段海燕

摘 要：伴隨著當(dāng)前社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國在工業(yè)領(lǐng)域的設(shè)備生產(chǎn)及應(yīng)用上都取得了較大的成就，用于產(chǎn)品生產(chǎn)的工業(yè)廠房內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)就逐漸成為社會(huì)各界的關(guān)注重點(diǎn)。一般來講，產(chǎn)品的具體生產(chǎn)特點(diǎn)、技術(shù)工藝等是主要的工業(yè)廠房設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)構(gòu)成，使用的也通常是鋼結(jié)構(gòu)形式的，其中，門式鋼架廠房應(yīng)用最為普遍，相對(duì)其他結(jié)構(gòu)具有一定程度上的使用優(yōu)勢(shì)。鑒于此，本文對(duì)鋼結(jié)構(gòu)門式剛架廠房設(shè)計(jì)中常見問題進(jìn)行分析，通過闡述實(shí)際的作業(yè)工序著手，提出了幾項(xiàng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)。此次研究的主要目的是為了更好的提升現(xiàn)今鋼結(jié)構(gòu)門式剛架廠房設(shè)計(jì)的質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：門式鋼架；廠房結(jié)構(gòu)；注意事項(xiàng)；優(yōu)化對(duì)策

1 前言

伴隨著我國高層建筑、大型廠房等建筑項(xiàng)目的增加，由于鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)品質(zhì)量本身具備堅(jiān)硬、堅(jiān)固等優(yōu)勢(shì)，所以鋼產(chǎn)量也隨之增加。在此基礎(chǔ)上，實(shí)際工程中應(yīng)用范疇最廣泛的就是鋼結(jié)構(gòu)門式鋼架廠房，該種結(jié)構(gòu)下的廠房受到諸多工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)青睞的另外以后總因素還在于其具備周期短、投資少的特點(diǎn)。但是，由于部分工廠的施工實(shí)際水平優(yōu)劣不等，在設(shè)計(jì)期間也存在一定程度上的質(zhì)量問題以及資源浪費(fèi)的問題。基于此，針對(duì)鋼結(jié)構(gòu)門式剛架廠房設(shè)計(jì)中常見問題進(jìn)行分析探討相當(dāng)有必要。

2 門式剛架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

（1）由于門式鋼架結(jié)構(gòu)的構(gòu)件面外抗彎剛度、抗扭剛度較小，結(jié)構(gòu)整體剛度較弱，因此，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，為避免在其運(yùn)輸或者安裝的過程中，發(fā)生過大變形，應(yīng)考慮采用必要的保護(hù)措施。

（2）重視屋面各種支撐體系設(shè)置，合理處理墻面板、屋面板與結(jié)構(gòu)構(gòu)件的連接，保證建筑物的整體穩(wěn)定性。

（3）其組成構(gòu)件多為輕質(zhì)材料，物理性能較差，制作、安裝、運(yùn)輸過程一定做好防護(hù)工作。

（4）盡量避免鋼結(jié)構(gòu)長期裸露產(chǎn)生銹蝕現(xiàn)象，影響鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力。

（5）當(dāng)結(jié)構(gòu)計(jì)算已經(jīng)考慮梁柱腹板屈曲后強(qiáng)度時(shí)，塑性設(shè)計(jì)不適用門式鋼架結(jié)構(gòu)。

