某大跨度門式剛架輕型鋼結構倉庫設計

劉青

摘要：門式剛架輕型鋼結構是一種傳統的建筑工藝，相比于鋼筋混凝土具有質量更輕，有效建筑空間更大等特點，因此受到廣泛的應用。門式鋼框架輕鋼結構倉庫的設計應遵循門式鋼框架結構的設計原則，并采用正確的計算方法計算各種結構的截面積和規格。充分發揮其優勢做好相關設計工作。

關鍵詞：大跨度；門式剛架輕型鋼結構；設計

1、前言

門架輕鋼結構具有很多特點，其使用越來越普遍。輕鋼結構材料的特性包括良好的抗震性能、建造速度快、運移方便、能夠很好的進行空間利用、投資少等特點。最特殊的地方在于，剛式結構可以進行回收利用，是一種環保材料，促銷價值很高。并且伴隨著近年來新型防火防腐產品的不斷發展，輕鋼結構的耐腐蝕性差和耐火性能等缺點得到了大大提高，因此在各類建筑中受到廣泛的歡迎。

2、門式剛架結構的概念和特點

2.1門式剛架結構的概念。門式剛架結構是一個由來已久的結構類型，基本的組成有剛架柱和斜梁，摩擦帶，支撐拉桿等[1]。門架輕型房屋鋼結構，力量簡單，傳動路徑清晰，部件生產簡單快捷，施工時間短。因此，它被用于各種類型的項目，常用于工業建筑和民用建筑。

2.2門式剛架結構的特點。相比于屋架結構，剛架構件所具有的剛度比屋架結構好得多，其平面內、外的剛度差異較小，在產品的制作、運輸和配置過程有更大的優勢。門式剛架結構的具體特征如下[2]：

首先，門式鋼架結構所有用到的材料。在經由工廠生產之后，完全可以實現施工場地現場拼接，這也是門式鋼架最突出的特點。門架組件的標準剛性板構造非常高，因此組件僅需要鎖定，并且可以通過螺栓連接或部分焊接來完成。

第二，構造獨特，內部空間較大。既能實現大跨度的組裝又能縮減很大一部分工程造價投資。

第三，質量輕，成本適宜。相同的體積和面積，門架輕鋼結構的重量僅為鋼筋混凝土結構重量的八分之一到十分之一。與普通鋼結構相比，門式剛架結構的重量僅為普通鋼結構的一半或更少。

第四，是產量效率高，產品質量可以保證。從設計，生產到銷售等一系列的過程都能夠用計算機進行操作，方便省力。加上所用材料簡潔，結構輕便，有規范和標準的設計，零部件加工制造完全實現工業化，可做到施工現場制作和安裝材料。

第五，具有良好的抗震性能。剛架結構具輕質量、柔性的物理屬性，在發生地震時可以在很大程度上降低地震帶來的危害效應和影響，是抗震的好材料。

第六，在有需要挪動位置或者拆除時，門式鋼架輕型鋼結構能夠很方便的移動。使用該材料搭建的各種建筑，如果情況發生變化，可隨時拆除，工作量小，耗時短，拆除后的結構還能二次利用。

第七，滿足環保需求。鋼具有良好的耐久性，高強度，易回收，可多次使用。

第八，提高空間的利用率。在施加同樣的荷載的情況下，構建占據的斷面積越小，可供使用的空間就越大。由于鋼結構中使用的材料具有小的橫截面積，因此鋼結構比傳統的鋼筋混凝土結構具有更多的可用空間。

