關(guān)于門式剛架輕鋼廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的相關(guān)問題研究

歐松濤

摘 ?要：因?yàn)殚T式剛架輕鋼廠房結(jié)構(gòu)具有輕便、安全和經(jīng)濟(jì)等特點(diǎn)，所以被廣泛用于工業(yè)、商業(yè)以及公共等領(lǐng)域當(dāng)中，不過由于門式剛架輕鋼廠房結(jié)構(gòu)的荷載較小、柱距較短、構(gòu)件較薄，為此門式剛架輕鋼廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)就非常的重要，在設(shè)計(jì)時(shí)必須注意各種問題，保證設(shè)計(jì)合理。因此，本文就著重對(duì)門式剛架輕鋼廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的相關(guān)問題展開了研究，并提出了解決的措施，希望給門式剛架輕鋼廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)帶來一些作用。

關(guān)鍵詞：門式剛架;輕鋼廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);問題研究

雖然門式剛架輕鋼廠房結(jié)構(gòu)具有很多的優(yōu)點(diǎn)，如結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、整體輕便、穩(wěn)定安全、空間較大等等，但是其問題也非常多，如荷載小、柱距短、構(gòu)件薄等等，所以在設(shè)計(jì)時(shí)不僅需要結(jié)合結(jié)構(gòu)力學(xué)以及鋼結(jié)構(gòu)理論，而且還要合理設(shè)計(jì)鉸接柱腳、搖擺柱、構(gòu)件截面寬厚比、連接極限承載力以及抗風(fēng)防震等等，以顯著增強(qiáng)門式剛架輕鋼廠房結(jié)構(gòu)的作用，保證門式剛架輕鋼廠房的穩(wěn)定性、實(shí)用性、安全性以及經(jīng)濟(jì)性等。

一、門式剛架輕鋼廠房結(jié)構(gòu)的布置要點(diǎn)

一般門式剛架輕鋼廠房結(jié)構(gòu)由主鋼架、支撐體系、次結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、維護(hù)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)以及輔助結(jié)構(gòu)系統(tǒng)等構(gòu)成。如果從運(yùn)營(yíng)環(huán)節(jié)以及功能需求的角度進(jìn)行劃分，可將門式剛架輕鋼廠房結(jié)構(gòu)分成很多種形式，主要有：?jiǎn)慰缡健㈦p跨式、多跨式、帶挑檐式以及單坡式等等。通常門式剛架輕鋼廠房結(jié)構(gòu)的布置要點(diǎn)主要如下：首先，要注意距和高度的平面布置。其次，要注意伸縮縫的布置。最后，要注意支撐體系的布置。通常設(shè)計(jì)布置和性能、屬性以及功能具有很大的關(guān)系，只有合理的布置才能保證門式剛架輕鋼廠房更加安全、實(shí)用。

二、門式剛架輕鋼廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的相關(guān)問題

（一）柱間支撐設(shè)計(jì)問題

在平面體系當(dāng)中，因?yàn)榭v向柱支撐和橫向連續(xù)梁不能設(shè)計(jì)在一個(gè)開間上，如果縱橫支撐體系使用的是圓鋼，就會(huì)缺少張緊裝置設(shè)計(jì);如果使用橋式掉車結(jié)構(gòu)，一旦支撐設(shè)計(jì)形式以及材料不合理，就會(huì)嚴(yán)重導(dǎo)致支撐體系失效，荷載降低;如果使用搖擺柱，一旦邊柱平面的長(zhǎng)細(xì)比不符合要求，則邊柱鋼架結(jié)構(gòu)和搖擺柱的支撐力就會(huì)降低，從而導(dǎo)致帶鋼架支撐體系剛度不夠。

（二）連接節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)問題

在設(shè)計(jì)柱腳和梁柱的時(shí)候，會(huì)運(yùn)用鉸接或者剛接的形式，但這些形式?jīng)]有考慮鋼架高度、風(fēng)力大小、吊車噸位以及功能屬性等方面，所以就導(dǎo)致了連接節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)問題。對(duì)于柱腳設(shè)計(jì)來說，當(dāng)存在多項(xiàng)荷載時(shí)，鉸約束對(duì)抗彎矩能力會(huì)變的很差，用鋼量會(huì)明顯不合理，當(dāng)土質(zhì)很差、面積很小時(shí)，會(huì)導(dǎo)致偏心彎矩極大，從而導(dǎo)致支撐體系的傳力路徑以及荷載能力嚴(yán)重不符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。對(duì)于梁柱設(shè)計(jì)來說，在計(jì)算架梁和柱高強(qiáng)度螺栓端板的時(shí)候，通常端板厚度根本不符合標(biāo)準(zhǔn)要求。為了使連接節(jié)點(diǎn)和計(jì)算模型較為符合，便引用了計(jì)算結(jié)果，導(dǎo)致端板的厚度比節(jié)點(diǎn)要小，由此導(dǎo)致高強(qiáng)螺栓的剛度嚴(yán)重不足，最終造成柱梁半剛性以及剛性的連接強(qiáng)度嚴(yán)重不夠。

（三）屋面活載取值及荷載組合設(shè)計(jì)問題

因?yàn)殚T式剛架輕鋼廠房結(jié)構(gòu)具有輕量型的特點(diǎn)，所以在設(shè)計(jì)的時(shí)候，會(huì)用到很多設(shè)計(jì)軟件，但是這些軟件均沒法于活載之上增加懸掛荷載工況，就會(huì)造成懸掛荷載被加進(jìn)恒載當(dāng)中，使得活載取值變得不合理，荷載組合設(shè)計(jì)不適當(dāng)。

