欒昱禎

（信息產(chǎn)業(yè)電子第十一設(shè)計研究院科技工程股份有限公司，四川 成都 610000）

當(dāng)前，建筑工程項目的周期越來越快，有些項目對于工期要求嚴(yán)格，因此一些簡單的構(gòu)筑物和工業(yè)廠房，可以應(yīng)用門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)施工快、耗材少，較為節(jié)能環(huán)保，最主要是其材料自重輕，施工起來方便，施工周期短，可以滿足建筑工程項目的進(jìn)度目標(biāo)。在實際的工程項目應(yīng)用中，為了更好地發(fā)揮門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)點，要在設(shè)計過程中進(jìn)行優(yōu)化，抓住設(shè)計要點，控制好設(shè)計質(zhì)量，進(jìn)一步促進(jìn)我國建筑行業(yè)的發(fā)展。

1 門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)的特點

門式剛架是一種較為簡單的結(jié)構(gòu)體系，這種結(jié)構(gòu)形式組成簡單、施工方便，結(jié)構(gòu)自身的尺寸較小，使用空間較大，再加上鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件可以在工廠內(nèi)預(yù)制好，只需要在現(xiàn)場進(jìn)行連接，所以施工周期短。鋼結(jié)構(gòu)具有較好的結(jié)構(gòu)性能，自重輕，其能承受的荷載也較大，使得其具有較好的結(jié)構(gòu)適用性，這些特點都使得其在建筑施工中應(yīng)用較為廣泛。

1.1 施工周期短

由于門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)的鋼構(gòu)件事先在加工廠加工好，在現(xiàn)場施工時只需要對其進(jìn)行組裝和連接，且結(jié)構(gòu)設(shè)計時盡量采用螺栓連接，避免現(xiàn)場大面積焊接，所以其施工速度較快；再加上構(gòu)件的尺寸較小，自重較輕，在施工過程中也不需要大型的設(shè)備和機(jī)械進(jìn)行輔助，施工起來較為簡單，也提高了施工效率。這些都使得其施工周期短，能滿足項目的進(jìn)度目標(biāo)。

1.2 使用空間大

門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)屋面荷載較小，對于同樣大的占地面積，這種結(jié)構(gòu)可以將跨度做大，這樣在空間利用方面可以滿足業(yè)主的大跨度要求，具有更多的室內(nèi)使用空間；再加上其特殊的結(jié)構(gòu)形式，可以使得室內(nèi)空間布局較為靈活，滿足多種建筑需求。

1.3 便于安拆，可循環(huán)使用

門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)便于施工和拆卸，其材料基本都是鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件，可以循環(huán)使用，在施工的過程中也較為環(huán)保，不會對周圍的環(huán)境造成比較大的影響，符合當(dāng)前我國可持續(xù)發(fā)展的綠色建筑理念。

1.4 成本較低

由于門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)受力比較簡單，可根據(jù)受力情況做變截面梁與變截面柱，所以其施工成本也較低，這也符合建設(shè)方的需求。對于一些對于抗震性能和穩(wěn)定性能要求不高的房屋項目，可以廣泛采用此種結(jié)構(gòu)類型。

2 門式剛架輕型房屋建筑的發(fā)展

由于門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)優(yōu)點較多，所以其發(fā)展和應(yīng)用形勢一片大好。我國為了提高此種結(jié)構(gòu)類型的穩(wěn)定性，也出具了相關(guān)的規(guī)范明確其設(shè)計方法及內(nèi)容，如中國建筑工業(yè)出版社出版的《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范》（GB 51022—2015），內(nèi)容包括多種跨度的門式剛架房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計的選材及布置。近年來，隨著鋼結(jié)構(gòu)形式的應(yīng)用，輕型鋼結(jié)構(gòu)門式剛架結(jié)構(gòu)應(yīng)用愈發(fā)廣泛，在發(fā)展的歷程中，將其結(jié)構(gòu)簡化為柱、梁、框架，使得其結(jié)構(gòu)適用性更好。為了更好地促進(jìn)門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展，要合理優(yōu)化其結(jié)構(gòu)，充分應(yīng)用其結(jié)構(gòu)優(yōu)勢，消除其結(jié)構(gòu)缺點，提升房屋結(jié)構(gòu)質(zhì)量。

