何冀明

（廣寧縣建筑設計室，廣東 肇慶 526040）

1 門式鋼架結構平面布置

1.1 溫度區(qū)段長度

在門式鋼架輕型鋼結構的廠房中，通常選擇壓型鋼板作為屋面、外墻，因此在設計溫度區(qū)段的長度即伸縮縫間距時，應適當放寬其距離。通常在進行門式鋼架輕型鋼結構廠房的設計時，其縱向的伸縮縫距離應小于300m，橫向的伸縮縫間距則應小于150m。并且在進行伸縮縫的設置時，可選擇長圓孔用在搭接檁條螺栓的連接處。處于該位置的屋面板其構造上應可脹縮，也可進行雙柱的設置，還可在柱和吊車梁相連接的地方按照縱向方向使用長圓孔。

1.2 結構構件布置

在多跨鋼架中將局部的邊柱、中間柱抽掉，此時可進行托架、架梁的布置。在進行屋面檁條的布置時，應對天窗、采光帶、屋脊和屋面的材料，以及檁條自身的各項參數(shù)等進行綜合考慮。并且檁條的間距、屋面的荷載受屋面的壓型鋼板版型與厚度的影響，因此應進行相應的計算，并保障計算結果的準確性?？蓪⒖癸L柱、墻梁、斜梁等設置在山墻處，也可選擇門式鋼架。

1.3 墻架布置

在進行門式鋼架輕型鋼結構中側墻的設計時，可選擇壓型鋼板作為圍護面。在剛架柱外側進行墻梁的布置，并結合墻板的版型、規(guī)格確定墻梁的間距，但該間距應小于計算結果。抗震的設防烈度小于Ⅵ度時，則可選擇輕質(zhì)鋼板墻、砌體作為房屋外墻。而當抗震設防烈度在Ⅶ度、Ⅷ度時，則應避免選擇嵌砌砌體。而當抗震設防烈度為Ⅸ度時，則可選擇輕質(zhì)的鋼板墻、和柱進行柔性相連的輕質(zhì)墻板。

1.4 支撐布置

在門式鋼架輕型鋼結構中，通常需要較多的支撐結構，從而使整體結構的穩(wěn)定性得到保障，并且保障局部的穩(wěn)定性，使力可以有效傳遞。通常將橫向的水平支撐設置在橫梁的頂面位置，將柱間支撐設置在鋼架的柱間位置。并且每個分期建設渠段都應進行支撐體系的設置，從而保障獨立空間結構的穩(wěn)定性。并且結合建筑縱向的柱距、安裝條件和受力條件等進行柱間支撐間距的確定，施工現(xiàn)場不具有吊車時，間距應控制在30～45m 之間。若施工現(xiàn)場具有吊車，則應設置在溫度區(qū)段的中間位置。當溫度區(qū)段過長時則應設置在三分點處，并且將間距控制在60m 之內(nèi)。廠房具有較大的高度時，設置柱間的支撐時可分層。在進行柱間支撐開間的設置時，應將屋蓋的橫向支撐進行同時的設置，從而構成幾何的不變體系。在該結構中若選擇壓型鋼板作為屋面和墻面，則橫梁位置應避免設置縱向的水平支撐與橫向的水平支撐，并且在剛架柱間也應避免設置柱間支撐。

2 檁條、拉條、撐桿設計

2.1 檁條設計

研究發(fā)現(xiàn)，檁條呈雙向受彎的特點。因此，內(nèi)力分析過程中，就需要對截面主軸方向的彎矩科學計算。設計實踐中，檁條的強度計算、變形計算等都是必須要進行的工作。同時，在輕型門式鋼架結構中，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，會出現(xiàn)彎曲。針對這種情況，強度計算過程中，需要將有效寬度運用過來，適當減弱原有截面。同時，利用凈斷面進行強度計算，將釘孔減弱納入考慮范圍。一般情況下，會出現(xiàn)15%以內(nèi)的減弱，在較大程度上影響小截面窄翼緣的梁。利用全截面分析鋼架，實踐表明，如果沒有利用凈截面來計算強度，那么計算值就會低于實際應力。在設計過程中，需要充分明確檁條的功能，其除了對屋面板進行支撐之外，還需要支撐鋼架梁柱，因此，就需要對隅撐數(shù)量合理控制，縮短鋼架平面外的計算長度，這樣鋼架平面外的穩(wěn)定性也可以得到顯著增強。

2.2 拉條設置

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

圖1 拉條設計

2.3 撐桿設置

通過設置撐桿，可以對檐檁向上、向下的側向彎曲有效控制。要按照規(guī)范標準，科學控制撐桿的長細比，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，也會將拉條設置于鋼管內(nèi)，同時，要將斜拉條設置于撐桿處。