三、門式剛架輕鋼廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題的解決措施

（一）柱間支撐設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)支撐體系的時(shí)候，應(yīng)當(dāng)考慮整體性和全局性，尤其是縱向支撐柱的布置，必須采用適當(dāng)?shù)倪B續(xù)梁支撐，并于連續(xù)梁的頂面設(shè)計(jì)橫向水平支撐，以確保縱橫支撐在同一開間中。因?yàn)閳A鋼側(cè)向支撐的剛度比較小，非常容易形成初始彎曲，所以在選用圓鋼的時(shí)候，為防止下垂及彎曲情況發(fā)生，就需要使用張緊裝置，以保證支撐一直處于張緊及提伸狀態(tài)。在設(shè)計(jì)橋式掉車結(jié)構(gòu)的時(shí)候，應(yīng)運(yùn)用型鋼，以能夠良好支撐縱向柱與連續(xù)梁。當(dāng)存在大噸位行車和大跨度的時(shí)候，要是不設(shè)計(jì)制動(dòng)桁架和制動(dòng)板，則吊車梁的上翼緣截面就會(huì)變大極大;要是設(shè)計(jì)制動(dòng)桁架和制動(dòng)板，則需減小吊車梁上翼緣的截面，同時(shí)兼作走道板，因此設(shè)不設(shè)計(jì)制動(dòng)桁架和制動(dòng)板，就需要計(jì)算考慮。在設(shè)計(jì)搖擺柱的時(shí)候，需要清楚門式剛架輕鋼邊柱構(gòu)建平面長(zhǎng)度系數(shù)和搖擺柱的關(guān)系，如果邊柱的應(yīng)力較小，而且長(zhǎng)細(xì)比不符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，則不可輕易改變邊柱截面，應(yīng)把部分搖擺柱變成上端或者下端的剛接形式，并減小連續(xù)搖擺柱的數(shù)量，以使長(zhǎng)細(xì)比合理。

（二）連接節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

根據(jù)相關(guān)規(guī)定，通常門式剛架的柱腳應(yīng)采用鉸接支承設(shè)計(jì)，常用平板支座，設(shè)計(jì)一對(duì)或者兩對(duì)地腳螺栓。如果廠房為5 t以上橋式吊車時(shí)，則應(yīng)采用剛接設(shè)計(jì)。在計(jì)算支撐內(nèi)力的時(shí)候，如果節(jié)點(diǎn)采用的是鉸接形式，則支撐應(yīng)考慮拉桿，并且支撐體系采用雙向布置，以顯著增強(qiáng)廠房的穩(wěn)定性和安全性，同時(shí)還要結(jié)合門式剛架輕鋼廠房結(jié)構(gòu)的高度以及荷載情況，要是風(fēng)荷載比較大時(shí)，則不可采用吊車裝置設(shè)計(jì);要是柱頂?shù)母叨纫约昂奢d較大，并且仍選用鉸接形式時(shí)，則需加大梁柱的截面面積以及鋼量，同時(shí)結(jié)合面積以及土質(zhì)情況，如果土質(zhì)比較差的話，并且偏心彎矩比較大時(shí)，則應(yīng)增大剛接的占地面積。由此可見，在設(shè)計(jì)門式剛架輕鋼廠房結(jié)構(gòu)的時(shí)候，必須考慮眾多因素，以采用最合理的設(shè)計(jì)形式。對(duì)于端板厚度計(jì)算來說，必須根據(jù)板區(qū)的計(jì)算公式展開，以合理可靠的計(jì)算，而且在計(jì)算以前，還應(yīng)考慮最大承受內(nèi)力以及最大彎矩等情況，如果內(nèi)力承受較低時(shí)，端板的最小承受能力不應(yīng)低于連接截面承載力的一半。對(duì)于受拉以及受剪螺栓強(qiáng)度驗(yàn)算來說，如果受拉翼緣的兩邊螺栓無法滿足承載力要求時(shí)，則應(yīng)當(dāng)增加螺栓，以使端板在有效承載力中計(jì)算出最佳的厚度，通常不應(yīng)低于16mm或連接螺栓直徑。

（三）屋面活載取值及荷載組合設(shè)計(jì)

通常屋面活載取值應(yīng)合理，其中，噴淋應(yīng)為0.15 KN/m2，空調(diào)管道應(yīng)為0.05KN/m2、燈具應(yīng)為0.05KN/m2、石膏天花板吊頂應(yīng)為0.15KN/m2。要是屋面懸掛設(shè)備比較多時(shí)，則懸掛聯(lián)系梁重量應(yīng)當(dāng)計(jì)在屋面恒載當(dāng)中。在荷載組合設(shè)計(jì)的時(shí)候，不可讓活荷載和雪荷載、風(fēng)荷載、地震荷載一同組合，當(dāng)恒載和風(fēng)荷載組合的時(shí)候，必須良好控制恒載，不可較大，一般恒載最好保持為1.0，以防止風(fēng)荷載和永久荷載相抵。

四、總結(jié)

通過上述內(nèi)容可知，門式剛架輕鋼廠房結(jié)構(gòu)是現(xiàn)階段工業(yè)、商業(yè)以及公共事業(yè)常用的建筑結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)不僅輕便，而且還安全，但是其設(shè)計(jì)還存在著很多的問題，會(huì)嚴(yán)重影響到門式剛架輕鋼廠房結(jié)構(gòu)的使用效果，所以為了使門式剛架輕鋼廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更加合理，便結(jié)合了運(yùn)營(yíng)環(huán)節(jié)以及功能需求，使得支撐體系布置、平面布置、連接節(jié)點(diǎn)布置以及荷載計(jì)算更加合理，讓門式剛架輕鋼廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更加完善和良好。

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