算进行了总结分析，并且

指出今后需要进一步研究的问题。

关键词:

门式刚架结构;轻型结构;托梁;双坡;pkpm

Abstract

Portalframeandlightsteelstructurehavebecomethemainformoflightweightbuildingstructurenowadays.Itcaneffectivelyusethecomponentmaterials,smallsize,lightweight,cancarryoutmassproductioninthefactory,toensurethequality,insiteinstallationandhasconvenientconnection,shortconstructionperiodandcanberecycled,soitiswidelyusedinindustrialbuildingsandpublicbuildings,itsadvantagesandeconomicbenefitsitisself-evident.Becauseofsomespecialrequirements,engineeringdesignbecomesmorecomplicatedintheapplicationoflight-weightsteelstructurewithgabledframes.Forexample,theindustrialworkshop,becauseoftheprocesslayoutorlogisticsdeliveryrequirements,needtohaveanopenspacetooperate,andsomecolumnsarepumping,soacolumntypeportalframeisformed.Thedesignmethodofdoubleslopeportalframehasnotbeenspecifiedinthecode.Therefore,itisofpracticalvaluetostudythedesignmethodofdoubleslopeportalframe.

Inthispaper,thepresentsituationandcharacteristicsofportalframe,lighthousesteelstructure,developmentathomeandabroad,andportalframeareintroducedBasicdesigntheoriesandspecifications.Onthebasisoftheresearchtheory,thelight-weightsteelstructureofportalframeissummarized

Plantdesignmethodsandprocedures.Combinedwiththeengineeringexample,accordingtothegeneralsituationoftheproject,thereasonabledesignschemeisdetermined.Thestructuralmodelisestablished,andtheparametersofthestructureareanalyzedtoanalyzetheinternalforce.FordoubleslopedoortyperigidframeThedifficultpointoftheprojectliesintheinfluenceofthechangeofthestiffnessatthedoubleslopeonthewholestructure.ThedoubleslopingportalframehasbeendesignedThesupportingroleintheprocessoftakingplacejoistwaspumpedincolumn,theplanemodelisusedtomodelandcalculateit,JaneAsanelasticsupport,thestiffnessoftheelasticsupportmustbetakenintoaccountintheprocessofbuildingthemodel.AndadoptLongitudinalhorizontalbracingandintercolumnsupporttostrengthentheoverallstiffness.Finally,thecalculationoftheprojectportalframelightsteelstructuredesignareanalyzed,andPointsouttheproblemsthatneedfurtherstudyinthefuture.

Keywords:

portalframestructure;lightbeam;structure;doubleslope;PKPM

第一章绪论

1.1研究背景

1.1.1门式刚架结构的基本概念

门式刚架结构是一种传统的结构体系，主要由刚架柱、刚架斜梁、擦条、支撑、系杆及山墙骨架等结构组成。

门式刚架轻型房屋钢结构具有很多优点，比如其受力简单、力的传递路径明确、构件制作方便快捷、施工时间短等。

所以其在工程中的应用十分的广泛，常常被应用工业厂房以及民用各类建筑中。

1.1.2门式刚架轻型钢结构国内外发展状况及研究现状

（1）国外发展状况及研究现状

门式刚架作为一种建筑结构形式，在实际工程中得到了广泛应用。

其具有外形美观、价格低、抗震性能好、布局灵活、速度快等优点。

近年来，它在英国、美国、日本、澳大利亚等国都有广泛的应用。

门式刚架轻型房屋钢结构最早出现于美国，在经历了近百年的发展，现在己经成为一种相对完善的结构体系。

在欧洲和日本，门式刚架轻型钢结构结构体系的应用也是十分广泛，尤其是在美国，门式刚架轻型钢结构体系发展得最快，应用也是最为广泛的。

因其特有的结构形式及构造特点，门式刚架轻型房屋钢结构具有极其显著的经济效益。

因此，此类结构一经推出就备受建筑业青睐。

门式刚架轻钢结构最初主要用于车库等简易房屋的建造。

到了20世纪的中期，国外建筑钢材的加工水平及产量有了大幅的提高。

伴随着材料的发展，耐久性强的彩色钢板及冷弯型钢与H型钢的出现，极大地促进了门式刚架轻型钢结构的发展，其作为一种特殊商品被广泛应用于国外的建筑中。

随着设计形式呈多样化，加工设备的不断完善及新材料的问世，门式刚架轻型房屋钢结构体系逐渐发展成熟，业主只需要向承包商订购某种轻型钢结构房屋，而不再需要带着图纸委托加工。

承包商按照业主的要求在规定的时间内建成，并且按时交付就可以了。

目前来说，大部分国外轻钢结构公司都拥有自己的门式刚架轻型房屋钢结构系列，各公司的产品也大同小异。

目前，国际上对轻钢建筑体系的很多问题己有多年的成熟研究，这些问题大多是关于单个构件或节点，例如，国际上最早关于关于轻钢结构的蒙皮效应的研究，轻钢的梁柱节点的经典研究，关于板的稳定以及腹板在局部压应力下屈曲的研究。

（2）国内的发展状况及研究现状

我国对于门式刚架轻型钢结构的研究和应用都比较晚，但早在建国初期一些旧工厂改建时己见到类似的门式刚架体系结构，此类建筑多为上世纪20-30年代建造的厂房与库房，其跨度为40-50m。

大部分为格构式刚架的屋面采用薄钢板、望板、油毡、和木擦，并使用锯末石灰等材料作为保温材料。

八十年代末期，我国钢产量高速增长，与钢筋混凝土结构相比，钢结构多方面在性能上有诸多优点，有着巨大的发展前景。

沿海地区大量从国外引进了门式刚架轻型钢结构房屋，主要用于样板房、车间、厂房等，大多数房屋跨度为21米至24米，这些房屋色彩丰富，再搭配上铝合金门窗，建筑物极具现代风格随着改革开放，我国大量引进外资，开始应用实腹式门式刚架，并取得了迅速发展。

目前在门式刚架结构设计、制作、安装方面，我国己经具有成熟的技术，门式钢架轻型结构在我国具有十分广泛的应用范围，其广泛应用于工业厂房、娱乐场所、仓库和超市等各类建筑中。

1994年根据我国经济建设需要，建设部将“轻型钢结构门式刚架”作为“快速房屋体系”课题之一，由北京华洋建设开发有限公司承担，列入新技术新产品开发项目，在长沙中联公司混凝土机械厂房工程中进行了试点，为门式刚架轻钢结构的应用积累了经验。

为了适应门式刚架结构发展的需要，在广泛地研究国外资料，吸收国外较多成熟经验的基础上，中国建筑金属结构协会，中国建筑标准设计研究所等单位主编了《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》。

并在1998年9月16日开始执行，这部规范为门式刚架轻钢结构提供了技术基础。

因为正式的设计规范直到1998年的时候才得以出版，在此之前，大多都是以《钢结构设计规范》（GBT17-88）和《冷弯薄壁型钢结构技术规程》（GBT18-87）以及国外的一些相关规范作为参照来进行设计建造的。

所以，与西方发达国家相比较，我国在设计水平、设计经验等方面都有着比较大的差距。

但是在近些年，我国的学者们对门式刚架的设计进行了不少的研究与探索，并取得了不小的成果。

例如，门式刚架抗震设计研究，轻型钢结构稳定性研究，轻钢结构的蒙皮效应等等。

1.1.3门式刚架结构主要特点

与屋架结构相比，门式刚架具有构件截面尺寸小、建筑空