某大跨度門式剛架輕型鋼結(jié)構(gòu)倉庫設(shè)計

劉青

摘要：門式剛架輕型鋼結(jié)構(gòu)是一種傳統(tǒng)的建筑工藝，相比于鋼筋混凝土具有質(zhì)量更輕，有效建筑空間更大等特點，因此受到廣泛的應(yīng)用。門式鋼框架輕鋼結(jié)構(gòu)倉庫的設(shè)計應(yīng)遵循門式鋼框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計原則，并采用正確的計算方法計算各種結(jié)構(gòu)的截面積和規(guī)格。充分發(fā)揮其優(yōu)勢做好相關(guān)設(shè)計工作。

關(guān)鍵詞：大跨度；門式剛架輕型鋼結(jié)構(gòu)；設(shè)計

1、前言

門架輕鋼結(jié)構(gòu)具有很多特點，其使用越來越普遍。輕鋼結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)可以進行回收利用，是一種環(huán)保材料，促銷價值很高。并且伴隨著近年來新型防火防腐產(chǎn)品的不斷發(fā)展，輕鋼結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)的概念和特點

2.1門式剛架結(jié)構(gòu)的概念。門式剛架結(jié)構(gòu)是一個由來已久的結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)，力量簡單，傳動路徑清晰，部件生產(chǎn)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(yè)建筑和民用建筑。

2.2門式剛架結(jié)構(gòu)的特點。相比于屋架結(jié)構(gòu)，剛架構(gòu)件所具有的剛度比屋架結(jié)構(gòu)好得多，其平面內(nèi)、外的剛度差異較小，在產(chǎn)品的制作、運輸和配置過程有更大的優(yōu)勢。門式剛架結(jié)構(gòu)的具體特征如下[2]：

首先，門式鋼架結(jié)構(gòu)所有用到的材料。在經(jīng)由工廠生產(chǎn)之后，完全可以實現(xiàn)施工場地現(xiàn)場拼接，這也是門式鋼架最突出的特點。門架組件的標(biāo)準(zhǔn)剛性板構(gòu)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(gòu)造獨特，內(nèi)部空間較大。既能實現(xiàn)大跨度的組裝又能縮減很大一部分工程造價投資。

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

第四，是產(chǎn)量效率高，產(chǎn)品質(zhì)量可以保證。從設(shè)計，生產(chǎn)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(jié)構(gòu)輕便，有規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計，零部件加工制造完全實現(xiàn)工業(yè)化，可做到施工現(xiàn)場制作和安裝材料。

第五，具有良好的抗震性能。剛架結(jié)構(gòu)具輕質(zhì)量、柔性的物理屬性，在發(fā)生地震時可以在很大程度上降低地震帶來的危害效應(yīng)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(jié)構(gòu)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(fā)生變化，可隨時拆除，工作量小，耗時短，拆除后的結(jié)構(gòu)還能二次利用。

第七，滿足環(huán)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(gòu)建占據(jù)的斷面積越小，可供使用的空間就越大。由于鋼結(jié)構(gòu)中使用的材料具有小的橫截面積，因此鋼結(jié)構(gòu)比傳統(tǒng)的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)具有更多的可用空間。

第九，造價低。鋼產(chǎn)量持續(xù)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(jié)構(gòu)，造價低的特點更容易接受。

3、門式剛架輕型結(jié)構(gòu)的設(shè)計

3.1門式剛架輕型結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)，圍護結(jié)構(gòu)，輔助結(jié)構(gòu)。其中：主承重結(jié)構(gòu)可細(xì)分為兩部分：基礎(chǔ)和鋼結(jié)構(gòu)承重系統(tǒng)。主框架，支撐系統(tǒng)和拉桿形成承重結(jié)構(gòu)。圍護結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)，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(jié)構(gòu)則有樓梯，雨棚和各種平臺等構(gòu)件。

門架的形式是不同的，可以根據(jù)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(jù)跨度門框結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式，有三種類型：單跨，雙跨和多跨；根據(jù)屋頂?shù)钠露龋饕袉渭箚纹拢瑔渭闺p坡和多脊多坡等不同的類型。

3.2門式剛架的設(shè)計原則

3.2.1平面設(shè)計

鋼架結(jié)構(gòu)平面設(shè)計里柱網(wǎng)布置是最核心的工作。布置柱網(wǎng)必須要以建筑使用為依據(jù)。通常柱網(wǎng)的布設(shè)需要考慮以下幾個方面[4]：

（1）大型廠房應(yīng)考慮溫度段的設(shè)置，并應(yīng)滿足溫度段的長度：首先，縱向溫度段應(yīng)當(dāng)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(chǔ)為前提，適當(dāng)增加溫度段的距離。（2）在大跨度剛性框架中，當(dāng)因為技術(shù)需求或建筑使用而部分地移除側(cè)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(yīng)結(jié)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(jié)構(gòu)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(jù)實際情況確定；屋頂?shù)钠露确秶鸀?/20-1/8，過高過低都不利于雨水等物質(zhì)的流出，干旱地區(qū)可適當(dāng)放寬[5]。在設(shè)計中，最初要設(shè)立標(biāo)準(zhǔn)桿剛架模型，之后根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)桿門剛度設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)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(jié)構(gòu)的分析計算。在門式剛架梁構(gòu)件計算的過程中需要進行的驗算內(nèi)容有撓度和坡度改變率。門式剛架主構(gòu)件要進行驗算工作的內(nèi)容則有強度、建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、構(gòu)件穩(wěn)定性、柱頂固定狀況等。門式剛架構(gòu)件強度計算最突出的優(yōu)勢是能夠在確定版面的曲度后再進行相關(guān)的技術(shù)過程，這樣就能充分發(fā)揮材料的特點，最大化材料的利用[6]。

4、結(jié)束語

門式剛架輕型鋼結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)更具有其自身獨特的優(yōu)勢，在設(shè)計的過程中，首先要了解掌握該結(jié)構(gòu)具有的類別和一般的建筑尺寸，了解設(shè)計原理和計算方法，更好地設(shè)計門架的輕質(zhì)剛性結(jié)構(gòu)倉庫。

參考文獻：

[1]李夢雪.門式剛架輕型鋼結(jié)構(gòu)理論分析與設(shè)計實例[D].河北工程大學(xué)，2015.

[2]董超超.大跨度門式剛架抗風(fēng)優(yōu)化設(shè)計研究[D].廣州大學(xué)，2012.

[3]張燕斌.大中跨度門式剛架奶牛舍結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計[D].內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)，2009.

[4]孫維.中小跨度變截面門式剛架輕型鋼結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計及參數(shù)分析[D].蘭州理工大學(xué)，2006.

[5]萬紅霞，吳代華，蔣滄如.大跨度門式剛架輕型鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計[J].武漢理工大學(xué)學(xué)報，2004（02）：27-29.

[6]易偉光.大跨度門式剛架輕型鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)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(shè)發(fā)展有限公司）