（6）設(shè)計(jì)過程要考慮自然因素的不利影響，如風(fēng)載，雪載等。

3 門式剛架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化對(duì)策

3.1 選擇最優(yōu)化截面

實(shí)腹式梁與柱是門式鋼架最常應(yīng)用的，其中，梁柱的截面變化主要取決于內(nèi)力的變化，截面的儲(chǔ)存也通常由撓度大小進(jìn)行控制，與其強(qiáng)度并無關(guān)系。腋梁是橫梁的最佳選擇，在楔形柱的截面構(gòu)成上，最小截面高度的二到三倍是最大截面高度數(shù)據(jù)值。進(jìn)行施工建筑不需吊車參與的輕型鋼結(jié)構(gòu)廠房時(shí)。必須將柱截面與梁截面之間的關(guān)系協(xié)調(diào)成功，并在此間利用梁、柱截面之間的關(guān)系協(xié)調(diào)調(diào)整過程實(shí)現(xiàn)節(jié)約鋼材料成本的目標(biāo)。另外一方面，如果出現(xiàn)鋼架截面被變形情況嚴(yán)重影響時(shí)，可以利用剛架柱與梁截面之間的連接處調(diào)整程序，將實(shí)際用鋼量的最小數(shù)據(jù)值計(jì)算出來。為了實(shí)現(xiàn)界截面最優(yōu)化的目的，通常會(huì)應(yīng)用“窮竭方法”，該方法的應(yīng)用過程中，能夠計(jì)算出實(shí)際的截面優(yōu)化數(shù)據(jù)計(jì)算次數(shù)和鋼構(gòu)件數(shù)量之間的關(guān)系是在多變量因素的影響下，按照指數(shù)關(guān)系的比例進(jìn)行增長的。工程設(shè)計(jì)人員進(jìn)行具體的結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì)完成后，是通過構(gòu)件的內(nèi)力大小變化來進(jìn)行截面大小以及尺寸的相應(yīng)調(diào)整最優(yōu)化的截面。該種最優(yōu)化方法主要具備計(jì)算量相對(duì)比較小、確保構(gòu)件平面外的穩(wěn)定性問題的優(yōu)勢(shì)。

計(jì)算工作中的計(jì)算工作量少，是指可以進(jìn)行人工性質(zhì)的最優(yōu)截面優(yōu)化范疇干預(yù)，提升最優(yōu)面積數(shù)據(jù)值的效率。其中，剪力主要由腹板來承受，彎距力由翼緣來抵抗，未出現(xiàn)振動(dòng)荷載的前提下，構(gòu)件的實(shí)際穩(wěn)定性以及強(qiáng)度都由腹板的屈趨強(qiáng)度決定，進(jìn)而把窄且高的構(gòu)件截面設(shè)計(jì)完成。一般情況下，最小截面高度的四十五至五十倍是正常的跨度取值，截面的寬是高度的1/3或者1/5。

此外，為了保證實(shí)際設(shè)計(jì)完成的構(gòu)件整體具備一定的可靠性、穩(wěn)定性，將剛性系桿安裝于廠房屋脊以及柱頂上的設(shè)計(jì)時(shí)，縱向設(shè)計(jì)的內(nèi)容主要包括橫向支撐與豎向支撐，其中橫向支撐是指屋面的橫向水平支撐，豎向支撐是指圓鋼的十字交叉。檀條剛度合格的前提下，并且檀條可靠的連接到屋面時(shí)，大部分施工設(shè)計(jì)人員會(huì)用型鋼檀條作為鋼性系桿來使用，提升構(gòu)建的穩(wěn)定性。

3.2 選擇最優(yōu)化梁柱節(jié)點(diǎn)

通常情況下，梁柱節(jié)點(diǎn)在輕型門式剛架房鋼結(jié)構(gòu)中的連接方式會(huì)采用端板連接方式。端板相接方式中，又被分化為三種形式，分別是端板的豎放、斜放以及平放三種，而每種放置形式再次細(xì)分之后，就主要具備兩種設(shè)計(jì)方法。

第一，在計(jì)算期間，主要利用物理學(xué)科中的理學(xué)知識(shí)展開力學(xué)分析，進(jìn)行說明剛度連接小是平齊式端板連接方式的主要使用原因，該種方法不能夠滿足實(shí)際設(shè)計(jì)中的剛性節(jié)點(diǎn)需求。與其端板平齊式相比較，外伸形式下的端板節(jié)點(diǎn)受力能力較為科學(xué)合理，載荷力也比較高。

