單層鋼結構廠房的結構一般為輕鋼門式剛架結構。剛架結構通常是指由直線形桿件（梁和柱）通過剛性節(jié)點連接起來的結構。工程中習慣把梁與柱之間為鉸接的單層結構稱為排架，多層多跨的剛架結構則稱為框架。我們討論的是剛架是單層剛架，因單層單跨或多跨剛架“冂”字型的外形之故，習慣上稱為門式剛架。

單層剛架結構的桿件較少，一般為大跨度結構，內部空間較大，便于利用。且剛架一般由直桿組成，制作方便，因此，在實際工程特別是工業(yè)建筑中應用非常廣泛。當跨度與荷載一定時，門式剛架結構比屋面大跨梁(或屋架)與立柱組成的排架結構輕巧，可節(jié)省鋼材約10％以上。斜梁為折線形的門式剛架類似于拱的受力特點，更具有受力性能良好、施工方便、造價較低和造型美觀等優(yōu)點。由于斜梁是折線形的，使室內空間加大，適于雙坡屋頂?shù)膯螌又?、小型建筑，在工業(yè)廠房、體育館、禮堂和食堂等民用建筑中得到廣泛應用。但門式剛架剛度較差，受荷載后產(chǎn)生跨變，因此用于工業(yè)廠房時，吊車起重量一般不超過10t。

圖1.1對比了門式剛架與外形相同的排架在垂直均布荷載作用下的彎矩圖。剛架由于橫梁與立柱整體剛性連接，節(jié)點B和C是剛性節(jié)點，能夠承受并傳遞彎矩，這樣就減少了橫梁中的跨中彎矩峰值。排架由于橫梁與立柱為鉸接，節(jié)點B、C為鉸接點，故在均布荷載作用下，橫梁的彎矩圖與簡支梁相同，跨中彎矩峰值比剛架大得多。但與拱結構相比，剛架仍然屬于以受彎為主的結構，材料強度不能充分發(fā)揮作用，這就造成了門式剛架結構與拱相比自重大，用料多，適用跨度受到限制。

門式剛架按結構組成和構造的不同，可分為無鉸剛架、兩鉸剛架和三鉸剛架等三種(圖1.2)。在相同荷載作用下，這三種剛架的內力分布和大小是有差別的，其經(jīng)濟技術效果也不相同。門式剛架結構的受力優(yōu)于排架結構，因剛架梁柱節(jié)點處為剛接，梁柱互為約束。在豎向荷載作用下，由于柱對梁的約束作用而減小了梁跨中的彎矩和撓度。在水平荷載作用下，由于梁對柱的約束作用減少了柱內的彎矩和側向變形，如圖1.3所示。因此，門式剛架結構的承載力和剛度都大于排架結構。

無鉸門式剛架(圖1.4(a))的柱腳與基礎固接，為三次超靜定結構，剛度大，結構內力分布比較均勻，但柱底彎矩比較大，對基礎和地基的要求較高。因柱腳存在彎矩、軸向壓力和水平剪力共同作用于基礎，基礎材料用量較大。無鉸門式剛架超靜定次數(shù)高，剛度較大，當?shù)鼗l(fā)生不均勻沉降時，在結構內產(chǎn)生附加內力，所以在地基條件較差時需慎用。

兩鉸門式剛架(圖1.4(b))應用最為普遍，其柱腳與基礎鉸接，為一次超靜定結構，在豎向荷載或水平荷載作用下，剛架內彎矩比無鉸門式剛架大。其優(yōu)點是剛架柱腳鉸接，基礎無彎矩作用，計算和構造簡單，省料省工；當基礎有轉角時，對結構內力沒有影響。但當兩柱腳發(fā)生不均勻沉降時，則將在結構內產(chǎn)生一定的附加內力。

三鉸門式剛架(圖1.4(c))在屋脊節(jié)點處設置永久性鉸，柱腳鉸接，為靜定結構，溫差、地基的變形或基礎的不均勻沉降對結構內力沒有影響。三鉸和兩鉸門式剛架材料用量相近，但三鉸剛架的梁柱節(jié)點彎矩略大，剛度較差，不能用于有橋式吊車的廠房，僅用于無吊車或小噸位懸掛吊車的建筑。

實際工程中大多采用兩鉸剛架以及由它們組成的多跨結構，如圖1.5所示。無鉸剛架很少使用。

門式剛架的高跨比、梁柱線剛度比、支座位移、溫度變化等均是影響門式剛架結構內力的因素，門式剛架結構選型時應予以考慮。

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