摘要：門式鋼架結(jié)構(gòu)是工業(yè)建筑中很常見的一種結(jié)構(gòu)形式，本文主要介紹了門式鋼架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中涉及到的門式鋼架柱，屋面及墻面的構(gòu)造，基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，柱腳錨栓的安裝定位，抗風(fēng)柱的設(shè)計(jì)，抗風(fēng)柱與鋼架的連接等，為以后的類似設(shè)計(jì)提供一定的指導(dǎo)作用。

關(guān)鍵詞：門式鋼架；鋼架柱；柱腳錨栓；基礎(chǔ)；抗風(fēng)柱；設(shè)計(jì)

近年來，隨著國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)對(duì)建筑業(yè)的需求不斷增長(zhǎng)，在工業(yè)建筑中，門式鋼架結(jié)構(gòu)被廣泛使用。門式鋼架結(jié)構(gòu)具有以下特點(diǎn)：①抗震性能好，比其他的結(jié)構(gòu)抗震性能要提高很多，②重量輕，強(qiáng)度高，輕鋼門型鋼架結(jié)構(gòu)自重為31kg/m2左右，約為普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的1/2。重量輕的特性將降低基礎(chǔ)的造價(jià)；強(qiáng)度高的特性決定了適用于大跨度，大柱網(wǎng)，增大了使用面積。③鋼結(jié)構(gòu)可拆卸利用，對(duì)環(huán)境的污染小，有利于環(huán)保。④主要鋼構(gòu)件工廠化，施工的速度快，有助于建筑產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展。

1 門式鋼架柱

1.1 輕鋼門式鋼架柱腳的連接方式分為剛接和鉸接兩種形式。柱腳為剛接的鋼架，其柱頂橫向水平變位較小，可以節(jié)約材料，但由于柱腳與基礎(chǔ)的連接處需要承受較大的彎矩，柱腳構(gòu)造較復(fù)雜，基礎(chǔ)較大。與此相反，柱腳為鉸接的鋼架，其柱頂橫向水平變位較大，所用鋼架材料較多，但柱腳形式要視具體情況而定，當(dāng)結(jié)構(gòu)高寬比和風(fēng)荷載較大，以及有吊車荷載作用時(shí)多采用剛接?？偨Y(jié)這幾年的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，在設(shè)計(jì)的時(shí)候，若有較大的吊車荷載，比如說有不小于5t的橋式吊車時(shí)，應(yīng)該考慮將柱腳設(shè)置成剛性柱腳，柱設(shè)置成等截面柱，柱間支撐不應(yīng)是簡(jiǎn)單的構(gòu)造設(shè)計(jì)，應(yīng)考慮吊車縱向水平力的作用。若門式鋼架無吊車荷載，建筑物高度不高，風(fēng)荷載不是很大，則選用鉸接的柱腳，曾經(jīng)設(shè)計(jì)過的《山東盛陽90平米燒結(jié)項(xiàng)目-聯(lián)合篩分室工程》采用的就是鉸接的柱腳。

1.2 柱間支撐的布置。柱間支撐的作用主要是提高結(jié)構(gòu)的縱向剛度和穩(wěn)定性，并將水平荷載(包括水平風(fēng)荷載及縱向的其他荷載)傳至基礎(chǔ)。柱間支撐與屋面的支撐應(yīng)在同一柱間，使鋼架縱向形成穩(wěn)定體系，方便鋼架安裝，增加縱向的剛度。柱間支撐應(yīng)布置在第一柱或第二柱之間。當(dāng)跨度較大時(shí)，在布置支撐的柱間，應(yīng)恰當(dāng)增加剛性系桿的數(shù)量，使支撐的夾角在45°左右，當(dāng)受建筑功能等限制無法布置柱間支撐時(shí)，應(yīng)布置縱向鋼架。

