戚保同

摘要：隨著建筑行業(yè)的發(fā)展，鋼結(jié)構(gòu)類型不斷增多。其中，輕型門式鋼架結(jié)構(gòu)是重要的一種類型，目前已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于建筑工程中。在輕型門式鋼架結(jié)構(gòu)應(yīng)用中，需要對(duì)其設(shè)計(jì)工作充分重視，合理把握輕型門式鋼架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，不斷提升設(shè)計(jì)水平和設(shè)計(jì)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：輕型門式;鋼架結(jié)構(gòu);設(shè)計(jì)

1前言

調(diào)查發(fā)現(xiàn)，我國于上個(gè)世紀(jì)六十年代開始應(yīng)用輕型門式鋼架房屋結(jié)構(gòu)。九十年代后，較大程度上提升了彩色鋼板產(chǎn)量，且出現(xiàn)了焊接H型鋼，促進(jìn)了輕鋼結(jié)構(gòu)的廣泛應(yīng)用。就目前來講，通常將焊接H形變截面構(gòu)件作為門式鋼架的梁和柱，利用剛接方式連接單跨鋼架的梁柱節(jié)點(diǎn)，配合使用剛接與鉸接形式，連接多跨鋼架的梁柱節(jié)點(diǎn)。利用壓型鋼板作為主要圍護(hù)結(jié)構(gòu)，將玻璃棉作為主要的保溫隔熱材料。通?；跇O限狀態(tài)設(shè)計(jì)技術(shù)，開展門式鋼架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作。

2合理確定柱網(wǎng)布置

調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，柱網(wǎng)平面布置是輕鋼廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的首要考慮內(nèi)容。在具體設(shè)計(jì)實(shí)踐中，需要將生產(chǎn)工藝、使用功能等要求內(nèi)容充分納入考慮范圍，在跨度確定時(shí)，則要緊密依據(jù)房屋高度來進(jìn)行。結(jié)合工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，在柱網(wǎng)布置方面需要注意這些細(xì)節(jié)：

首先，根據(jù)相應(yīng)計(jì)算得知，如果柱距、檐高分別為7.5m和6m，且具有統(tǒng)一的荷載狀態(tài)，那么跨度不同，就會(huì)有差異化的單位用鋼量。如果檐高和跨度分別在12m和38m以上，和單跨鋼架相比，如果不考慮空間利用效率和施工吊裝便利性，可以節(jié)約10%左右的用鋼量，。因此，門式鋼架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，需要充分考慮現(xiàn)實(shí)狀況，對(duì)跨度合理控制，以便節(jié)約資金和成本。鋼架用鋼量在門式鋼架輕型鋼結(jié)構(gòu)用鋼量中占據(jù)了較大比例，如果設(shè)計(jì)了較小的鋼架跨度，鋼架用鋼量可以占據(jù)到一半以上的比例。墻架梁、柱間支撐等部分用鋼量較小。針對(duì)這種情況，門式鋼架設(shè)計(jì)過程中，需要充分提升設(shè)計(jì)的科學(xué)性和精確性。

其次，在增大柱距的過程中，會(huì)隨之增大各個(gè)部分結(jié)構(gòu)的用鋼量。吊車梁的變化尤其顯著，在較大柱距狀態(tài)下，需要將格構(gòu)形式應(yīng)用過來，其具有較大比例的用鋼量。檁條的用鋼量變化也非常顯著，主要原因是為了促使長細(xì)比要求得到滿足。

在設(shè)計(jì)過程中，需要綜合考慮不同設(shè)計(jì)方案下各個(gè)部分的用鋼量情況，科學(xué)對(duì)比各項(xiàng)指標(biāo)與因素，進(jìn)而將最佳方案確定出來。

