馬喜鎖 李穎 石代

摘 要：本文針對門式鋼架鋼結(jié)構(gòu)在工業(yè)廠房的普遍應(yīng)用，主要分析了門式鋼鋼架鋼結(jié)構(gòu)概述，門式鋼架鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)用，門式鋼架鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)用注意問題，門式鋼架鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展及除銹防護(hù)。

關(guān)鍵詞：門式鋼架；鋼結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)應(yīng)用

我國鋼結(jié)構(gòu)已經(jīng)發(fā)展很多年，特別是近些年來發(fā)展日趨完善。輕型門式鋼架鋼結(jié)構(gòu)因?yàn)槠渥陨砭哂械奶攸c(diǎn)而受到工業(yè)廠房施工的普遍應(yīng)用，本文重點(diǎn)對其進(jìn)行研究。

一、門式鋼架鋼結(jié)構(gòu)概述

門式鋼架結(jié)構(gòu)在工業(yè)廠房、倉庫、商場中廣泛應(yīng)用，高層建筑中鋼架結(jié)構(gòu)也越來越受到重視。各類維護(hù)結(jié)構(gòu)以及沒有梁柱的彎頂也大量應(yīng)用的薄壁彩鋼板；各文化體育類型的公共建筑物中應(yīng)用的鋼管匯交直接焊接以及較高強(qiáng)度組合拉索機(jī)構(gòu)；薄壁冷彎鋼截面除了利用檁條在維護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)用之外還可以成為構(gòu)件受力的主要結(jié)構(gòu)。鋼架鋼結(jié)構(gòu)一般是指梁和柱的直線類型經(jīng)過連接的節(jié)點(diǎn)剛性結(jié)構(gòu)。工程項(xiàng)目中經(jīng)常將鉸接梁柱間的結(jié)構(gòu)單層稱之為排架，多跨多層的鋼架類型結(jié)構(gòu)則稱之為框架。鋼結(jié)構(gòu)單層鋼架廠房通常采用輕鋼門式的鋼架鋼結(jié)構(gòu)。住宅建筑物鋼框架鋼結(jié)構(gòu)常常使用的兩種結(jié)構(gòu)支撐類型分別是箱型焊接截面或者是H型鋼。其特點(diǎn)主要是具有較小的自重，良好的抗震性能以及較快的施工速度?？蚣芙Y(jié)構(gòu)的受力特征在荷載方面的體現(xiàn)是承受了水平與豎向荷載；傳遞豎向荷載的路線是從平板樓蓋現(xiàn)澆到梁上的距離，之后向鋼柱傳遞。

二、門式鋼架鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)用

1.柱網(wǎng)設(shè)計(jì)要求。廠房門式鋼架鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)首先應(yīng)當(dāng)按照生產(chǎn)工藝要求對柱網(wǎng)施工進(jìn)行確定，盡量達(dá)到生產(chǎn)使用的要求，根據(jù)實(shí)際情況對鋼架的跨度、高度以及設(shè)計(jì)實(shí)踐確定柱網(wǎng)，在設(shè)計(jì)門式鋼架柱網(wǎng)時(shí)獲得以下結(jié)論：在完整一致的荷載情況下，檀高度是6米，柱距離是7米半，鋼架單位跨度距離范圍是18米到30米之間，鋼用量大概是18到28kg/m2，當(dāng)單位鋼架跨度間距離大概是21到48 米時(shí)，鋼用量是在25到40kg/ m2，廠房高度是12米，跨度達(dá)到48米以上時(shí)一般可用多跨類型鋼架，相較于單跨類型鋼架要節(jié)省18%的用鋼量，因此門式鋼架鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)當(dāng)按照實(shí)際情況選擇經(jīng)濟(jì)型跨度，不適合盲目性的選擇較大跨度。對于設(shè)計(jì)門式鋼架鋼結(jié)構(gòu)來說，最重要的部門就是用鋼量。

