樊興

【摘要】近年來(lái)隨著經(jīng)濟(jì)水平的快速發(fā)展，各生產(chǎn)企業(yè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，大量的門(mén)式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)廠房開(kāi)工建設(shè)。文章基于作者參與的多項(xiàng)工程設(shè)計(jì)，就門(mén)式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)廠房結(jié)構(gòu)布置，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，構(gòu)造措施等方面進(jìn)行分析。

【關(guān)鍵詞】門(mén)式剛架：輕型房屋：廠房設(shè)計(jì)

高新技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)、經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)等園區(qū)的大量新建，為企業(yè)的發(fā)展提供了良好的機(jī)遇，門(mén)式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)廠房以其受力簡(jiǎn)單、傳力路徑清晰、構(gòu)件制作快捷、便于工廠化生產(chǎn)、施工周期短、施工污染環(huán)境少及可回收利用等特點(diǎn)，被各企業(yè)廣泛采用。

1、結(jié)構(gòu)形式和布置

1.1結(jié)構(gòu)形式

門(mén)式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)體系中，屋蓋宜采用壓型鋼板屋面板和Z型冷彎薄壁型鋼檁條，主剛架可采用變截面實(shí)腹剛架，外墻宜采用壓型鋼板墻面板和Z型冷彎薄壁型鋼墻梁，門(mén)柱、窗柱宜采用C型冷彎薄壁型鋼墻梁。主剛架斜梁下翼緣和剛架柱內(nèi)翼緣平面外的穩(wěn)定性，應(yīng)由隅撐保證。主剛架間的交叉支撐可采用張緊的圓鋼、鋼索或型鋼等。門(mén)式剛架可分為單跨、雙跨、多跨及帶挑檐或帶毗屋的剛架等形式。結(jié)合企業(yè)的生產(chǎn)要求及廠區(qū)的規(guī)劃面積等因素，雙跨或多跨剛架的形式被較多采用。根據(jù)跨度、高度和荷載不同，門(mén)式剛架的梁、柱可采用變截面或等截面實(shí)腹焊接工字形截面或軋制H型鋼。設(shè)有橋式吊車(chē)（起重量不大于20t，工作級(jí)別為A1～A5）時(shí)，柱宜采用等截面構(gòu)件。未設(shè)置橋式吊車(chē)時(shí)，柱可采用變截面。變截面構(gòu)件宜做成改變腹板高度的楔形，必要時(shí)也可改變腹板厚度。結(jié)構(gòu)構(gòu)件在制作單元內(nèi)不宜改變翼緣截面，當(dāng)必要時(shí)，僅可改變翼緣厚度；鄰接的制作單元可采用不同的翼緣截面，兩單元相鄰截面高度宜相等。無(wú)吊車(chē)時(shí)柱腳宜按鉸接支承設(shè)計(jì)，當(dāng)用于工業(yè)廠房且有5t以上橋式吊車(chē)時(shí)，宜將柱腳設(shè)計(jì)成剛接。

1.2結(jié)構(gòu)布置

門(mén)式剛架的跨度，取橫向剛架柱軸線間的距離：建筑高度，取室外地面至柱軸線與斜梁軸線交點(diǎn)的高度；檐口高度，取室外地面至房屋外側(cè)檁條上緣的高度。門(mén)式剛架的單跨跨度宜為12m～48m。對(duì)生產(chǎn)無(wú)特殊要求時(shí)，跨度一般不大于24m。屋面坡度宜取1/8～1/20，在雨水較多的地區(qū)可取其中的較大值?？v向溫度區(qū)段不宜大于300m，橫向溫度區(qū)段不宜大于150m。需要設(shè)置伸縮縫時(shí)，在搭接檁條的螺栓連接處或吊車(chē)梁與柱的連接處可采用長(zhǎng)圓孔，對(duì)基礎(chǔ)聯(lián)系梁可設(shè)置后澆帶，待主體完工后澆筑。山墻可設(shè)置由斜梁、抗風(fēng)柱、墻梁及其支撐組成的山墻墻架，或采用門(mén)式剛架。

2、荷載取值和材料選用

2.1荷載取值

屋面恒載：0.476mm厚彩鋼板、保溫棉等取0.08KN/m2；檁條取0.05KN/m2；支撐取0.02KN/m2；鋼屋架自重由程序自動(dòng)計(jì)算。屋面活荷載：根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范（GB50009-2012）不上人屋面活荷載為0.5KN/m2，鑒于08年南方部分地區(qū)遭遇罕見(jiàn)雨雪冰凍災(zāi)害，造成大面積輕型鋼結(jié)構(gòu)廠房倒塌及有關(guān)規(guī)范要求，屋面活荷載取0.7KN/m2。

