淺議門式剛架輕型鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計

1、淺議門式剛架輕型鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計摘要：本文介紹了門式剛架輕型鋼結(jié)構(gòu)的特點， 并就整個結(jié)構(gòu)體系的布置、單個構(gòu)件的設(shè)計要點、設(shè)計中應(yīng) 注意的一些問題做了系統(tǒng)闡述。關(guān)鍵詞：門式剛架、輕型鋼結(jié)構(gòu)、設(shè)計&#160；中圖分類號：s611文獻標(biāo)識碼：a隨著我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展，鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用越來越廣泛。 門式剛架是典型的輕型鋼結(jié)構(gòu)，因其用鋼省、造價低、制作 安裝簡便、工期短、適用范圍廣泛、外形美觀、可以拆遷等 一系列優(yōu)點深受用戶的歡迎市場需求不斷擴大，目前我國國 內(nèi)每年有上千萬平方米的輕鋼建筑工程，主要用于輕型的廠 房、倉庫、體育館、展覽廳及活動房屋、加層建筑等。1、適用范圍及經(jīng)濟比較&#160；門式

2、剛架輕型鋼結(jié)構(gòu)房 屋（以下簡稱為“門式剛架”）通常由基礎(chǔ)、剛架、支撐系統(tǒng)、 屋面及墻面標(biāo)條和拉條以及壓型鋼板屋面板組成，根據(jù)門 規(guī)cecs102-2002規(guī)定門式剛架可用于單跨或多跨承重， 具有輕型屋蓋和輕型或砌體外墻、無橋式吊車或有起重量不 大于20t的ala5級工作制橋式、梁式吊車或3t懸掛起重 機的單層房屋。結(jié)合鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計手冊（以下簡稱手冊） 及輕型鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計手冊（以下簡稱輕鋼手冊）以及門 式剛架標(biāo)準(zhǔn)圖集，門式剛架通常用于跨度936m,柱距6 9m,設(shè)有吊車起重量較小的單層工業(yè)房屋或公共建筑，特別 是在超市、娛樂體育設(shè)施、車站候車室等大跨度公共建筑中 尤為適用。與其他結(jié)構(gòu)形式比較，門式剛

3、架在經(jīng)濟上具有如 下特點：&#160； (1)與排架比較同等跨度及荷載情況下，雖然前者的用鋼量大于后者， 但相對排架來說剛架的檐口高度可以更低，也就是說浪費的 空間較小。因為實腹剛架沒有下弦桿和下弦支撐或系桿，所 以人在室內(nèi)不會產(chǎn)生壓抑感，且排架體系支撐系統(tǒng)較復(fù)雜， 制作和安裝均浪費時間及人工。但如果建筑房屋檐口較高 (大于12m),則應(yīng)該通過計算比較排架與門式剛架的工程造 價，以確定結(jié)構(gòu)方案。&#160； (2)與網(wǎng)架比較雖然小跨度網(wǎng)架能大量減小標(biāo)條的用鋼量(因為通常情 況下小跨度網(wǎng)架的上弦節(jié)點間距會小于門式剛架的柱距)， 但網(wǎng)架自身的造價和支撐網(wǎng)架的鋼柱造價又通常會高于門

4、式剛架，所以在門式剛架適用跨度范圍內(nèi)門式剛架在工程造 價方面會優(yōu)于網(wǎng)架。&#160； (3)與框架結(jié)構(gòu)體系比較，門式 剛架則更為經(jīng)濟。&#160；2、材料選擇&#160；(1)鋼材選用一般認為，當(dāng)計算所需梁柱截面由強度控制時，可優(yōu)先 選用較高強度等級的鋼材。但當(dāng)結(jié)構(gòu)由變形或穩(wěn)定控制時， 則應(yīng)優(yōu)先選用較低強度等級的鋼材。規(guī)程規(guī)定，門式剛 架、吊車梁和焊接的標(biāo)條、墻粱等構(gòu)件宜采用q235b或q345a 及以上等級的鋼。實際上，當(dāng)q235附加冷彎試驗合格的保 證及核算碳含量滿足要求后，可以用于不承受低溫環(huán)境和動 荷載較大的結(jié)構(gòu)。&#160； (2)焊接材料選用設(shè)計者一