2 屋面、墻面的構(gòu)造

輕型門式鋼架結(jié)構(gòu)廠房中屋面及墻面構(gòu)造措施是增大鋼架剛度，防止鋼架平面外失穩(wěn)的關(guān)鍵措施，拉條的設(shè)置應(yīng)該滿足要求，在柱距大于6米時(shí)，設(shè)置兩道拉條，當(dāng)柱距小于6米時(shí)，設(shè)置一道拉條，而且在設(shè)置斜拉條的時(shí)候，應(yīng)該設(shè)置撐桿，但是個(gè)別設(shè)計(jì)者，容易忽視撐桿的作用，而不設(shè)置，但是只有在斜拉條間設(shè)置撐桿，才能形成穩(wěn)定體系。在屋面、墻面設(shè)計(jì)中還應(yīng)注意檁條的布置，輕鋼結(jié)構(gòu)中屋面檁條布置間距一般為1500，檁條截面較小不足以為屋面梁提供較大的剛度，在輕鋼結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)屋面梁平面為計(jì)算長(zhǎng)度一般可取3000，因此在屋面檁條體系中需隔根設(shè)置檁條隅撐，防止受壓翼緣屈服而失穩(wěn)。

3 基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

輕鋼結(jié)構(gòu)，由于自身的重量較輕，傳給基礎(chǔ)的豎向荷載較小，因此水平荷載控制著基礎(chǔ)的大小，基礎(chǔ)設(shè)計(jì)必須考慮偏心荷載作用下的基礎(chǔ)底下反力的不均勻性，防止基礎(chǔ)傾斜。對(duì)于鉸接柱腳，基礎(chǔ)只受到軸心荷載的作用，而對(duì)于剛接柱腳，基礎(chǔ)受到了偏心荷載的作用。門式鋼架結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)的受力特點(diǎn)：①由于結(jié)構(gòu)自重較輕，鋼結(jié)構(gòu)自振周期較長(zhǎng)，水平地震作用相對(duì)較小，水平控制荷載多為水平制動(dòng)荷載加風(fēng)荷載；②水平制動(dòng)荷載相對(duì)較大，基礎(chǔ)偏心距e因此較大，一般最大偏心距可達(dá)1.5～2.0m；③若廠房沒有大型吊車，縱向水平荷載由柱間支撐承受，柱腳多為鉸接。若廠房帶吊車，且吊車噸位較大，橫向水平位移難以控制，則要求柱腳剛接；④門式剛架輕型鋼結(jié)構(gòu)廠房為單層或單層帶夾層，基礎(chǔ)多采用單獨(dú)基礎(chǔ)，而且埋深較淺。在《山東盛陽90平米燒結(jié)項(xiàng)目-聯(lián)合篩分室工程》中，采用的就是柱下獨(dú)立基礎(chǔ)。

4 柱腳錨栓的安裝定位

柱腳錨栓的安裝定位需正確，這樣能避免框架或鋼架安裝困難，若處理不當(dāng)，則得對(duì)進(jìn)行加固處理，主要原因是錨栓間無連接，剛度較差，容易在澆筑的過程中產(chǎn)生位移，為了避免位移的出現(xiàn)，可以在混凝土澆筑前預(yù)埋腳栓固定支架，起到一個(gè)固定的作用。在門鋼柱腳節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)中，錨栓起到安裝定位的作用，當(dāng)?shù)撞靠够葡禂?shù)超過0.4時(shí)，要在柱腳設(shè)置抗剪鍵，還要考慮風(fēng)荷載的上吸力作用對(duì)錨栓產(chǎn)生的上拔力，并以此來驗(yàn)算錨栓的直徑大小，而驗(yàn)算上拔力時(shí)是以錨栓被拉斷為極限承載力為標(biāo)準(zhǔn)的。在個(gè)別的工程中將錨栓的抗拉設(shè)計(jì)值定的比較小，依個(gè)人經(jīng)驗(yàn)這是由于錨栓抗拉除了本身的抗拉強(qiáng)度外還有與混凝土之間錨固的問題有關(guān)，還有安全系數(shù)，綜合考慮下形成的。