2.作用門式鋼架鋼結(jié)構(gòu)荷載值。作用于門式鋼架鋼結(jié)構(gòu)的荷載一般包括：豎向與水平向的荷載、地震荷載。因?yàn)檩p型鋼結(jié)構(gòu)具有較輕的自重，因此地震產(chǎn)生的反應(yīng)也比較輕，針對這點(diǎn)來說抗震效果是很好的。

3.計(jì)算鋼架側(cè)移內(nèi)力。（1）計(jì)算內(nèi)力方法：針對門式變截面鋼架結(jié)構(gòu)來說，利用彈性分析法對各種內(nèi)力實(shí)施確定，塑性分析法的使用僅在鋼架擁有全部等截面鋼柱時(shí)。門式鋼架變截面計(jì)算內(nèi)力一般利用單元桿系有限元方法。地震產(chǎn)生的效應(yīng)作用可以利用剪力底部方法實(shí)施確定。按照荷載不同的組合情況分析內(nèi)力結(jié)果，找出截面受控的內(nèi)力組合，將截面的位置控制在柱底連接柱頂以及梁跨中的截面。（2）計(jì)算側(cè)移的方法：門式鋼架變截面柱頂產(chǎn)生的側(cè)移應(yīng)當(dāng)利用彈性分析確定，計(jì)算過程中獲取標(biāo)準(zhǔn)荷載值，對于分享荷載系數(shù)不需要考慮。

4.設(shè)置拉條、檁條和撐桿。（1）設(shè)置檁條。檁條是屬于彎雙向結(jié)構(gòu)構(gòu)件，對其內(nèi)力實(shí)施分析應(yīng)當(dāng)按照兩個(gè)型心主軸截面計(jì)算彎矩。設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)計(jì)算檁條的強(qiáng)度、整體性穩(wěn)固與變形情況。設(shè)計(jì)檁條過程時(shí)，需要對檁條的薄壁冷彎構(gòu)件，板件受壓與壓彎的寬度比例，受力產(chǎn)生時(shí)應(yīng)保持的屈曲，計(jì)算強(qiáng)度時(shí)應(yīng)合理利用的有效寬度實(shí)施控制，對于原來截面需消弱。與此同時(shí)計(jì)算強(qiáng)度時(shí)應(yīng)采用凈斷面，可以考慮使用消弱釘孔。（2）拉條設(shè)計(jì)：拉條設(shè)置與否取決于檁條在側(cè)向上的剛度，對于H型輕型鋼的較大側(cè)向剛度以及桁架式空間檁條通常不會(huì)設(shè)置拉條。針對剛度比較差的側(cè)向?qū)嵏故脚c桁架平面式檁條，為了能夠減少安裝應(yīng)用檁條過程中產(chǎn)生的側(cè)向變形，保持整體性的穩(wěn)固，通常將拉條設(shè)置在檁條之間，作為側(cè)向上的支撐點(diǎn)。當(dāng)檁條具有的跨度在4米之內(nèi)時(shí)，可以根據(jù)計(jì)算最終結(jié)果判定拉條設(shè)置與否，當(dāng)檁條具有的跨度在4米之外時(shí)，在跨中檁條適合設(shè)置一道拉條。（3）撐桿設(shè)計(jì)：撐桿檁條的重要作用是對天窗缺口與檐檁位置向上或向下邊檁彎曲側(cè)向。撐桿具有的長細(xì)比例根據(jù)壓桿的實(shí)際要求，可以使用方鋼管、角鋼制作，撐桿位置，應(yīng)同時(shí)設(shè)計(jì)斜拉條。

三、門式鋼架鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)用注意問題

1.控制房脊垂直程度?？蚣茇Q向斜梁的限值撓度一般規(guī)定為1/180，過去對中下垂度是否驗(yàn)算并沒有明確規(guī)定。根據(jù)目前的新規(guī)定是需要計(jì)算的，通常要分段進(jìn)行構(gòu)件，利用等截面實(shí)施計(jì)算，每一段都需要在水平與豎向進(jìn)行計(jì)算，不能比允許數(shù)值大，等同于對跨中垂度實(shí)施的驗(yàn)算。