5、般只需根據(jù)母材的種類選擇與其匹配的相同 等級焊條或焊絲、焊劑即可，無需給出具體的牌號。但直接 承受動力荷載的焊接連接或重要的厚板焊接宜選用低氫型 焊條，如 e4315、e4316、e5015、e5016 等。&#160； (3)螺 栓選用對于鋼結(jié)構(gòu)主材的連接，一般采用高強度螺栓(8. 8級 或10. 9級)。應(yīng)該注意，設(shè)計中僅指定螺栓的性能等級和 連接材料的摩擦系數(shù)即可。承壓型或摩擦型只是抗剪連接的 兩種形式，大六角頭或扭剪型高強度螺栓都可以用于這兩種 連接，不能混淆兩個概念。&#160；3、確定結(jié)構(gòu)形式，選擇 經(jīng)濟的設(shè)計方案&#160； cecs102-2002中規(guī)定

6、門式剛架輕型 鋼結(jié)構(gòu)房屋的縱向溫度區(qū)段不大于300m,橫向溫度區(qū)段不大 于150m,當(dāng)超過此規(guī)定時，應(yīng)設(shè)置伸縮縫。當(dāng)遇到超長、超 寬的輕鋼結(jié)構(gòu)時，不僅應(yīng)設(shè)置伸縮縫和相應(yīng)的支撐加強房屋 的整體剛度，還應(yīng)注意考慮屋面排水要求(屋面坡度不應(yīng)小 于5%),防止屋面板長度過長引起的滲漏問題以及房屋通風(fēng) 采光問題。&#160；通常的經(jīng)濟用鋼跨度和剛架間距，是僅 從總用鋼量最少的角度來討論的。無橋式吊車和懸掛吊車 時，剛架的經(jīng)濟跨度約為21m24m,大于36m就不經(jīng)濟了； 當(dāng)有橋式吊車時，其經(jīng)濟跨度大概在30m34m之間。有橋 式吊車時的經(jīng)濟跨度反而大于無橋式吊車時的經(jīng)濟跨度，主 要是因為吊車梁的用

7、鋼量在主結(jié)構(gòu)（剛架與吊車梁）中所占 比重隨剛架跨度增加而減少。門式剛架的間距通常采用6m, 7. 5m, 9m, 12m等，大跨度剛架宜采用大間距，跨度與間距 的比一般以3.55為宜。無橋式吊車時，剛架間距以7.5m 9m為宜，有橋式吊車或較大的懸掛荷載的單層門式剛架，剛 架間距以6m7.5m為宜。&#160；4、跨度與柱距的選擇&#160； 門式剛架的跨度宜采用9-36m,門式剛架的平均高度宜采用 4. 59m,當(dāng)有橋式吊車時不宜大于12m,門式剛架的柱距 宜采用69m。筆者認為規(guī)范中門式剛架跨度和柱距的規(guī)定 是從經(jīng)濟的角度來考慮的。相關(guān)資料顯示，一般情況下，當(dāng) 柱高、荷載一

8、定時，適當(dāng)加大跨度，剛架的用鋼量增加不太 明顯，但節(jié)省空間，基礎(chǔ)造價低，綜合效益較為可觀。相關(guān) 資料顯示，當(dāng)檐高6m、柱距為7. 5m,荷載情況完全一致下, 跨度在1830m之間的剛架單位用鋼量（q235 一 b）為18 28kg/m2,當(dāng)跨度在2148m之間的剛架單位用鋼量為25 40kg / m2,當(dāng)檐高為12m、跨度超過48m時宜采用多跨剛架（中 間設(shè)置搖擺柱），其用鋼量較單跨剛架節(jié)約18%左右，因此 設(shè)計門式剛架時應(yīng)根據(jù)具體要求選擇較為經(jīng)濟的跨度，不宜 盲目追求大跨度。剛架的間距與剛架的跨度、屋面荷載、標(biāo) 條形式等因素有關(guān)，當(dāng)剛架跨度較小時，選用較大的間距， 會增加橈條的用鋼量是不經(jīng)濟的。隨著柱距的增大，剛架的 用鋼量是逐漸下降的，但當(dāng)柱距增大到一定數(shù)值后，剛架用 鋼量隨著柱距的增大下降的幅度較為平緩，而其他如標(biāo)條、 吊車梁、墻梁的用鋼量會隨著柱距的增大而增大，就房屋的 總用鋼量而言，隨著柱距的增大先下降而后又上升。因此， 在一定條件下門式剛架存在著一最優(yōu)間距，下表列出在一般 情