摘要：文章闡述了如何對輕型門式剛架的設計與施工

關鍵詞：輕型門式剛架 屋面活荷載取值

1 輕型門式剛架適用范圍

根據(jù)我國目前情況來看，輕型門式剛架結構已大量應用于單層工業(yè)廠房、多層工業(yè)廠房以及中小型商場、體育場館等建筑物。對輕型門式剛架而言，通常以H型鋼，采用焊接連接作為梁柱，以C形或Z形輕鋼板作檁條，屋蓋系統(tǒng)或樓面系統(tǒng)用壓型彩色鋼板作面層，面圍護也可采用單層或夾層壓型鋼板，夾層板內部可充填各種保溫層。

2 設計方面

2.1 屋面活荷載取值 GB50009-2001《建筑結構荷載規(guī)范》不上人屋面活荷載取0.5kN/m2。GB50017-2003《鋼結構設計規(guī)范》規(guī)定支承輕屋面的構件或結構，當僅有一個可變荷載且受載水平投影面積超過60m2時，屋面的活荷載為0.3kN/m2。框架結構一般符合此條件，但取活荷載為0.3kN/m2時，應同雪荷載比較，取大值。2008年春南方大面積出現(xiàn)凍雨，凍雪現(xiàn)象，導致許多輕鋼結構門式剛架房屋出現(xiàn)變形，倒塌現(xiàn)象。因此今后應特別注意，決不允許在有限的活荷載中“挖潛”。

2.2 內力和側移計算 對于變截面門式剛架，應采用彈性分析方法確定各種內力，只有當剛架的梁柱全部為等截面時才允許采用塑性分析方法。變截面門式剛架的內力通常采用桿系單元的有限元法（直接剛度法）編制程序上機計算。地震作用的效應可采用底部剪力法分析確定。根據(jù)不同荷載組合下的內力分析結果，找出控制截面的內力組合，控制截面的位置一般在柱底、柱頂、柱牛腿連接處及梁端、梁跨中等截面。變截面門式剛架的柱頂側移應采用彈性分析方法確定，計算時荷載取標準值，不考慮荷載分項系數(shù)。如果最后驗算時剛架的側移剛度不滿足要求，需采用下列措施之一進行調整：放大柱或（和）梁的截面尺寸，改鉸接柱腳為剛接柱腳；把多跨框架中的個別搖擺柱改為上端和梁剛接。

2.3 結構或構件的塑性設計及腹板屈曲后強度計算 輕鋼結構門式剛架是主要的承重結構，一般是采用實腹型變截面的柱和梁組成。門式剛架的形成可以單坡、雙坡和多坡，多跨建筑的中間柱多采用較接的搖擺柱。門式剛架工字截面鋼構件中腹板以受剪為主，抗彎作用不如翼緣有效，增大腹板的高度，可使翼緣抗彎能力發(fā)揮得更為充分。但是，在增大腹板高度的同時，如果厚度增之過大，則腹板耗鋼量太多，也是不經濟的。因此，先進的設計方法是采用高而薄的腹板，而是還有相當可觀的屈曲后強度可以利用。在主要為均布荷載起控制作用的結構中，在允沖擊、疲勞、振動等荷載的條件下，可充分利用結構受力板件的屈曲有效截面來分析壓彎桿件腹板的穩(wěn)定性，從而使其腹極高厚比限值可以大幅度提高。

2.4 鋼柱換砼柱 少數(shù)單位設計的門式剛架，采用鋼筋混凝土柱和輕鋼斜梁組成，斜梁用豎放式端板與砼柱中的預埋螺栓相連，形成剛接，目的是想節(jié)省鋼材和降低造價。在廠房中，的確是有用砼柱和鋼桁架組成的框架，但此時梁柱只能鉸接，不能剛接。多高層混合建筑中，鋼梁與墻的連接也是如此。因為混凝土是一種脆性材料，雖然構件可以通過配筋承受彎矩和剪力，但在連接部位，它的抗拉、抗沖切的性能很弱，在外力作用下很容易松動和破壞。還有的單位，在門式剛架設計好之后，又根據(jù)業(yè)主要求將鋼柱換成砼柱，而梁截面不變。應當指出，砼柱加鋼梁作成排架是可以的，但將剛架的鋼柱換成砼柱，而鋼梁不變，是不行的。由于連接不同，構件內力也不同，有的工程斜梁很細，可能與此有關。

2.5 檁條計算不安全 檁條計算問題較大。檁條是冷彎薄壁構件，受壓板件或壓彎板件的寬厚比大，在受力時要屈曲，強度計算應采用有效寬度，對原有截面要減弱，不能象熱軋型鋼那樣全截面有效。設計人員往往忽略強度計算要用凈斷面，忽略釘孔減弱。這種減弱，一般達到6-15%，對小截面窄翼緣的梁影響較大。剛架整體分析采用的是全截面，如果強度計算不用凈截面，實際應力將高于計算值?！堕T式剛架輕型房屋鋼結構技術規(guī)程》3.1.8條規(guī)定：“結構構件的受拉強度應按凈截面計算，受壓強度應按有效截面計算，穩(wěn)定性應按有效截面計算，變形和各種穩(wěn)定系數(shù)均可按毛截面計算”。

3 施工方面

3.1 柱腳破壞 有的剛架在大風時柱子被拔起，這是實際中常出現(xiàn)的事故。主要原因是剛架計算失誤和遺忘抗剪槽的留設和抗剪件的設置。設計柱間支撐及抗剪件時，未考慮支撐傳給柱腳的拉力。尤其是房屋縱向尺度較小時，只設置少量柱間支撐來抵抗縱向風荷載，支撐傳給柱腳的拉力很大，而柱腳又沒有采取可靠的抗拔措施，很可能將柱子拔起。因此，在風荷載較大的地區(qū)剛架柱受拉時，在柱腳應考慮抗拔構造，例如錨栓端部設錨板等。

3.2 沒有柱間支撐 這種情況最近較多。所謂蒙皮效應是指壓型鋼板在其平面內的抗剪能力，可稱為受力蒙皮作用。如將壓型鋼板與構件進行可靠連接，則此蒙皮效應可使圍護結構同時成為結構的重要組成部分，參與整個結構體系工作，為與之相連的受壓、受彎壓構件提供連續(xù)側向支撐，從而提高這種構件的剛度及穩(wěn)定承載力。蒙皮作用的影響因素太多，并非在任何情況多能發(fā)揮作用。特別是柱間支撐，受力較大，絕不能省略。蒙皮作用最多只能視為一種剛度儲備。

3.3 端板合不上 端板連接是結構的重要部位。由于加工要求不嚴，而腹板與端板間夾角又，有的工程兩塊端板完全對不上，合不起來。強行用螺栓拉在一起，仍留下很寬縫隙，嚴懲影響工程質量。

3.4 錨栓不鉛直 框架柱柱腳底板水平度差，錨栓不鉛直，柱子安裝后不在一條直線上，東倒西歪，使房屋外觀很難著，這種情況不少。錨栓安裝應堅持先將底板用下部調整螺栓調平，再用用無收縮砂漿二次灌漿填實，國外此法施工。最近在上海討論輕鋼施工驗收規(guī)程，不少專家強調了這種方法。

4 小結

本文結合輕型門式剛架設計與施工中遇到的實際問題簡單概括幾個問題的特點。熟悉以上特點對從事鋼結構工作的工程技術人員來說是十分有益的。深入理解這些概念有助于設計與施工出即能保證安全而又經濟合理的結構。