2.2材料選用

主鋼構(gòu)（剛架柱和剛架梁）及其節(jié)點(diǎn)板、加勁板、連接板、檁托板采用0345A鋼；次鋼構(gòu)（屋面檁條和墻梁）及其節(jié)點(diǎn)板、加勁板采用Q235B鋼；所有型鋼構(gòu)件（圓管、方管、角鋼、圓鋼等）及其節(jié)點(diǎn)板、加勁板采0235B鋼。

3、結(jié)構(gòu)計(jì)算

門(mén)式剛架采用中國(guó)建筑科學(xué)研究院建筑工程軟件研究所開(kāi)發(fā)軟件PKPM2010版STS，按彈性分析方法進(jìn)行計(jì)算。

3.1構(gòu)件壁厚和板件寬厚比

用于檁條和墻梁的冷彎薄壁型鋼.壁厚不宜小于1.5mm，剛架間距7.5m時(shí)可采用Z型檁條×Z220×75×20×2.0，檁條間距宜為1.5m。用于焊接主剛架構(gòu)件腹板和翼緣板的鋼板，厚度不宜小于4mm，根據(jù)柱跨以2mm為模數(shù)計(jì)算確定。建筑高度為12m，剛架柱跨為24m，帶10噸橋式吊車(chē)，剛架間距為7.5m的門(mén)式剛架，剛架柱可采用工字形截面H750×300×10×12，剛架梁可采用楔形截面H（750～550）×300×8×12按兩等分。工字形截面構(gòu)件受壓翼緣板自由外伸寬度b與其厚度t之比，不應(yīng)大于15：工字形截面梁、柱構(gòu)件腹板的計(jì)算高度hw與其厚度tW之比，不應(yīng)大于250。

3.2構(gòu)件長(zhǎng)細(xì)比

受壓構(gòu)件的長(zhǎng)細(xì)比限值，主要構(gòu)件[λ]=180，其他構(gòu)件及支撐[λ]=220。受拉構(gòu)件的長(zhǎng)細(xì)比限值，桁架桿件[λ]=350，吊車(chē)梁或吊車(chē)桁架以下的柱間支撐[λ]=300，除張緊的圓鋼或鋼索支撐除外的其他支撐[λ]=400。

3.3構(gòu)件連接

主剛架梁柱鋼構(gòu)件采用性能等級(jí)為10.9級(jí)摩擦型高強(qiáng)螺栓連接，螺栓與其連接接觸面采用噴砂后表面生赤銹處理方式，禁止上漆，性能標(biāo)準(zhǔn)按鋼結(jié)構(gòu)用扭剪型高強(qiáng)度螺栓連接副（GB/T3632-2008）執(zhí)行?？癸L(fēng)柱下端與基礎(chǔ)的連接可按鉸接或剛接，在屋面材料能夠適應(yīng)較大變形，抗風(fēng)柱跨度較大時(shí)，抗風(fēng)柱柱頂與剛架梁可采用固定連接。剛架的柱腳宜按鉸接支承設(shè)計(jì)。當(dāng)用于工業(yè)廠房且有5t以上橋式吊車(chē)時(shí)，應(yīng)將柱腳設(shè)計(jì)成剛接。

4、構(gòu)造要求

4.1支撐

每個(gè)溫度區(qū)段、結(jié)構(gòu)單元或分期建設(shè)的區(qū)段、結(jié)構(gòu)單元應(yīng)設(shè)置獨(dú)立的支撐系統(tǒng)，柱間支撐與屋蓋橫向支撐宜設(shè)置在同一開(kāi)間與剛架結(jié)構(gòu)共同組成獨(dú)立的空間穩(wěn)定體系。柱間支撐可采用圓鋼交叉支撐、型鋼交叉支撐、方管或圓管人字支撐。當(dāng)有吊車(chē)時(shí)，吊車(chē)牛腿以下交叉支撐應(yīng)選用型鋼交叉支撐。當(dāng)房屋高度大于柱間距2倍時(shí)，柱間支撐宜分層設(shè)置。柱間支撐的設(shè)置應(yīng)根據(jù)房屋縱向柱距、受力情況和溫度區(qū)段等條件確定。當(dāng)無(wú)吊車(chē)時(shí)，柱間支撐間距宜取30m～45m，端部柱間支撐宜設(shè)置在房屋端部第一或第二開(kāi)間。當(dāng)有吊車(chē)時(shí)，吊車(chē)牛腿下部支撐宜設(shè)置在溫度區(qū)段中部，當(dāng)溫度區(qū)段較長(zhǎng)時(shí)，宜設(shè)置在三分點(diǎn)內(nèi)，且支撐間距不應(yīng)大于50m。牛腿上部支撐設(shè)置原則與無(wú)吊車(chē)時(shí)的柱間支撐設(shè)置相同。屋面端部橫向支撐應(yīng)布置在房屋端部和溫度區(qū)段第一或第二開(kāi)間，當(dāng)布置在第二開(kāi)間時(shí)應(yīng)在房屋端部第一開(kāi)間抗風(fēng)柱頂部對(duì)應(yīng)位置布置剛性系桿。屋面支撐形式可選用圓鋼或鋼索交叉支撐。