第二，經(jīng)過繁復(fù)的計(jì)算過后，可以知道，在設(shè)計(jì)應(yīng)力的對(duì)比中，端板豎放節(jié)點(diǎn)較大，節(jié)點(diǎn)中處于相接位置的彎矩、剪力都比較強(qiáng)，由此可見，必然會(huì)致使與其相互對(duì)應(yīng)的形變力隨之不斷變大，端板豎放節(jié)點(diǎn)上的剛度會(huì)與端板平放上的節(jié)點(diǎn)剛度差距值減小，軸向壓力變大的同時(shí)剪力減小。該種形勢(shì)下下的設(shè)計(jì)方案使用過程中的好處會(huì)作用于梁柱節(jié)點(diǎn)，同時(shí)節(jié)點(diǎn)牢固性能也比較好，形變發(fā)生幾率有效降低。在端板斜放式與端板平放式、端板豎放式相比較，其在梁柱截面上的節(jié)點(diǎn)剛度較大，但是該種方法在實(shí)際的廠房構(gòu)建過程中對(duì)于操作人員的技術(shù)要求極高，故而使用頻率較低。為了達(dá)到降少結(jié)構(gòu)出現(xiàn)形變的發(fā)生幾率，進(jìn)而將節(jié)點(diǎn)的剛度進(jìn)行提高，通常會(huì)在實(shí)際的設(shè)計(jì)施工中使用端板外伸式中的平放形式以及豎放形式。

3.3 選擇合理的柱距

在我國的廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，柱距模數(shù)通常被設(shè)置為三米，參考依據(jù)主要來自于工業(yè)廠房中預(yù)制鋼筋混凝土的模制數(shù)。以綜合經(jīng)濟(jì)視角來看能夠發(fā)現(xiàn)，柱距的合理性對(duì)于整體工程設(shè)計(jì)的成功影響十分重大。由于鋼量使用的多少是設(shè)計(jì)好壞的一個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn)，柱距的大小又決定著鋼材料的使用量，所以兩者之間息息相關(guān)。在傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作中，預(yù)制鋼筋混凝土是主要的施工材料，而現(xiàn)代設(shè)計(jì)中主要使用輕質(zhì)的層面材料，并與輕型墻體材料結(jié)合。該種設(shè)計(jì)施工方式極大程度的進(jìn)行了工業(yè)廠房施工改革，將之前的基深、蓋重、柱粗等問題一一解決，運(yùn)用新模數(shù)化柱距降低鋼量標(biāo)準(zhǔn)。另外在工業(yè)生產(chǎn)廠房的實(shí)際工作中，鋼材料的使用量通常會(huì)與鋼材的規(guī)格、品種以及標(biāo)準(zhǔn)化的程度有關(guān)。實(shí)際施工期間，經(jīng)過多種因素的影響，不得不運(yùn)用非標(biāo)準(zhǔn)型的構(gòu)件、材料致使鋼材料的使用量大大增長，進(jìn)導(dǎo)致構(gòu)件的實(shí)際參數(shù)值超出柱距模數(shù)。基于此，增強(qiáng)柱距模數(shù)的科學(xué)合理性，將鋼結(jié)構(gòu)門式剛架廠房設(shè)計(jì)工作面向?qū)I(yè)、標(biāo)準(zhǔn)方向發(fā)展，還亟待深入研究。

4 結(jié)語

綜合全文論述來講，在進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)門式剛架廠房設(shè)計(jì)工作的開展期間，必須做到每一個(gè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的詳細(xì)關(guān)注，做到精準(zhǔn)把握設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)，從基礎(chǔ)上保障本次設(shè)計(jì)的科學(xué)合理性，進(jìn)而將廠房的最大運(yùn)行效用發(fā)揮出來，最終為企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營帶去更大的助力。望此次研究的內(nèi)容能為實(shí)際鋼結(jié)構(gòu)門式剛架廠房建筑質(zhì)量提升帶來幫助。

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