【摘要】結(jié)合多年對(duì)輕型門式剛架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與施工經(jīng)驗(yàn)，從方案、建筑、結(jié)構(gòu)、暖通、施工和使用等方面，總結(jié)了其設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的幾個(gè)問題。

【關(guān)鍵詞】門式剛架；荷載；優(yōu)化設(shè)計(jì)

近年來，隨著我國(guó)鋼年產(chǎn)量的大幅提高和鋼材價(jià)格的大幅下降，鋼結(jié)構(gòu)以其相對(duì)較低的成本，施工快、工期短，且具綠色建筑的特點(diǎn)，在我國(guó)得到了廣泛應(yīng)用。尤其是輕型門式剛架結(jié)構(gòu)在普通廠房建設(shè)中形式得到了普遍應(yīng)用。

1.采用合理的柱網(wǎng)尺寸

在滿足建筑、消防等專業(yè)要求情況下，采用合理的柱網(wǎng)尺寸，在輕型門式剛架設(shè)計(jì)中，應(yīng)首先分別計(jì)算出基礎(chǔ)部分、鋼結(jié)構(gòu)部分的造價(jià)，從而得到總價(jià)，然后除以建筑面積，計(jì)算出綜合單價(jià)，此綜合單價(jià)才能全面反映建設(shè)成本。而不應(yīng)只計(jì)算鋼結(jié)構(gòu)部分的造價(jià)，在某些地質(zhì)條件較差的場(chǎng)地，基礎(chǔ)部分造價(jià)占總造價(jià)部分比例可能較大，此時(shí)，可以采用較大的柱距，在上部鋼結(jié)構(gòu)工程量增加不多的情況下，減少基礎(chǔ)部分工程量，從而降低整個(gè)工程的綜合單價(jià)，獲得良好的經(jīng)濟(jì)性。

在滿足建筑、消防等專業(yè)要求情況下，門式剛架縱向間距通常取6m-9m，在屋面雪荷載較大的情況下，宜采用小間距。橫向跨度通常取21m-27m，其合理的最大跨度不宜大于36m。

2.屋面排水設(shè)計(jì)

門式剛架輕型房屋屋面坡度一般取1/10-1/20，在雨水較多的地區(qū)宜取其中的較大值，斜梁在外荷載作用下產(chǎn)生的撓度，使斜梁坡度的減少量不宜大于坡度的1/3。如屋面坡度過小，屋面雨水不能及時(shí)排入天溝，屋面積水極易造成屋面漏水。此外，屋面檁條撓度也應(yīng)按《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》CECS102-2012（以下簡(jiǎn)稱：《門規(guī)》）嚴(yán)格控制，防止檁條和屋面板變形就過大，造成屋面局部積水，極易發(fā)生屋面滲水。對(duì)有組織排水屋面，排水系統(tǒng)未應(yīng)設(shè)置溢流措施；防止特大暴雨時(shí)，雨水來不及排走，造成屋面漏水。

3.荷載取值

3.1恒荷載

懸掛的附加長(zhǎng)期物體：如消防噴淋系統(tǒng)、電力系統(tǒng)和吊頂?shù)葢覓旌奢d都應(yīng)作為恒荷載，按實(shí)際情況考慮。

3.2雪荷載

近年來，全國(guó)多地都發(fā)生過，由于雪荷載過大，導(dǎo)致門式剛架倒塌工程事故，基本雪壓取值過小是其中很重要的一個(gè)原因。根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009-2012（以下簡(jiǎn)稱：《荷載規(guī)范》）第7.1.3條，對(duì)雪荷載敏感的結(jié)構(gòu)，應(yīng)采用100年重現(xiàn)期的雪壓。門式剛架正是對(duì)雪荷載敏感的結(jié)構(gòu)，雪荷載對(duì)梁產(chǎn)生的彎矩能占到總彎矩的60%左右，起控制性作用。同時(shí)根據(jù)不同門式剛架的形式，應(yīng)考慮屋面積雪分布系數(shù)，特別是對(duì)于有女兒墻及其他突起物的屋面，更應(yīng)充分考慮局部雪荷載的增加。

3.3風(fēng)荷載

《荷載規(guī)范》第8.1.2條，對(duì)風(fēng)荷載比較敏感的結(jié)構(gòu)，基本風(fēng)壓應(yīng)提高，通常做法是采用100年重現(xiàn)期的基本風(fēng)壓。

比起按《門規(guī)》，《荷載規(guī)范》迎風(fēng)面體型系數(shù)偏大，屋面向上風(fēng)吸力體型系數(shù)偏小。在考慮屋面自重情況下，屋面梁彎矩相差不大。剛架柱彎矩應(yīng)按《荷載規(guī)范》考慮。

4.構(gòu)件設(shè)計(jì)