4.2隅撐

實(shí)腹式門(mén)式剛架的梁、柱翼緣受壓時(shí)，應(yīng)在受壓翼緣側(cè)布置隅撐與檁條或墻梁相連接。在檐口或中柱的兩側(cè)三個(gè)檁距范圍內(nèi)，每道檁條處屋面梁均應(yīng)布置雙側(cè)隅撐：邊柱的檐口墻檁處均應(yīng)雙側(cè)設(shè)置隅撐。

4.3檁條與墻梁

檁條宜采用實(shí)腹式構(gòu)件，跨度大于9m的簡(jiǎn)支檁條宜采用桁架式構(gòu)件。實(shí)腹式檁條宜采用直卷邊槽形或斜卷邊Z形冷彎薄壁型鋼，斜卷邊角度宜為60°。屋面檁條與剛架斜梁宜采用普通螺栓連接，檁條每端應(yīng)設(shè)兩個(gè)螺栓。連續(xù)檁條的搭接長(zhǎng)度不宜小于10%的檁條跨度。實(shí)腹式檁條跨度不宜大于12m，當(dāng)檁條跨度大于4m時(shí)，宜在檁條間跨中位置設(shè)置拉條或撐桿；當(dāng)檁條跨度大于6m時(shí)，宜在檁條跨度三分點(diǎn)處各設(shè)一道拉條或撐桿。當(dāng)檁條跨度大于9m時(shí)，宜在檁條跨度四分點(diǎn)處各設(shè)一道拉條或撐桿。斜拉條和剛性撐桿組成的桁架結(jié)構(gòu)體系應(yīng)分別設(shè)在檐口和屋脊處，當(dāng)構(gòu)造能保證屋脊處拉條互相拉結(jié)平衡，在屋脊處可不設(shè)斜拉條和剛性撐桿。輕型墻體結(jié)構(gòu)的墻梁宜采用卷邊槽形或卷邊Z形的冷彎薄壁型鋼，兼做窗框的墻梁和門(mén)框等構(gòu)件宜采用卷邊槽形冷彎薄壁型，當(dāng)墻梁跨度為4m～6m時(shí)，宜在跨中設(shè)一道拉條；當(dāng)墻梁跨度大于6m時(shí)，宜在跨間三分點(diǎn)處各設(shè)一道拉條。在最上層墻梁處宜設(shè)斜拉條將拉力傳至承重柱或墻架柱，當(dāng)墻板的豎向荷載有可靠途徑直接傳至地面或托梁時(shí)，可不設(shè)傳遞豎向荷載的拉條。

結(jié)語(yǔ)：

門(mén)式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)廠房的運(yùn)用，實(shí)現(xiàn)了加工制作的工業(yè)化，減少了工程建設(shè)時(shí)間。為生產(chǎn)企業(yè)創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益。但應(yīng)注意的是：在鋼構(gòu)件安裝前，應(yīng)對(duì)房屋的定位軸線，基礎(chǔ)軸線和標(biāo)高，地腳螺栓位置進(jìn)行檢查，并進(jìn)行基礎(chǔ)復(fù)測(cè)和與基礎(chǔ)施工方辦理交接驗(yàn)收手續(xù)。對(duì)構(gòu)件外形尺寸，螺栓孔位置及直徑、連接件位置、焊縫、摩擦面處理、防腐涂層等進(jìn)行詳細(xì)檢查，對(duì)構(gòu)件的變形、缺陷，應(yīng)在地面進(jìn)行矯正、修復(fù)，合格后方可安裝，在安裝過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)情況，采取措施及時(shí)安裝支撐，必要時(shí)錨設(shè)纜風(fēng)繩充分固定，以保證結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)固性：在施工過(guò)程中必須與其他專(zhuān)業(yè)的圖紙密切配合：安裝完成后.應(yīng)詳細(xì)檢查運(yùn)輸、安裝過(guò)程中涂層的擦傷.并補(bǔ)刷油漆，對(duì)所有的連接螺栓應(yīng)逐一檢查，以防漏擰或松動(dòng)。以保證工程質(zhì)量。