摘要：門式剛架輕型鋼結(jié)構(gòu)用鋼省、造價(jià)低、施工周期短，適用范圍廣泛。目前，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于廠房、倉(cāng)庫(kù)、加層房屋及其他各類商業(yè)建筑中，這類建筑已基本取代了傳統(tǒng)的大型屋面板梯形鋼屋架鋼柱的單層鋼結(jié)構(gòu)廠房的應(yīng)用。我院近幾年設(shè)計(jì)的門剛結(jié)構(gòu)類型的建筑很多主要用于工業(yè)車間、倉(cāng)庫(kù)等建筑，設(shè)計(jì)人員的做法也不盡相同。本文主要闡述對(duì)這類結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的認(rèn)識(shí)，以便設(shè)計(jì)出更好的產(chǎn)品。

關(guān)鍵詞：輕型鋼結(jié)構(gòu)；工業(yè)廠房；設(shè)計(jì)

1、引言

《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范》規(guī)定：此規(guī)范適用于房屋高度不大于18m，高寬比小于1的單層鋼結(jié)構(gòu)房屋[1]。有吊車廠房規(guī)定起重量不大于20t的A1-A5工作制的限制條件。設(shè)計(jì)條件不滿足時(shí)，應(yīng)采用《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》進(jìn)行設(shè)計(jì)。另外，由于結(jié)構(gòu)構(gòu)件的截面較薄，不適用于有強(qiáng)腐蝕介質(zhì)的房屋。因此，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意正確選用規(guī)范。

2、輕鋼結(jié)構(gòu)的圍護(hù)系統(tǒng)

2.1 屋面水平支撐和屋面檁條

屋面水平支撐布置盡量與柱間支撐位置對(duì)應(yīng)，形成封閉空間，支撐一般采用交叉桿支撐形式，桿件可僅按軸心拉桿設(shè)計(jì)。非地震區(qū)，支撐桿件可以用園鋼截面，地震區(qū)或風(fēng)荷載較大時(shí)，宜采用型鋼截面。屋面在邊柱柱頂、屋脊及多跨剛架的中柱頂均需設(shè)置通長(zhǎng)剛性系桿，系桿一般按壓桿設(shè)計(jì)，截面形式一般為園桿截面。對(duì)于帶駕駛室且重量大于15t橋式吊車的跨設(shè)縱向支撐，當(dāng)有抽柱的柱列沿托架長(zhǎng)度設(shè)局部縱向支撐。

屋面檁條計(jì)算和拉條的設(shè)置有關(guān)，目前屋面板一般采用暗扣式板型。這種連接方式在溫度變化大時(shí)屋面板能產(chǎn)生滑動(dòng)，不宜將它假定為能阻止檁條上翼緣側(cè)向位移和扭轉(zhuǎn)，這時(shí)檁條除了計(jì)算強(qiáng)度還需計(jì)算其穩(wěn)定性。檁條在恒荷載、活荷載以及風(fēng)壓力的作用下上翼緣受壓拉條此時(shí)應(yīng)設(shè)在上翼緣1/3處，在風(fēng)吸力作用下，上下翼緣受壓，還應(yīng)在檁條下翼緣1/3處設(shè)置拉條[2]。

當(dāng)采用普通螺栓或鉤頭螺栓連接屋面板和檁條，能夠阻止檁條上翼緣側(cè)向失穩(wěn)，可僅在檁條下翼緣設(shè)置拉條。因此，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)和工程實(shí)際相結(jié)合。

2.2 墻梁

墻梁一般設(shè)計(jì)成簡(jiǎn)支梁，墻梁設(shè)計(jì)要考慮墻板、拉條的約束作用，拉條設(shè)置原則，當(dāng)跨度4～6米時(shí)，在跨中設(shè)置一道拉條，大于6米時(shí)，等距離設(shè)置二道拉條。目前墻梁上掛板有兩種型式，一種是兩側(cè)掛板的墻梁，這種構(gòu)造一般設(shè)計(jì)為自承重墻板，沒(méi)有豎向荷載作用的扭矩作用，可僅在梁中間設(shè)置拉條；另一種是一側(cè)掛墻板另一側(cè)設(shè)有可阻止其扭矩變形的拉桿的墻梁，當(dāng)為非自承重墻板時(shí)應(yīng)在墻梁的內(nèi)外側(cè)均設(shè)拉條，當(dāng)外側(cè)為自承重墻板時(shí)，可僅在內(nèi)側(cè)設(shè)置拉條。拉條和撐桿一般在有窗時(shí)應(yīng)窗上下均設(shè)一道。

3、抗風(fēng)柱與端部剛架的連接

工業(yè)廠房一般設(shè)計(jì)抗風(fēng)柱底部剛接，柱頂與屋面邊梁形成豎向鉸支座。這樣柱的風(fēng)荷載將傳遞到邊梁底，需要在梁底部設(shè)置剛性系桿傳遞風(fēng)荷載，這種情況由于邊梁計(jì)算跨度減小，梁的截面高度也相應(yīng)減小，這樣有利于剛性系桿的布置。如有吊車的廠房，還宜調(diào)整柱網(wǎng)將抗風(fēng)柱的上柱支撐在屋面邊梁的上翼緣。