3合理進(jìn)行門式鋼架荷載取值

一般情況下，豎向荷載、水平荷載、地震荷載等是作用于門式鋼架房屋結(jié)構(gòu)的主要荷載類型。其中，結(jié)構(gòu)自重、雪荷載是主要的豎向荷載，風(fēng)荷載、吊車剎車力是主要的水平荷載。研究發(fā)現(xiàn)，輕鋼結(jié)構(gòu)具有較輕的自重，抗震性能較高。

4鋼架內(nèi)力與側(cè)移計(jì)算

首先，在內(nèi)力計(jì)算方面。一般情況下，借助于彈性分析法的實(shí)施，來對(duì)變截面輕型鋼架的內(nèi)力進(jìn)行確定。采取鋼架全部采用等截面的梁柱，則可以將塑性分析方法應(yīng)用過來。利用直接剛度法來計(jì)算變截面門式鋼架的內(nèi)力，通過底部剪力法的實(shí)施，合理確定地震作用效應(yīng)。在內(nèi)力分析過程中，需要在不同荷載條件下實(shí)施，以便對(duì)控制截面的內(nèi)力組合合理確定。通常來講，柱頂、梁端、柱底等為控制截面的主要位置。

其次，在側(cè)移計(jì)算方面。要借助于彈性分析方法，合理確定變截面門式鋼架的柱頂側(cè)移。一般來講，按照標(biāo)準(zhǔn)荷載值來進(jìn)行計(jì)算，荷載分項(xiàng)系數(shù)不需要考慮。驗(yàn)算環(huán)節(jié)內(nèi)，鋼架側(cè)移剛度與要求存在差距的話，則需要采取針對(duì)性的調(diào)整措施：如對(duì)柱、梁的截面尺寸進(jìn)行放大、利用剛接柱腳取代傳統(tǒng)的鉸接柱腳等。

5檁條、拉條、撐桿設(shè)計(jì)

5.1檁條設(shè)計(jì)

研究發(fā)現(xiàn)，檁條呈現(xiàn)出雙向受彎的特點(diǎn)。因此，內(nèi)力分析過程中，就需要對(duì)截面主軸方向的彎矩科學(xué)計(jì)算。設(shè)計(jì)實(shí)踐中，檁條的強(qiáng)度計(jì)算、變形計(jì)算等都是必須要進(jìn)行的工作。同時(shí)，在輕型門式鋼架結(jié)構(gòu)中，采用的是冷彎薄壁式檁條，那么受壓板件就具有較大的寬厚比。受到荷載作用下，會(huì)出現(xiàn)彎曲。針對(duì)這種情況，強(qiáng)度計(jì)算過程中，需要將有效寬度運(yùn)用過來，適當(dāng)減弱原有截面。同時(shí)，利用凈斷面進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算，將釘孔減弱納入考慮范圍。一般情況下，會(huì)出現(xiàn)15%以內(nèi)的減弱，在較大程度上影響到小截面窄翼緣的梁。利用全截面來分析鋼架，實(shí)踐表明，如果沒有利用凈截面來計(jì)算強(qiáng)度，那么計(jì)算值就會(huì)低于實(shí)際應(yīng)力。在設(shè)計(jì)過程中，需要充分明確檁條的功能，其除了對(duì)屋面板進(jìn)行支撐之外，還需要支撐鋼架梁柱，因此，就需要對(duì)隅撐數(shù)量合理控制，促使鋼架平面外的計(jì)算長度得到減少，這樣鋼架平面外的穩(wěn)定性也可以得到顯著增強(qiáng)。