5 抗風(fēng)柱的設(shè)計(jì)以及與鋼架的連接

抗風(fēng)柱是門式剛架中支撐山墻的墻板抵抗水平風(fēng)荷載作用的主要構(gòu)件。抗風(fēng)柱的上端與剛架梁相連，下端設(shè)置單獨(dú)的基礎(chǔ)。在工作中，我將抗風(fēng)柱的設(shè)計(jì)理念歸納成了三種。(1)懸臂梁式：這種設(shè)計(jì)形式從過去的重屋面單層工業(yè)廠房就有。主要特點(diǎn)是抗風(fēng)柱柱腳剛接，相當(dāng)于我們一般的懸臂梁受力形式，抗風(fēng)柱本身獨(dú)立承受墻面?zhèn)鬟f的風(fēng)荷載。我們可以一些圖紙中見到，在抗風(fēng)柱的頂部加設(shè)彈簧板，與主鋼架連接，就是這種設(shè)計(jì)理念。(2)簡(jiǎn)支梁式：簡(jiǎn)支梁式的抗風(fēng)柱受力形式簡(jiǎn)單，截面較??；柱腳采用鉸接、頂部與主鋼架鉸接，鉸接節(jié)點(diǎn)加工和安裝比較方便。風(fēng)荷載通過抗風(fēng)柱傳遞到主鋼架，依靠主鋼架的支撐體系承受著水平風(fēng)荷載，能發(fā)揮整個(gè)結(jié)構(gòu)的承載能力。(3)結(jié)構(gòu)柱式：把抗風(fēng)柱作成結(jié)構(gòu)的一部分，在承受結(jié)構(gòu)荷載的同時(shí)承受風(fēng)荷載。對(duì)于輕鋼廠房來說，它的缺點(diǎn)是增加了加工的品種，邊跨和中間跨明顯不一致，在設(shè)置支撐體系時(shí)，也因?yàn)榻孛娌煌?，使支撐的?jié)點(diǎn)構(gòu)造比較煩瑣，但是結(jié)構(gòu)柱式的抗風(fēng)柱作為結(jié)構(gòu)的一部分，在承受結(jié)構(gòu)荷載的同時(shí)承受風(fēng)荷載，而且對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)框架結(jié)構(gòu)來說，上面的缺點(diǎn)不明顯，還可以明顯提高承載能力，降低成本，減小構(gòu)件截面，因此是比較合理的選擇。

目前門式鋼架抗風(fēng)柱的設(shè)計(jì)存在兩種錯(cuò)誤的做法：一種是鋼架與抗風(fēng)柱在一條軸線上，但不考慮抗風(fēng)柱的荷載，鋼架梁與抗風(fēng)柱之間用一塊鋼板通過焊縫相連。另一種做法是將鋼架與抗風(fēng)柱做成一樣，鋼架梁與抗風(fēng)柱或鉸接或剛接，抗風(fēng)柱既參與豎向荷載作用又參與抗風(fēng)水平荷載的作用，而設(shè)計(jì)人員容易忽視鋼架的縱向抗風(fēng)驗(yàn)算，這樣就導(dǎo)致漏算了荷載，是很危險(xiǎn)的。以上兩種設(shè)計(jì)方式都存在弊端，因此在設(shè)計(jì)的時(shí)候一定要引起足夠的重視。

6 結(jié)束語

本文主要對(duì)門式鋼架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中涉及到的鋼架柱，屋面及墻面的構(gòu)造，基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，柱腳錨栓的安裝定位，抗風(fēng)柱的設(shè)計(jì)，抗風(fēng)柱與鋼架的連接等做了簡(jiǎn)要分析，只有充分了解門式鋼架結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，才能做出更加優(yōu)秀的設(shè)計(jì)。

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