摘 要:本文主要根據(jù)輕型門式剛架結(jié)構(gòu)的特點，對在設(shè)計中涉及到的結(jié)構(gòu)材料，荷載和節(jié)點構(gòu)造等要點做簡要的探討。

關(guān)鍵詞:門式剛架；結(jié)構(gòu)材料；荷載；節(jié)點

1、引言

近年來，隨著工業(yè)的快速發(fā)展和鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)的不斷進(jìn)步與更新，新型材料應(yīng)用越來越廣泛，輕鋼結(jié)構(gòu)也大量涌現(xiàn)，尤其是輕型門式剛架結(jié)構(gòu)在單層工業(yè)廠房、倉庫、超市、體育及娛樂設(shè)施等大跨度建筑中得到了廣泛的應(yīng)用。輕型門式剛架結(jié)構(gòu)是用等截面或變截面的焊接H型鋼作為梁柱，以冷彎薄壁型鋼作為檁條、墻梁、墻柱，以彩鋼板作為屋面板及墻面板，現(xiàn)場采用螺栓或焊接形式進(jìn)行連接的結(jié)構(gòu)，再配以零件、扣件、門窗等形成的比較完善的建筑結(jié)構(gòu)形式。

2、結(jié)構(gòu)材料

在進(jìn)行輕型門式剛架結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，材料的選擇尤其重要。承重結(jié)構(gòu)應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)的重要性（破壞后果）、荷載特征、結(jié)構(gòu)形式、應(yīng)力狀態(tài)、連接方式、鋼材厚度和工作環(huán)境等因素綜合考慮，選用合適的鋼材牌號和要求具有的材料性能，要防止鋼材發(fā)生脆性破壞。一般來講，受拉構(gòu)件的材性要求較受壓構(gòu)件的高，焊接構(gòu)件的材性要求較非焊接結(jié)構(gòu)高，受動力荷載的結(jié)構(gòu)材性較受靜力荷載的高，處于低溫地區(qū)的結(jié)構(gòu)材性要求較高，鋼板厚度越大材性越差。這里著重談?wù)勗谠O(shè)計中如何選用Q235鋼和Q345鋼。

當(dāng)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的截面是由強(qiáng)度控制時，設(shè)計時應(yīng)優(yōu)先選用Q345鋼。Q345鋼相對Q235鋼屈服強(qiáng)度提高約45%，，一般情況下用鋼量方面會比Q235節(jié)省15%左右，而Q345鋼與Q235鋼在價格方面相差不到10%，所以綜合分析選用Q345鋼的經(jīng)濟(jì)效益比較明顯。而當(dāng)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的截面是由剛度控制時，設(shè)計時應(yīng)優(yōu)先選用Q235鋼。因為截面由剛度控制時，構(gòu)件應(yīng)力比較小，也不需要高屈服強(qiáng)度的Q345鋼。還有重要一點是，《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（CECS102-2002）(以下簡稱門規(guī))里對工字型截面構(gòu)件寬厚比的規(guī)定，也就是工字型截面受壓翼緣板自由外伸寬度b與其厚度t之比不應(yīng)大于15x(235/fy)0.5，工字型截面構(gòu)件腹板的計算高度hw與其厚度之比不應(yīng)大于250x(235/fy)0.5(fy為鋼材屈服強(qiáng)度)，從公式中不難看出，Q235鋼比Q345鋼有更大的翼緣自由外伸寬度或者腹板計算高度。因此，設(shè)計者可以利用Q235鋼更高的寬厚比限值，相對Q345鋼比較節(jié)省用鋼量。

3、荷載

（1）恒載：由主材、壓型彩板、保溫材料及輕質(zhì)吊頂燈等構(gòu)件自重確定。

（2）活載：包括屋面均布活載、檢修集中荷載、積灰荷載和雪荷載等。門規(guī)中規(guī)定屋面均布活荷載不應(yīng)小于0.5kN/m2，不過對于受荷水平投影面積大于60m2的剛架構(gòu)件，屋面均布活荷載不應(yīng)小于0.3kN/m2。在考慮荷載組合作用時，均布活荷載與雪荷載不同時考慮，取其中較大值計算；積灰荷載與雪和均布活載中的較大值必須同時考慮；檢修荷載只與結(jié)構(gòu)自重荷載同時考慮。

