門式剛架輕型鋼結構廠房設計分析

莊從紅

摘? 要：隨著鋼結構再工業建筑中大量的運用，因為受到混凝土性能的諸多限制，所以鋼結構邁入時代的舞臺，與混凝土相比較，鋼結構質量更占優勢，抗震的性能也更好，而且對環境的影響也相對較小，本文通過文獻分析法，對門式剛架輕型鋼結構廠房設計進行了詳細的分析，鋼管混凝土的柱子更是發揮各自的巨大優勢，提高了剛架的承受能力以及側面剛度所受到的影響，使其擁有良好的經濟效益，以期為門式剛架輕型鋼結構廠房設計分析提供相應的幫助。

關鍵詞：門式剛架;輕型鋼結構;廠房設計

前言：

門式剛架屬于輕型的一種房屋鋼結構，結構相對簡單，剛架也分為多種形式，隨著鋼結構的推廣，鋼結構的加工工藝也在不斷提高，使門式剛架結構得到廣泛應用，主要應用在建筑廠房、臨時搭建的建筑以及簡單的民用建筑之中，這些項目對鋼結構的運用，推動了鋼結構的進一步發展，拓寬了其應用的范圍，本文通過對門式剛架輕型鋼結構廠房設計要點的分析，使其有了更清晰的認知。

一、門式剛架輕型鋼結構廠房設計要點分析

（一）門式剛架輕型鋼結構的特點

門式剛架輕型鋼結構最早起源于美國，經過百年的歷史，現在已發展成為一個相對完善的結構體系，在傳統的結構體系中，門式剛架結構的類型主要包括剛架柱、剛架梁還有支撐物等，這與蓋正常房屋沒有任何區別，都是需要梁、房頂、以及柱子等物，而門式剛架結構的受力方式非常便捷，傳力的點也相對明確，施工時間較短，技術發展軌跡也相對成熟，因此被廣泛應用，包括娛樂方面公共設施都投入了使用，門式剛架結構形式已經是輕型化建筑的主要結構形式，體現了對材料的物盡其用，構造尺寸相對較小，質量也得到了相應保障，工地中安裝也更加方便，能滿足氣候變化的施工要求，其所具有的優勢以及帶來的經濟效益都是無可替代的，其所具有的價值是不可估量的，因此才會被大量應用。

（二）門式剛架輕型鋼結構形式

門式剛架輕型鋼結構，是采用特殊鋼構建，基于門式剛架的受力點，目的是為了節省建筑的一些材料，同時也更加方便，柱子以及屋面梁都幾乎采用變截面，如果跨度太大，就應要采用拼接的形式來完成建筑，建筑屋面以及墻面大多采用冷彎并且薄壁型的鋼結構，但當柱子距離大于大概12米的時候，冷彎薄壁的鋼結構無法滿足使用需求，大多時候會采用桁架式檀條的結構，連接方式通過螺栓以及主體的鋼架，起到承載的作用并間接的傳遞給剛架，檀條和剛架之間屬于互相借力的關系，剛架承載著檀條，檀條又側向支撐著剛架，這樣會促使整體的穩定性，屋面板以及墻面板也經常使用輕型的鋼結構材料，通過相應材料的連接，可直接承受住自然的侵襲，對風和雪等承載負荷都傳遞給檀條，而屋面的支撐以及柱子間的支撐采用的是圓鋼交叉式的支撐形式，按照拉桿的設計原理，在有吊車的情況下，屋面的支撐以及柱子間的支撐通常使用角鋼材質或者其他鋼結構來進行支撐處理，在設計支撐材質時應按照設計原理進行建筑。

（三）門式剛架輕型鋼結構布置

剛架的布置要滿足建筑工藝的需求，剛架的跨度也要按照合適的經濟來布置，如果跨度太小就會導致基礎的造價偏高的情況出現，而跨度太大則會導致用鋼量偏大，所以一定對跨度的經濟做好選擇，柱子距離在使用冷彎薄壁型鋼檀條的時候，適用的長度也要做好選擇，柱子距離太大如果使用這種結構就必須增加價格預算，眾所周知，在建筑的過程中都會需要定位線等裝置，剛架定位軸線與溫度膨脹軸線之間的間隙應按照規范嚴格進行。伸縮縫法需要注意以下方面。首先，將無吊車的簡易剛架結構，將檀香木條連接替換成橢圓形長孔連接形式，并設置好防水裝置。其次，對于有吊車的鋼架結構，必須盡量減少柱間的支撐距離，且在伸縮縫隙處安裝雙柱的形式。由于鋼架橫向寬度過大，則應采用高低布置方式，以有效降低溫度感應力產生的影響。