4.1支撐設(shè)置

屋蓋橫向支撐與柱間支撐應(yīng)設(shè)置在同一跨內(nèi)，一般設(shè)置在溫度區(qū)間段部的第一個(gè)或者第二個(gè)開間。柱間支撐的間距應(yīng)根據(jù)房屋縱向柱距、受力情況和安裝條件綜合確定。當(dāng)無吊車時(shí)宜取30-45m；當(dāng)有吊車時(shí)宜設(shè)在溫度區(qū)段中部，或當(dāng)溫度區(qū)段較長(zhǎng)時(shí)，宜設(shè)在1/3處，且間距不宜大于60m。在溫度區(qū)段端部吊車梁以下不應(yīng)設(shè)置柱間剛性支撐。

支撐材料選用設(shè)置：當(dāng)設(shè)有起重量不小于5t的橋式吊車，或者對(duì)于設(shè)防烈烈度在7度、8度、9度的門式剛架，柱間支撐應(yīng)選用型鋼，比如圖集《02SG518-1》中的雙角鋼，在屋面沒有大型設(shè)備或者較大荷載情況下，屋面橫向支撐一般都采用圓鋼。除上述情況外，柱間支撐采用圓鋼。

4.2高強(qiáng)螺栓

門式剛架在荷載作用下，斜梁與柱主要承受彎矩作用，剪力較小，高強(qiáng)螺栓以受拉為主。在一般的高強(qiáng)螺栓連接節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)中，高強(qiáng)螺栓一般需要靠節(jié)點(diǎn)板的摩擦力來傳遞剪力，能傳遞摩擦力的大小決定性因素之一就是抗滑移系數(shù)。因此在高強(qiáng)螺栓連接節(jié)點(diǎn)中，監(jiān)理或者建設(shè)單位要求進(jìn)行摩擦面抗滑移實(shí)驗(yàn)。事實(shí)上，在連接節(jié)點(diǎn)處表面不做處理時(shí)，按干凈軋制表面，抗滑移系數(shù)按0.3考慮，抗剪承載能力一般都能滿足設(shè)計(jì)要求。所以，除了屋面有較大荷載的門式剛架，一般門式剛架的連接板可不做抗滑移實(shí)驗(yàn)。

4.3斜梁加腋

一般門式剛架斜梁與柱連接處彎矩最大，此處一般可采用梁加腋，加腋長(zhǎng)度取跨度1/6左右。

4.4連續(xù)檁條

連續(xù)檁條能充分利用支座處檁條抵抗負(fù)彎矩，也就減少了跨中正彎矩，降低了檁條用鋼量，取得良好的經(jīng)濟(jì)性。屋面了連續(xù)檁條通常采用冷彎薄壁Z型鋼，在支座處Z型鋼相互搭接來實(shí)現(xiàn)連續(xù)檁條。在滿足承載力要求和使用功能的條件下，連續(xù)檁條合理的搭接長(zhǎng)度決定了檁條設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性。在支座處，由于是兩根檁條共同工作，抗彎、抗剪承載能力都應(yīng)是單根檁條的兩倍，顯而易見，要使所有截面的承載能力充分發(fā)揮，搭接長(zhǎng)度應(yīng)延伸到支座負(fù)彎矩為支座最大彎矩1/2處。屋面檁條的搭接長(zhǎng)度一般1/12-1/10，實(shí)際長(zhǎng)度應(yīng)參考實(shí)驗(yàn)結(jié)果情況下，根據(jù)荷載變量，綜合確定。

5.其他設(shè)計(jì)要求

為了方便屋面檢修和在某些極端氣候條件下清掃屋面積雪，應(yīng)合理設(shè)置上至屋面的鋼爬梯。

除了在使用功能上，不需要通風(fēng)的倉(cāng)庫(kù)，一般門式剛架的生產(chǎn)車間在合適的部位均應(yīng)設(shè)置氣樓。此方案，在綜合造價(jià)增加很小的情況下，借助自然的力量，達(dá)到良好的通風(fēng)效果，降低使用成本，綜合經(jīng)濟(jì)性良好。

6.結(jié)束語(yǔ)

門式剛架的設(shè)計(jì)，應(yīng)根據(jù)工程特點(diǎn)和使用功能要求，合理確定的柱網(wǎng)和荷載取值，充分發(fā)揮各構(gòu)件的承載能力，注意全面考慮問題，定取得良好的綜合經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

[1]《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》CECS102-2012

[2]《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009-2012

[3]張偉.《連續(xù)檁條設(shè)計(jì)中的搭接長(zhǎng)度分析》工程設(shè)計(jì)，2006年第6期

作者簡(jiǎn)介

鄒沁（1983年11月）安徽合肥人，男，漢族，本科，工程師，從事土建設(shè)計(jì)工作。