2.砼柱與鋼柱的結(jié)合問題。門式鋼架鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，部分會(huì)利用斜梁輕鋼與混凝土柱結(jié)合，斜梁采用端板豎放式連接砼柱的預(yù)埋式螺栓，組成鋼接，目的是想要節(jié)約鋼材以及造價(jià)。在門式鋼架鋼結(jié)構(gòu)中的框架有鋼柱與砼柱組合，這個(gè)情況下梁柱只能采用鉸接，不適合鋼接。高層建筑物中的鋼墻連接也是這樣。因此，需要注意排架由鋼梁與砼柱組合是允許的，可是將剛架中的鋼柱用砼柱替代，不改變鋼梁是不允許的。

3.檁條存在的計(jì)算問題。檁屬于薄壁冷彎結(jié)構(gòu)件，壓彎或是受壓板件具有比較大的寬度比，在受力產(chǎn)生時(shí)應(yīng)屈曲，計(jì)算強(qiáng)度需利用有效的寬度，對于原來的截面要實(shí)施減弱，不需做到全截面都有效。一般情況下設(shè)計(jì)人員對計(jì)算強(qiáng)度的凈斷面容易忽略，忽視了釘孔的減弱。這種類型的減弱一般會(huì)在6-15%之間，對于截面窄小的梁會(huì)產(chǎn)生比較大的影響。按照相關(guān)規(guī)定，鋼架構(gòu)件具備的受拉強(qiáng)度應(yīng)按照凈截面進(jìn)行計(jì)算，受壓強(qiáng)度應(yīng)當(dāng)按照有效的截面實(shí)施計(jì)算，穩(wěn)定特性應(yīng)當(dāng)按照有效截面進(jìn)行計(jì)算。

四、門式鋼架鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展及除銹防護(hù)

1.門式鋼架鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展應(yīng)用?？梢栽诟咝阅茕摬姆矫鎸?shí)施應(yīng)用研究，提升強(qiáng)度與抗腐蝕性，經(jīng)濟(jì)斷面類型的鋼材，例如H型鋼、鋼板壓型、方管等?？梢栽诮Y(jié)構(gòu)方面實(shí)施革新應(yīng)用，對于空間結(jié)構(gòu)、組合結(jié)構(gòu)以及高層鋼類型結(jié)構(gòu)等方面的創(chuàng)新研究。理論優(yōu)化以及計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)的輔助應(yīng)用。深入研究極限狀態(tài)，防止特殊荷載情況下出現(xiàn)的實(shí)效結(jié)構(gòu)等。

2.門式鋼架鋼結(jié)構(gòu)除銹防護(hù)。選擇對鋼結(jié)構(gòu)除銹方法中，其中在小型低要求構(gòu)件中適合手動(dòng)除銹，除銹并不徹底。相對厚實(shí)的構(gòu)件使用噴砂除銹，這個(gè)方法非常徹底干凈。薄壁構(gòu)件或者不適合使用噴砂除銹的可以利用酸洗方法，除銹效果良好。對于鋼結(jié)構(gòu)采用的防護(hù)主要有防火、防腐及隔熱。鋼結(jié)構(gòu)有關(guān)的設(shè)計(jì)規(guī)定，需要在設(shè)計(jì)方案中明確指出對鋼材實(shí)施的除銹級別以及涂層涂料具備的厚度，在地面以下的柱腳應(yīng)當(dāng)充分利用混凝土實(shí)施包裹，發(fā)生腐蝕的柱腳不適合在地下埋入，保護(hù)鋼結(jié)構(gòu)的層厚應(yīng)按照建筑物的耐火程度實(shí)施設(shè)計(jì)，受到高溫影響，應(yīng)按照情況的不同設(shè)計(jì)相應(yīng)的防護(hù)隔熱措施。

五、結(jié)語

在門式鋼架鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)用中，應(yīng)合理分配與把握設(shè)計(jì)關(guān)鍵，能夠有效的節(jié)省鋼材的用量。門式鋼架鋼結(jié)構(gòu)因?yàn)槠渚哂械妮^輕重量、較低的構(gòu)件等特點(diǎn)，在工業(yè)廠房中被廣泛的應(yīng)用。

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