4、柱間支撐

柱間支撐的作用，就是保證縱向穩(wěn)定形成縱向幾何不變體，輕鋼廠房當(dāng)無(wú)吊車時(shí)可以不需每個(gè)柱列設(shè)置柱間支撐。《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范》第8.2.1條 “當(dāng)房屋寬度大于60m時(shí)，在內(nèi)柱列宜設(shè)置柱間支撐” [1]，這就是說(shuō)，60m內(nèi)多跨廠房也不需要每列設(shè)置柱間支撐，這條在上一版

規(guī)程里就有，主要是依據(jù)蒙皮作用。門鋼規(guī)范條文解釋為屋面橫向支撐可以形成橫向水平放置桁架，柱間支撐是桁架的的支座。設(shè)計(jì)中也可參照按當(dāng)水平支撐的跨中剛度（水平支撐的跨度為兩側(cè)柱間支撐的距離）大于有側(cè)移剛度的5倍來(lái)確定兩個(gè)柱間支撐的距離。當(dāng)不等高的多跨廠房還是應(yīng)在高跨和低跨處分別設(shè)置支撐。當(dāng)建筑高度較高時(shí)，柱間支撐應(yīng)分層設(shè)置。柱間支撐是廠房整體穩(wěn)定的重要構(gòu)件，設(shè)計(jì)中應(yīng)充分重視，合理布置。

當(dāng)有吊車的廠房建筑，應(yīng)在每個(gè)柱列設(shè)置柱間支撐，當(dāng)縱向不允許設(shè)柱間支撐時(shí)，可以設(shè)計(jì)成縱向框架，此時(shí)柱腳在縱向設(shè)計(jì)成剛接。

吊車梁在很多設(shè)計(jì)中作為上下支撐中間剛性系桿，我認(rèn)為吊車梁不宜兼作剛性系桿，因?yàn)榈踯嚵撼惺芩絼x車力作用，對(duì)柱有一個(gè)扭矩作用，使其受力復(fù)雜，當(dāng)無(wú)檢修走道時(shí)宜增設(shè)一道系桿，當(dāng)?shù)踯囋O(shè)檢修過(guò)道時(shí)可用外側(cè)鋼梁兼系桿。

5、門式剛架梁柱計(jì)算長(zhǎng)度

廠房邊榀框梁由于不宜設(shè)置單側(cè)隅撐，梁的平面外彎曲穩(wěn)定計(jì)算長(zhǎng)度取側(cè)向支撐點(diǎn)之間的距離，其他處框梁均設(shè)有雙向隅撐計(jì)算長(zhǎng)度取不小于兩倍的隅撐之間的距離。

實(shí)腹式剛架柱平面外穩(wěn)定計(jì)算長(zhǎng)度取縱向柱間支撐點(diǎn)的距離。當(dāng)側(cè)向支撐的距離不相等時(shí)，取大值。當(dāng)有吊車時(shí)吊車梁作為縱向支撐點(diǎn)，將柱分成上下兩段。當(dāng)柱間支撐分層設(shè)計(jì)時(shí)，縱向系桿也作為柱支撐點(diǎn)。

抗風(fēng)柱可在抗風(fēng)柱和墻梁之間設(shè)置隅撐，柱平面處計(jì)算長(zhǎng)度取不小于兩倍隅撐間距。當(dāng)廠房跨度和高度都不大且無(wú)吊車時(shí)，也可按不小于兩倍隅撐間距計(jì)算。

6、門剛設(shè)置天窗架型式

工業(yè)廠房經(jīng)常在門剛架上設(shè)置天窗架，此時(shí)，門剛框架應(yīng)按《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》設(shè)計(jì)。天窗架宜選用三支點(diǎn)式天窗架，這種天窗架節(jié)點(diǎn)荷載分散，施工方便。由于輕型屋面剛架梁側(cè)向支撐較弱，在天窗架支撐處應(yīng)設(shè)置剛性系桿，屋面支撐和天窗支撐盡可能布置在同一開(kāi)間，形成整體。當(dāng)抗震設(shè)防烈度8、9度時(shí)，在天窗開(kāi)洞范圍內(nèi)的兩端各設(shè)局部上弦支撐。

8、結(jié)論

總之，設(shè)計(jì)之前首先要確定好屋面、墻面板的施工工藝，掌握正確的設(shè)計(jì)方法，才能做到安全可靠，經(jīng)濟(jì)合理。

參考文獻(xiàn)：

[1] GB 51022-2015門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范[S].中國(guó)建筑工業(yè)出版社.2015

[2]輕型鋼結(jié)構(gòu)檁條間連接設(shè)計(jì)與探討[S].中國(guó)建筑工業(yè)出版社.2011

[3]鋼結(jié)構(gòu)震害分析與廠房鋼結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)[S].中國(guó)建筑工業(yè)出版社.2012