二、門式剛架輕型鋼結構廠房設計分析

（一）屋蓋支撐的設計分析

屋頂頂部和底部的弦桿水平支撐承受風力等因素和抗震效果，并間接傳遞到縱柱上。當它們屬于同一廠房結構時，需要共同承載結構單元和整體說的支撐。屋蓋橫向水平支撐在水平荷載和地震情況下進行精準的核算，采用采用橫腹桁架模式根據各節點應力狀態按拉桿原理設計。屋面的連接構造和支撐桿要根據設計和實際需求滿足一定的要求。壓桿最好采用雙角鋼形式，形成T型橫截面和十字結構，支架一般選用型鋼，欄桿使用單角鋼結構也最好選用型鋼。為了保證連接的穩定性，最好采用節點板對支撐桿和支撐拉桿與房屋進行連接，每個節點都要使用固定的螺栓，直徑也要按照相應規定對螺栓進行選擇。

（二）柱間支撐的設計分析

支撐體系對剛架整體結構都有很重要的作用，支撐的布置情況以及截面的模式都要為穩定性提出相應的需求，在滿足這些需求的同時也要滿足工藝的整體流程，柱間支撐的布置應按照國家規定的標準來實施，柱間的支撐模式應采用交叉式，也可以根據實際的條件采用人字形態，就像工藝建筑要考慮柱間的交通或者設備的布置安裝以及柱子間的距離等，要使用門架式來支撐一樣，對廠房的結構單元也要有相應的考量，要考慮季節以及溫度的變化，所以柱間支撐的連接點要設置節點板，節點板的厚度也要通過詳細的計算來確定，如果遇到特殊情況，支撐桿的交叉點出現斷裂，就要對節點板進行加強處理，不論是鋼柱的連接還是具有支撐效果的節點板和鋼筋混凝土的連接點都要通過焊接進行加固，，而且要確保其承載力，保障其所具有的安全性能。

（三）門式剛架的節點設計分析

門式剛架節點主要包括三種方式，分別是斜梁與柱連接節點、柱基礎連接節點和斜梁與斜梁連接節點。首先，柱基礎的連接節點，主要采用平鉸形式的柱基礎。當然，相對于鉸接柱基礎只能傳遞軸力和剪力，剛性筑基還能承受額外額彎矩，所以剛性筑基形式也是經常被采用的形式之一，采用剛性柱基礎時，為了保證整體結構的效果，需要根據實際情況減少鋼架截面內力和柱頂移位。由于基礎需要承受相對較大的彎矩，采用平鉸柱基礎比較方便。若結構復雜或有特殊需要，則采用剛性柱基礎。其次，為了保證結構的堅固程度，需要使用高強螺栓端板對斜梁和柱體進行連接，還要從端板和高強螺栓的厚度考慮來保證剛度達到要求。

連接斜梁與柱時，一般采用的方式是對端板進行延伸，以多種形式對端板的布置進行確定。還要適當的加厚節點在斜梁下翼緣的連接處，保證整體的厚度和節點鑄鍛是相等的。斜梁和斜梁連接結構的連接形式主要有兩種。屋脊接縫和拼接點，

第一種可以把屋面坡度變化的問題從根本上解決掉;第二種則可以更好的選擇截面梁，行之有效的將大跨度斜梁運輸的問題進行解決。

結論：隨著社會的不斷發展，門式剛架結構也更加的完善，結構布置的相對簡單，而且施工周期性也很短，具備諸多的優勢，從而得到廣泛的運用，當然也存在著諸多的不足，這些都需要憑借人類的智慧來一一進行解決，促使其得到更好的發展道路。為了提高門式剛架輕型鋼結構的設計及應用水平，其實際存在的問題，有必要進行深入的分析，運用科學合理的方法，提高其設計水平，為鋼結構的發展奠定良好的基礎。

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