單層鋼結(jié)構(gòu)廠房的結(jié)構(gòu)一般為輕鋼門式剛架結(jié)構(gòu)。剛架結(jié)構(gòu)通常是指由直線形桿件（梁和柱）通過剛性節(jié)點(diǎn)連接起來的結(jié)構(gòu)。工程中習(xí)慣把梁與柱之間為鉸接的單層結(jié)構(gòu)稱為排架，多層多跨的剛架結(jié)構(gòu)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(xí)慣上稱為門式剛架。

單層剛架結(jié)構(gòu)的桿件較少，一般為大跨度結(jié)構(gòu)，內(nèi)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(shí)際工程特別是工業(yè)建筑中應(yīng)用非常廣泛。當(dāng)跨度與荷載一定時，門式剛架結(jié)構(gòu)比屋面大跨梁(或屋架)與立柱組成的排架結(jié)構(gòu)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(diǎn)，更具有受力性能良好、施工方便、造價(jià)較低和造型美觀等優(yōu)點(diǎn)。由于斜梁是折線形的，使室內(nèi)空間加大，適于雙坡屋頂?shù)膯螌又小⑿⌒徒ㄖ?，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(yīng)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(diǎn)B和C是剛性節(jié)點(diǎn)，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(diǎn)B、C為鉸接點(diǎn)，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(jié)構(gòu)相比，剛架仍然屬于以受彎為主的結(jié)構(gòu)，材料強(qiáng)度不能充分發(fā)揮作用，這就造成了門式剛架結(jié)構(gòu)與拱相比自重大，用料多，適用跨度受到限制。

門式剛架按結(jié)構(gòu)組成和構(gòu)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(nèi)力分布和大小是有差別的，其經(jīng)濟(jì)技術(shù)效果也不相同。門式剛架結(jié)構(gòu)的受力優(yōu)于排架結(jié)構(gòu)，因剛架梁柱節(jié)點(diǎn)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(nèi)的彎矩和側(cè)向變形，如圖1.3所示。因此，門式剛架結(jié)構(gòu)的承載力和剛度都大于排架結(jié)構(gòu)。

無鉸門式剛架(圖1.4(a))的柱腳與基礎(chǔ)固接，為三次超靜定結(jié)構(gòu)，剛度大，結(jié)構(gòu)內(nèi)力分布比較均勻，但柱底彎矩比較大，對基礎(chǔ)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(chǔ)，基礎(chǔ)材料用量較大。無鉸門式剛架超靜定次數(shù)高，剛度較大，當(dāng)?shù)鼗l(fā)生不均勻沉降時，在結(jié)構(gòu)內(nèi)產(chǎn)生附加內(nèi)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(yīng)用最為普遍，其柱腳與基礎(chǔ)鉸接，為一次超靜定結(jié)構(gòu)，在豎向荷載或水平荷載作用下，剛架內(nèi)彎矩比無鉸門式剛架大。其優(yōu)點(diǎn)是剛架柱腳鉸接，基礎(chǔ)無彎矩作用，計(jì)算和構(gòu)造簡單，省料省工；當(dāng)基礎(chǔ)有轉(zhuǎn)角時，對結(jié)構(gòu)內(nèi)力沒有影響。但當(dāng)兩柱腳發(fā)生不均勻沉降時，則將在結(jié)構(gòu)內(nèi)產(chǎn)生一定的附加內(nèi)力。

三鉸門式剛架(圖1.4(c))在屋脊節(jié)點(diǎn)處設(shè)置永久性鉸，柱腳鉸接，為靜定結(jié)構(gòu)，溫差、地基的變形或基礎(chǔ)的不均勻沉降對結(jié)構(gòu)內(nèi)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(diǎn)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(shí)際工程中大多采用兩鉸剛架以及由它們組成的多跨結(jié)構(gòu)，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(jié)構(gòu)內(nèi)力的因素，門式剛架結(jié)構(gòu)選型時應(yīng)予以考慮。

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