3 合理確定屋面支撐與柱間支撐

3.1 屋面支撐

研究發(fā)現(xiàn)，屋面支撐一般不會受到較大的力，要緊密結合容許長細比，合理選擇桿件截面，結合拉桿，科學設計交叉斜桿和柔性斜桿。依據(jù)工程實際情況，可以將單角鋼應用過來。要按照壓桿，合理設計非交叉斜桿、弦桿以及豎桿，將雙角鋼運用過來。如果輕型門式鋼架結構具有較大的跨度和高度，容易受到較大的風壓作用，則需要結合內(nèi)力計算結果，合理確定桿件截面。在支撐桿件內(nèi)力的計算過程中，可以進行科學假設，僅僅受到水平荷載作用，且壓桿不再發(fā)揮功能，拉桿獨自受力。

3.2 柱間支撐

一般情況下，可以從上層支撐和下層支撐兩個方面來劃分廠房柱間支撐。在計算上層支撐時，溫度應力會直接受到支撐剛度的影響，因此，就需要依據(jù)柔性拉桿來合理計算支撐腹桿。如果工程使用較小的吊車，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)拉桿來合理設計交叉斜桿。

4 合理設計隅撐

通過設置隅撐，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)側翼緣之間。其中，鋼架斜梁受力變化是隅撐設置的主要原因。受荷載的作用，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，就需要將隅撐加設于梁的下翼緣，以便發(fā)揮支撐作用。

5 門式鋼架構件設計

5.1 剛架設計

（1）內(nèi)力計算。在進行門式鋼架輕型鋼結構的內(nèi)力計算時，可通過彈性分析法進行。若采用塑性分析法，則鋼架的梁柱應全為等截面，并且在分析內(nèi)力時，應將鋼架作為平面結構，避免進行蒙皮效應的考慮，而是當做安全儲備。通常在確定該結構的內(nèi)力時，可在計算機上通過桿系單元有限元法進行程序的編制。，并且將變截面中梁與柱等分成若干段進行計算，將幾何特性作為敞亮，或應用楔形單元。通過底部剪力法進行地震作用效應的分析，可選擇位移法、力法等結構力學進行人工計算的核對校正。

（2）側移計算。通過彈性分析法進行變截面門式鋼架輕型鋼結構中柱頂側移的分析，并對荷載去標準值進行后續(xù)的計算，無須對荷載的分項系數(shù)進行考慮。可通過計算機計算側移和分析內(nèi)力，按照《規(guī)程》中的簡化公式，在進行構件截面的初選時估算側移剛度，有利于避免缺乏剛度導致構件截面的調(diào)整。

5.2 墻梁設計

墻梁的截面形式墻梁一般采用冷彎卷邊槽鋼，有時也可采用卷邊z 形鋼。墻梁在其自重、墻體材料和水平風荷載作用下，也是雙向受彎構件。墻板常做成落地式并與基礎相連，墻板的重力直接傳至基礎，故墻梁的最大剛度平面在水平方向。當采用卷邊槽形截面墻梁時，為便于墻梁與剛架柱的連接而把槽口向上放置，單窗框下沿的墻梁則需槽口向下放置。墻梁應盡量等間距設置，在墻面的上沿、下沿及窗框的上沿、下沿處應設置一道墻梁。為了減少豎向荷載產(chǎn)生的效應，減少墻梁的豎向撓度，可在墻梁上設置拉條，并在最上層墻梁處設斜拉條將拉力傳至剛架柱，設置原則和檁條相同。墻梁可根據(jù)柱距的大小做成跨越一個柱距的簡支梁或兩個柱距的連續(xù)梁，前者運輸方便、節(jié)點構造相對簡單，后者受力合理、節(jié)省材料。

6 結語

隨著時代的不斷進步和我國現(xiàn)代化建設的不斷開展，在一定程度上提高了國民經(jīng)濟水平。為滿足新時期人們的新需求，建筑的規(guī)模逐漸擴大，其中在進行工業(yè)廠房的設計時，較為常見的形式便是門式鋼架輕型鋼結構。該結構用鋼量相對較小，整體質(zhì)量相對較輕，并且在保障廠房整體質(zhì)量的同時，造價相對較低，因此得到較為廣泛的應用。為切實保障工業(yè)廠房的質(zhì)量和使用壽命，并使其使用功能可以正常發(fā)揮，應充分保障結構設計的合理性。并且對支撐系統(tǒng)、結構布置等進行綜合考慮，完善其中存在的細節(jié)問題，從而提高該廠房結構設計的穩(wěn)定性、安全性、可行性與經(jīng)濟性。