5.2拉條設(shè)置

一般情況下，檁條的側(cè)向剛度決定著檁條拉條的設(shè)置與否。如果輕型H型鋼具有較大的側(cè)向剛度，那么就不需要對(duì)隅撐進(jìn)行設(shè)置。而檁條如果具有較差的側(cè)向剛度，則需要將拉條設(shè)置于檁條間，將側(cè)向支撐的作用發(fā)揮出來，促使檁條安裝使用過程中出現(xiàn)的側(cè)向變形、扭轉(zhuǎn)問題得到控制，整體穩(wěn)定性得到增強(qiáng)。在具體設(shè)計(jì)實(shí)踐中，檁條跨度如果在4m以內(nèi)，需要經(jīng)過科學(xué)的計(jì)算，判斷拉條設(shè)置是否。如果檁條跨度在4m以上，則需要將一道拉條設(shè)置于檁條跨中位置;如果檁條跨度在6m以上，則需要經(jīng)拉條分別設(shè)置于檁條跨度三分點(diǎn)處，同時(shí)要將斜拉條、撐桿等設(shè)置于檐口處。按照8-10mm的標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)格控制拉條直徑，直徑的準(zhǔn)確確定，需要將荷載、檁條大小等因素納入考慮范圍。

5.3撐桿設(shè)置

通過設(shè)置撐桿，可以對(duì)檐檁向上、向下的側(cè)向彎曲有效控制。要按照規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，科學(xué)控制撐桿的長細(xì)比，制作材料一般選擇的是鋼管、方管、角鋼等?，F(xiàn)階段，在部分工程中，也會(huì)將拉條設(shè)置于鋼管內(nèi)。同時(shí)，要將斜拉條設(shè)置于撐桿處。

6合理確定屋面支撐與柱間支撐

6.1屋面支撐

研究發(fā)現(xiàn)，屋面支撐一般不會(huì)受到較大的力，要緊密結(jié)合容許長細(xì)比，合理選擇桿件截面。結(jié)合拉桿，科學(xué)設(shè)計(jì)交叉斜桿和柔性斜桿。依據(jù)工程實(shí)際情況，可以將單角鋼應(yīng)用過來。要按照壓桿，合理設(shè)計(jì)非交叉斜桿、弦桿以及豎桿，將雙角鋼運(yùn)用過來。如果輕型門式鋼架結(jié)構(gòu)具有較大的跨度和高度，容易受到較大的風(fēng)壓作用，則需要結(jié)合內(nèi)力計(jì)算結(jié)果，合理確定桿件截面。在支撐桿件內(nèi)力的計(jì)算過程中，可以進(jìn)行科學(xué)的假設(shè)，僅僅受到水平荷載作用，且壓桿不再發(fā)揮功能，拉桿獨(dú)自受力。

6.2柱間支撐

一般情況下，可以從上層支撐和下層支撐兩個(gè)方面來劃分廠房柱間支撐。在計(jì)算上層支撐時(shí)，溫度應(yīng)力會(huì)直接受到支撐剛度的影響，因此，就需要依據(jù)柔性拉桿來合理計(jì)算支撐腹桿。如果工程使用了較小的吊車，通常利用圓鋼來制作下層支撐。如果采用較大的吊車，則利用角鋼和槽鋼來制作下層支撐。為了促使廠房縱向剛度得到保證，需要依據(jù)拉桿來合理設(shè)計(jì)交叉斜桿。

7合理設(shè)計(jì)隅撐

通過設(shè)置隅撐，可以避免有失穩(wěn)現(xiàn)象出現(xiàn)于梁的下翼緣和柱的內(nèi)側(cè)翼緣之間。其中，鋼架斜梁受力變化是隅撐設(shè)置的主要原因。受到荷載的作用，通常壓力作用于梁的上翼緣，通過連接檁條和鋼梁，可以有效穩(wěn)定梁上翼緣。但是，受到風(fēng)吸力荷載的作用，就無法有效保證下翼緣的穩(wěn)定性。因此，就需要將隅撐加設(shè)于梁的下翼緣，以便發(fā)揮支撐作用。

8結(jié)語

綜上所述，輕型門式鋼架結(jié)構(gòu)近些年來得到了較為廣泛的應(yīng)用，其設(shè)計(jì)工作比較的復(fù)雜，容易有問題出現(xiàn)，需要引起人們足夠的重視。在具體設(shè)計(jì)實(shí)踐中，要緊密結(jié)合相關(guān)規(guī)范要求和工程實(shí)際情況，合理把握設(shè)計(jì)重點(diǎn)。

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