（3）風(fēng)載：現(xiàn)行的門規(guī)是以（GB50009-2001）為基礎(chǔ)進(jìn)行風(fēng)荷載取值。根據(jù)門式剛架不同的部位，體型系數(shù)選擇應(yīng)按照門規(guī)里的表A.0.2-（1～4）取用。

（4）溫度：鋼結(jié)構(gòu)溫度區(qū)段長度原則上應(yīng)符合《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計手冊》（上冊）表2.17和門規(guī)第4.3.1條的要求。不符合要求時，需要計算溫度效應(yīng)。計算溫差原則上應(yīng)去安裝時溫度和安裝后結(jié)構(gòu)可能遇到的最冷溫度和最熱溫度只差。如安裝設(shè)計時間無法確定，一般室內(nèi)采暖和非采暖鋼結(jié)構(gòu)溫差可取25～30°，室外露天鋼結(jié)構(gòu)溫度可取40～50°。

（5）吊車：按（GB50009-2001）的規(guī)定取用，有多臺吊車共同作用時，吊車的組合一般不超過兩臺；計算吊車梁的疲勞和撓度時，吊車荷載應(yīng)按作用在跨間內(nèi)起重量最大的一臺確定，吊車輪壓按標(biāo)準(zhǔn)值計算。

（6）地震作用：按（GB50009-2001）的規(guī)定取用，不與風(fēng)荷載作用同時考慮。

4、節(jié)點及構(gòu)造

在門式剛架設(shè)計中，節(jié)點及構(gòu)造也是非常重要的，這直接關(guān)系到整個建筑結(jié)構(gòu)的安全。在設(shè)計過程中，應(yīng)遵循以下的節(jié)點及構(gòu)造要求。

（1）門式剛架主剛架柱鉸接平板式柱腳宜采用兩對地腳錨栓，抗風(fēng)柱柱腳可采用一對地腳錨栓。

（2）當(dāng)采用地腳錨栓與鋼柱連接的獨立鋼筋混凝土基礎(chǔ)，構(gòu)造有如下要求：

A: 地腳錨栓中心至基礎(chǔ)頂面邊緣的距離不宜小于地腳錨栓直徑的5倍；

B: 鋼柱柱腳底板邊緣至基礎(chǔ)頂面邊緣的距離不小于100mm；

C: 鋼柱基礎(chǔ)頂面二次澆灌層宜用強(qiáng)度等級不低于C25且較基礎(chǔ)混凝土強(qiáng)度等級高一級的微膨脹無收縮自流性細(xì)石混凝土灌漿，應(yīng)確保密實，其厚度一般是70mm左右，一般不超過100mm。

（3）梁柱采用端板連接時，端板外伸處三角形加勁肋的高長比宜為1:2。

（4）門式剛架梁柱采用端板連接時，設(shè)計剪力小于其抗滑移承載力（抗滑移系數(shù)為0.15計算）時，端板面可采用拋丸除銹后涂刷防銹底漆處理。

5、結(jié)束語

通過幾年的工程實踐，對于輕型門式剛架的設(shè)計有以下幾點體會和總結(jié)：

（1）設(shè)計時注意考慮結(jié)構(gòu)的整體性。輕型門式剛架的梁柱是平面結(jié)構(gòu)，它們在墻梁、檁條和支撐等縱向構(gòu)件和圍護(hù)結(jié)構(gòu)的聯(lián)系下形成完整空間的穩(wěn)定體系，承擔(dān)各種荷載和其他外在效應(yīng)。

（2）透徹了解整個門式剛架的受力傳遞途徑，并注意傳遞過程中的外部效應(yīng)。

（3）設(shè)計時應(yīng)考慮運輸和安裝過程中出現(xiàn)的問題，采取劃分分段點等措施來防止構(gòu)件發(fā)生彎曲和扭轉(zhuǎn)變形。

（4）作為設(shè)計者，要通過對門式剛架相關(guān)規(guī)范、力學(xué)、結(jié)構(gòu)受力原理的學(xué)習(xí)探究，建立起較強(qiáng)的結(jié)構(gòu)概念，結(jié)合實際，正確處理設(shè)計與實踐中遇到的各種雜難問題，使鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計不但在技術(shù)上切實可行，而且能取得最優(yōu)的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

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