3 門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計要點

為了更好地促進(jìn)門式剛架輕型鋼結(jié)構(gòu)在建筑工程中的應(yīng)用，要結(jié)合此種結(jié)構(gòu)的特點，在設(shè)計中抓住設(shè)計要點，合理發(fā)揮其優(yōu)勢，針對其結(jié)構(gòu)存在的缺點，采取有效的設(shè)計措施進(jìn)行強(qiáng)化，提升其結(jié)構(gòu)適用性。在具體的設(shè)計工作中，需要注意以下要點。

3.1 平面構(gòu)造設(shè)計

在門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計中，由于其平面構(gòu)造設(shè)計與結(jié)構(gòu)形式有著直接的關(guān)系，不同跨度的門式剛架結(jié)構(gòu)有著不同的結(jié)構(gòu)類型，所以要合理選擇結(jié)構(gòu)的平面尺寸，合理選擇其跨度，在保證使用空間的前提下盡量簡化剛架結(jié)構(gòu)，使得其平面布局更為合理，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性更強(qiáng)。

3.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計

門式剛架結(jié)構(gòu)主要由剛架柱、剛架梁和支撐系統(tǒng)組成。在設(shè)計的過程中，應(yīng)保證：

（1）剛架柱的承載力滿足要求，一般對于柱腳要進(jìn)行加固設(shè)計，提升其穩(wěn)定性。

（2）剛架梁與柱的連接要牢固，對于跨度較大的結(jié)構(gòu)要增加中柱，提升結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

（3）支撐系統(tǒng)的設(shè)計包括柱間支撐系統(tǒng)和屋面支撐系統(tǒng)，進(jìn)而保證整個設(shè)計的穩(wěn)定性。

3.3 支撐設(shè)計

在門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計中，要注意剛架結(jié)構(gòu)的受力特點，它主要是通過主剛架來承受荷載，支撐桿件及抗風(fēng)柱形成的側(cè)向結(jié)構(gòu)體系來承受風(fēng)荷載及地震作用。所以，在設(shè)計中不僅要重視剛架結(jié)構(gòu)的選型，還要結(jié)合實際情況進(jìn)行支撐的優(yōu)化設(shè)計，要根據(jù)柱的受力情況合理設(shè)計支撐的形式，要分析柱與支撐桿件之間的受力情況，選擇鉸接連接或者剛性連接，保證支撐的設(shè)計不會導(dǎo)致柱腳產(chǎn)生過大的拉應(yīng)力，以免對基礎(chǔ)不利。在進(jìn)行圓鋼支撐設(shè)計時，要注意該支撐結(jié)構(gòu)實際上是柔性支撐，并且兩個斜支撐是沒有交叉點的，在設(shè)計中要按照尺寸要求確定好支撐的長度，做好支撐的連接點設(shè)計。

3.4 節(jié)點設(shè)計

在門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計中，除了做好以上構(gòu)件的設(shè)計，還需重視結(jié)構(gòu)連接節(jié)點的設(shè)計，如柱腳節(jié)點、梁柱節(jié)點、梁拼接節(jié)點，這些節(jié)點的設(shè)計直接決定了結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，在設(shè)計中要重點對待。

（1）柱腳節(jié)點設(shè)計。在進(jìn)行門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)柱腳節(jié)點的設(shè)計時，一定要注意柱腳的設(shè)計直接關(guān)系到了剛架結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，為了避免柱頂出現(xiàn)位移影響房屋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，要在柱腳節(jié)點處設(shè)計平板式鉸接形式，使得結(jié)構(gòu)剛度更好，提升整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

（2）梁柱節(jié)點設(shè)計。在梁柱節(jié)點處可以用螺栓連接，以提升房屋結(jié)構(gòu)的整體剛度；同時為了提升結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，可以在柱上增設(shè)剛性構(gòu)件。

（3）梁拼接節(jié)點設(shè)計。在梁拼接節(jié)點的設(shè)計中，要考慮到梁拼接節(jié)點處正好是屋脊線，此處對拼接節(jié)點設(shè)計的要求較高，需保證此處不會出現(xiàn)形變，以免導(dǎo)致結(jié)構(gòu)失穩(wěn)；同時吊車梁在后期的運行中，會對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大的應(yīng)力，為了提升結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，要在此處選擇無基礎(chǔ)拼接的節(jié)點設(shè)計形式。

