輕型門式剛架鋼結構廠房分析及輕量化設計探討

趙 靖

國糧武漢科學研究設計院有限公司

輕型門式剛架鋼結構廠房分析及輕量化設計探討

趙 靖

國糧武漢科學研究設計院有限公司

輕型門式鋼結構廠房設計，需要技術人員從房屋的抗震設防烈度控制角度出發，開展一系列有效的設計管控。在整個過程中，技術人員應該控制好房梁結構的剛跨度距離，保證廠房的結構強度穩定。從屋檁用鋼量和墻檁用鋼量上進行輕量化設計，從而減少鋼結構房屋的自重。文章根據輕型門式鋼結構廠房的建筑質量要求進行出發，提出利于提高廠房設計穩定性的可行性措施。

輕型門式剛架；鋼結構；廠房；輕量化設計

隨著社會經濟建設的發展以及科學技術的不斷進步，我國的工程建設單位在進行輕工業廠房設計操作的過程中，為了進一步促進工程建設質量以及效率的提高，逐步加強了對于輕鋼結構的運用。一般而言，輕鋼結構在工程建設的過程中普遍具有重量輕、造價低、施工周期短的工廠化程點，故而容易受到工程建設單位的青睞以及廣泛的運用。本文基于此，以實際的輕鋼結構廠房設計以及建設為例，就設計過程中的問題進行分析，希望以此為基礎，為同儕提供相關的經驗。

1 輕型門式剛架鋼結構廠房材料控制與監控重點

1.1 原材料質量控制對設計與施工影響

原材料的質量控制，對于鋼結構產房的施工效果影響比較大。在原材料抵達站點時，技術監督人員應該做好鋼結構原材料的檢驗工作，保證材料檢驗符合一定的程序要求。原材料運抵工廠倉庫前，技術人員應認真核對質保書，且抽樣型鋼堆場的樣本，進行輕量化標準要求下的工藝試驗。抽查鋼結構材料的長、寬、厚度和鋼板的平整度，檢查鋼板堆場材料的外形和尺寸，且要檢查表面質量。初步檢查合格之后，技術人員還應認真清點數量和計算數量，防止材料管理活動中出現差錯。鋼筋工程質量監理應滿足一定的流程，鋼筋進廠檢驗工作，應該由承包人和專業的監理工程師來實施。在檢查結果合格后，監理工程師還應檢查焊工的合格證，且要求工人對所選材料進行試焊操作，根據一定的標準來檢查鋼筋成型焊接質量的好壞。

1.2 施工項目中的設計問題

分析為了保證后期建筑審查工作的高效進行，監理工程師和承包人需要對焊接現場取樣留存。根據具體的實驗結果決定后期的綁扎、預埋件和留空驗收的監理操作。鋼結構廠房常見的房屋面形式有三種：對于北方冬季連日大雪天氣施工來說，選用雙坡屋面施工的設計方法，可以顯著提高房屋的抗雪壓能力；對于西北建筑廠區的輕質鋼施工來說，使用多坡鋸齒形屋面的廠房房頂施工，能夠有效減少風力對建筑房屋的壓力。除此之外，使用多坡高低跨屋面能夠顯著增強施工地區廠房的抗震性能，主要作用于西南多地震災害的施工地區。

2 輕型門式剛架鋼結構廠房分析及輕量化設計

2.1 節點設計

2.1.1 柱腳

柱腳根據能否抵抗彎矩分為剛接柱腳或鉸接柱腳。在實際工程中，不存在絕對剛接或絕對鉸接。鉸接一般用于不帶吊車的廠房、倉庫以及柱上端水平位移不大的剛架中，對于有吊車以及檐口高度較高、風載等其他水平荷載較大的情況下宜用剛接。柱腳鉸接時通長為平板式支座，設置為一對或兩對地腳螺栓。柱腳剛接時有兩種形式：即帶加勁肋的剛接柱腳和帶靴梁的剛接柱腳。柱腳形式的選擇還要考慮土質情況及基礎造價。當采用剛接柱腳時，基礎承受較大的偏心彎矩，基礎平面尺寸和造價較采用鉸接柱腳的基礎要大，土質情況差的時候，相差會更大。因此，選用何種柱腳形式要根據房屋的高度、風載大小、有無吊車、吊車的噸位和工作情況及土質情況綜合考慮。

2.1.2 梁柱連接節點

門式剛架斜梁與柱的連接，可采用端板豎放、端板橫放和端板斜放三種形式。端板豎放適用于局部等截面柱。當豎向荷載起控制作用時，將端板橫放可減少節點的設計剪力，同時柱能在安裝時起到臨時支座作用。如果節點彎矩很大，可采用端板斜放形式，加長抗彎連接的力臂，有利于布置螺栓，但此時對加工精度要求較高，且應注意安裝空間的問題。端板拼接連接形式有外伸式和平齊式兩種情況，端板外伸式節點受力合理，承載力高于平齊式節點，因此應盡量采取外伸式端板連接，同時應在結點板外伸部分設置加勁肋，使靠近受拉翼緣兩側的螺栓受力均勻，接近一致，提高節點的抗剪能力，有效減少節點板的變形。中柱與梁的連接一般可采用鉸接處理，但當跨中反彎矩很大或需控制水平位移時此處可設計為剛接。將端板平放與梁的下翼緣連接，受力合理，也便于加工安裝。

2.2 輕型門式剛架鋼結構廠房輕量化設計

2.2.1 減輕荷載和使用高強鋼材

采用輕質多功能新型屋面、墻體材料，不僅使用方便靈活，最重要的是使重力荷載大為減輕。另外，承重構件采用高強鋼材，以減小構件截面，減輕結構自重。

2.2.2 選擇合理的截面形式和連續支承構件

輕型鋼結構廠房由于重力荷載小，故強度不是主要矛盾，關鍵在于提高構件的整體穩定性及結構剛度，因而承重構件大都采用薄壁寬肢的C形、Z形和工字型截面，板材則壓成各種波形。當荷載一定時，連續支承構件較簡支構件的截面要小，故在輕型門式剛架中，連續支承方式采用較多。

2.2.3 合理的柱網布置

在門式剛架中，主剛架和檁條的用鋼量占了很大的比重。在相同荷載條件下，柱網布置不同，對主剛架的檁條的用鋼量影響很大，因此要采用合理的柱網布置形式。

2.2.4 塑性設計

鋼材的塑性性能較好。而輕型鋼結構廠房大都采用超靜定的框架結構，可以充分利用鋼材的塑性性能，提高結構承載力，減小截面尺寸。

3 結束語

在建筑施工活動中，質量監理是整個施工活動的主要把關部分。輕型門式鋼架結構廠房輕量化設計，必須要滿足一定的抗震化需求。柱體邊結構的連接需要技術人員使用連接螺栓和連接板，將鋼結構廠房的房梁連接在一起。在相同荷載情況下，做好鋼結構廠房的輕量化設計，需要技術人員從穩定應力的分析入手，保證一定施工質量標準下的結構廠房的施工負荷達到前期設計要求。

[1]黃禮瓊.門式剛架廠房鋼結構焊接工藝優化[J].設備管理與維修，2017，(09)：87-88.

[2]張揚.輕型門式剛架鋼結構廠房分析及輕量化設計探討[J].住宅與房地產，2017，(17)：114.