第九，造價低。鋼產量持續增多，致使鋼材的價格不斷降低，特別是對于那些大跨度的結構，造價低的特點更容易接受。

3、門式剛架輕型結構的設計

3.1門式剛架輕型結構的組成和分類

通常，門式剛架輕型建筑可以分為三個部分[3]：主要承重結構，圍護結構，輔助結構。其中：主承重結構可細分為兩部分：基礎和鋼結構承重系統。主框架，支撐系統和拉桿形成承重結構。圍護結構由兩部分組成：墻壁和屋頂。摩擦桿和彩色異型鋼板一起組合成為屋頂維護的結構，其通常由“Z”或“C”冷成型薄壁鋼制成。一般還得順著屋頂方向在桿連接之間安裝拉伸桿，并且還要在剛性框架傾斜梁和桿之間放置撐條。輔助結構則有樓梯，雨棚和各種平臺等構件。

門架的形式是不同的，可以根據高度，包含的跨度，房屋的走向和柱腳的支承能力進行分類。根據跨度門框結構的結構形式，有三種類型：單跨，雙跨和多跨；根據屋頂的坡度，主要有單脊單坡，單脊雙坡和多脊多坡等不同的類型。

3.2門式剛架的設計原則

3.2.1平面設計

鋼架結構平面設計里柱網布置是最核心的工作。布置柱網必須要以建筑使用為依據。通常柱網的布設需要考慮以下幾個方面[4]：

（1）大型廠房應考慮溫度段的設置，并應滿足溫度段的長度：首先，縱向溫度段應當小于300米；第二，橫向溫度段需低于150米。考慮到項目的實際情況可以以計算基礎為前提，適當增加溫度段的距離。（2）在大跨度剛性框架中，當因為技術需求或建筑使用而部分地移除側柱或中間柱的時候，可以采用相鄰柱中的支撐梁的布置的方式。（3）在安排屋頂板時，應結合其他因素綜合確定，如天窗，屋頂材料，照明帶等。

3.2.2建筑尺寸。門式剛架輕型鋼結構的范圍在9-36米之間，一般建筑是高度在4.5-9米之間最適宜（即使有吊車也不能高于12米）；間距6-9米適宜；挑檐長度一般在0.5-1.2米之間，可根據實際情況確定；屋頂的坡度范圍為1/20-1/8，過高過低都不利于雨水等物質的流出，干旱地區可適當放寬[5]。在設計中，最初要設立標準桿剛架模型，之后根據標準桿門剛度設計標準桿門剛度，建立桿門的剛性模型，施加在支撐上的載荷。

3.3門式剛架結構的分析計算。在門式剛架梁構件計算的過程中需要進行的驗算內容有撓度和坡度改變率。門式剛架主構件要進行驗算工作的內容則有強度、建筑結構的穩定性、構件穩定性、柱頂固定狀況等。門式剛架構件強度計算最突出的優勢是能夠在確定版面的曲度后再進行相關的技術過程，這樣就能充分發揮材料的特點，最大化材料的利用[6]。

4、結束語

門式剛架輕型鋼結構因具有輕便，快捷，投資小等特點在許多建筑工程中得到廣泛的使用。對于大跨度的工程門式剛架輕型鋼結構更具有其自身獨特的優勢，在設計的過程中，首先要了解掌握該結構具有的類別和一般的建筑尺寸，了解設計原理和計算方法，更好地設計門架的輕質剛性結構倉庫。

參考文獻：

[1]李夢雪.門式剛架輕型鋼結構理論分析與設計實例[D].河北工程大學，2015.

[2]董超超.大跨度門式剛架抗風優化設計研究[D].廣州大學，2012.

[3]張燕斌.大中跨度門式剛架奶牛舍結構的優化設計[D].內蒙古農業大學，2009.

[4]孫維.中小跨度變截面門式剛架輕型鋼結構優化設計及參數分析[D].蘭州理工大學，2006.

[5]萬紅霞，吳代華，蔣滄如.大跨度門式剛架輕型鋼結構設計[J].武漢理工大學學報，2004（02）：27-29.

[6]易偉光.大跨度門式剛架輕型鋼結構的設計[J].廣東土木與建筑，2001（08）：17-18.

（作者單位：中鐵十六局集團城市建設發展有限公司）