4 門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計

為了進(jìn)一步提升門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計質(zhì)量，發(fā)揮其應(yīng)用優(yōu)勢，在設(shè)計中要對其結(jié)構(gòu)選型、構(gòu)件設(shè)計和空間設(shè)計進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，使得其結(jié)構(gòu)設(shè)計更為合理。

4.1 結(jié)構(gòu)選型的優(yōu)化設(shè)計

在實際的設(shè)計過程中，設(shè)計人員要結(jié)合實際的施工情況需要，不斷完善房屋結(jié)構(gòu)形式。一般在門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計過程中，要合理選擇其結(jié)構(gòu)形式。為了提升門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)的安全性，可以選擇用單層的門市剛架結(jié)構(gòu)形成一個穩(wěn)定的平面空間，按照規(guī)范中要求的，結(jié)合實際的跨度進(jìn)行結(jié)構(gòu)布置選型，從而提高整體空間的穩(wěn)定性。此外，對門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)的主框架進(jìn)行選擇時，需要以設(shè)計要求的實際情況為根據(jù)，一般都是通過選擇輕型鋼結(jié)構(gòu)框架來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的框架，通過柱間支撐系統(tǒng)以及屋面支撐系統(tǒng)來與剛架結(jié)構(gòu)構(gòu)成獨立的空間穩(wěn)定體系。

4.2 結(jié)構(gòu)構(gòu)件的優(yōu)化設(shè)計

由于門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)的特點是結(jié)構(gòu)尺寸小、室內(nèi)空間大、成本較低，所以在結(jié)構(gòu)設(shè)計時，要對其結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行合理優(yōu)化，在保證結(jié)構(gòu)承載力的前提下，盡量簡化其結(jié)構(gòu)構(gòu)造和結(jié)構(gòu)尺寸，對比不同跨度的剛架選用表和構(gòu)件布置示意圖，選擇成本最優(yōu)、結(jié)構(gòu)性能最符合要求的門式剛架結(jié)構(gòu)。

4.3 空間布局的優(yōu)化設(shè)計

由于門式剛架輕型鋼結(jié)構(gòu)房屋形式結(jié)構(gòu)多變，在空間布局的設(shè)計中一定要靈活處理，可以結(jié)合房屋的需求選擇合理的門式剛架類型。對于同樣室內(nèi)空間的建筑，可以有多種平面形式以滿足空間需求，這就需要設(shè)計人員熟練掌握不同跨度的門式剛架的設(shè)計方法，綜合考慮其施工成本。例如，一榀剛架寬度為71m，可分為三跨，結(jié)構(gòu)設(shè)計時采用兩個方案進(jìn)行對比，方案一跨度為24m+23m+24m，方案二跨度為23m+25m+23m，經(jīng)過計算，方案二用鋼量更節(jié)省。兩個方案跨度上區(qū)別并不大，但經(jīng)濟(jì)性有區(qū)別，所以設(shè)計時可考慮適當(dāng)減小邊跨跨度，適當(dāng)增大中間跨度，這樣更能滿足經(jīng)濟(jì)性要求，發(fā)揮門式剛架的優(yōu)勢，降低了成本。

5 結(jié)束語

當(dāng)前，我國建筑行業(yè)快速發(fā)展，各種新的結(jié)構(gòu)形式被廣泛應(yīng)用到建筑工程中。門式剛架結(jié)構(gòu)作為一種傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式，結(jié)合近年來較為火熱的鋼結(jié)構(gòu)形式，就形成了一種獨具特點的門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)形式，在工業(yè)廠房和物流建筑中得到廣泛應(yīng)用。為了更好地發(fā)揮其結(jié)構(gòu)優(yōu)勢，一定要合理分析其設(shè)計要點，在設(shè)計工作中做好設(shè)計優(yōu)化，保證設(shè)計質(zhì)量，提升結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，降低施工成本，使得其能更好地應(yīng)用到我國的建筑行業(yè)中來，促進(jìn)我國建筑行業(yè)的發(fā)展。