輕型鋼結(jié)構(gòu)門式剛架廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計探討

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1、輕型鋼結(jié)構(gòu)門式剛架廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計探討閆平中國寰球工程公司華北規(guī)劃設(shè)計院【摘要】門式剛架輕型鋼結(jié)構(gòu)由于其在廠房的設(shè)計與構(gòu)造中優(yōu)點突出，受到了廣泛的應(yīng)用，本文基于多年的工作經(jīng)驗首先對門式剛架輕型鋼結(jié)構(gòu)的認識做了簡單的介紹，然后闡述了輕型鋼結(jié)構(gòu)門式剛架廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計工作的要點?！娟P(guān)鍵詞】輕型鋼結(jié)構(gòu)門式剛架結(jié)構(gòu)設(shè)計中圖分類號：S611文獻標識碼：A文章編號：輕型門式剛架結(jié)構(gòu)體系是近年來發(fā)展起來的新型結(jié)構(gòu)體系，目前常用Ｈ型鋼截面門式剛架為主的橫向承重結(jié)構(gòu)和縱向由冷彎成型的檁條、墻梁、墻柱、屋面板、墻板及各支撐體系等組成的輕鋼建筑物。這類結(jié)構(gòu)體系質(zhì)量輕，機械化程度高，施工周期短，綜合經(jīng)濟效益

2、高，柱網(wǎng)布置比較靈活。一、門式剛架輕型鋼結(jié)構(gòu)概述門式剛架輕型鋼結(jié)構(gòu)是單層工業(yè)廠房中一種常見的結(jié)構(gòu)型式。特別是近十多年來，隨著我國經(jīng)濟建設(shè)的迅速發(fā)展"由于生產(chǎn)的需要，這類結(jié)構(gòu)以其用鋼量低，重量輕，造價低，適用范圍廣等優(yōu)點而獲得廣泛的應(yīng)用。不僅國外的輕鋼生產(chǎn)廠家紛紛將整套的廠房結(jié)構(gòu)體系推向國內(nèi)市場，國內(nèi)的輕鋼生產(chǎn)廠家：設(shè)計單位也紛紛轉(zhuǎn)向這類結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)和設(shè)計。這類結(jié)構(gòu)體系的最大特點就是重量輕，主要體現(xiàn)在如下幾個方面：（1）剛架自重輕：在門式剛架結(jié)構(gòu)中，尤以焊接工字形截面實腹剛架應(yīng)用最為廣泛。由于截面簡單，受力性能好，腹板寬厚比限值較大（有時達150——200），既采用等截面亦采用變

3、截面形式。（2）輕質(zhì)高強屋面和屋面材料：如各種型式的壓型鋼板；對需要保溫的廠房則可采用夾芯保溫板；無螺釘孔的鎖縫槽型板（或加保溫層）等。（3）薄壁型鋼檁條和墻架梁：高度可達300mm，厚度最大僅為3.0mm，適用柱矩可達9——12m.由于廠房系統(tǒng)的自重大為降低，當跨度較大且吊車噸位較大，水平風(fēng)荷載并未因自重的降低而減小，結(jié)果造成廠房結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)垂直反力過小而彎矩較大，即基礎(chǔ)偏心距過大，給基礎(chǔ)設(shè)計造成很大困難。以下就對門式鋼架設(shè)計做簡單的分析。二、門式剛架設(shè)計1、門式剛架的形式門式剛架的形式有單脊單坡、單脊雙坡多跨和多脊多坡等形式，必要時也可采取帶挑檐和毗屋的形式。門式剛架的橫梁一

4、般為變截面，剛架柱則根據(jù)建筑物的跨度、高度、荷載大小及荷載種類可采取變截面或等截面。設(shè)有橋式吊車時，柱采用等截面構(gòu)件。門式剛的柱腳一般設(shè)計成鉸接，可簡化柱腳構(gòu)造，降低對基的要求，減少基礎(chǔ)造價。但當設(shè)有橋式吊車，并對側(cè)向剛度有嚴格要求時，柱腳則應(yīng)設(shè)計為剛接。當剛度能夠足使用要求時，門式剛架的中間柱上端可與橫梁鉸成為搖擺柱。門式剛架的構(gòu)件一般采用實腹焊接工字截面或熱軋H型鋼，變截面可以采取改變截面高度變腹板厚度或者改變翼緣厚度和寬度的方式。截面的化主要根據(jù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力變化而定，充分發(fā)揮材料的用。2、門式剛架受力分析考慮到計算時假設(shè)屋面活載是滿布的，如荷載取過大，則安全度較大，用鋼量

5、也增大，規(guī)程Ⅰ規(guī)定:當用壓型鋼板輕型屋面時，屋面豎向均布活荷載的標(按水平投影面積計算)應(yīng)取0.5kN/m2，包括計算屋板、檁條，但對受荷載水平投影面積大于60m2的鋼屋構(gòu)件，屋面豎向均布活荷載的標準值可不小0.3kN/m2。荷載效應(yīng)組合應(yīng)符合下列原則：（1）屋面均布活荷載不與雪荷載同時考慮，應(yīng)取兩中較大值；（2）積灰荷載與雪荷載或屋面均布活荷載中的較值同時考慮；（3）施工或檢修集中荷載不與屋面材料或檁條自以外的其他荷載同時考慮；（4）多臺吊車的組合應(yīng)符合現(xiàn)行國家標準《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB5009-2012的規(guī)定的定；（5）風(fēng)荷載不與地震作用同時考慮。3、節(jié)點設(shè)計門式剛架斜

6、梁與柱的連接可采用端板豎放、端板平放和端板斜放三種形式。斜梁拼接時宜使端板與構(gòu)件邊緣垂直。端板連接應(yīng)按所受最大內(nèi)力設(shè)計。當內(nèi)力較小時，應(yīng)按能承受不小于較小被連接截面承載力的一半設(shè)計。主剛架構(gòu)件的連接應(yīng)采用高強度螺栓，吊車梁與制動梁的連接宜采用摩擦型高強度螺栓，通常選用M16～M24。吊車梁與剛架連接處宜設(shè)長圓孔。檁條與剛架斜梁以及墻梁與柱的連接常采用M12普通螺栓。端板連接的螺栓應(yīng)成對地對稱布置，在受拉翼緣和受壓翼緣的內(nèi)外兩側(cè)均應(yīng)設(shè)置，并宜使每個翼緣的螺栓群中心與翼緣的中心重合或接近。螺栓中心至翼緣板表面的距離應(yīng)滿足擰緊螺栓時的施工要求，不宜小于35mm。螺栓端距不應(yīng)小于2倍

7、螺栓孔徑。門式剛架受壓翼緣的螺栓不宜少于兩排。當受拉翼緣兩側(cè)各設(shè)一排螺栓尚不能滿足承載力要求時，可在翼緣內(nèi)側(cè)增設(shè)螺栓，其間距可取75mm，且不小于3倍孔徑。與斜梁端板連接的柱翼緣部分應(yīng)與端板等厚度。當端板上兩對螺栓間的最大距離大于400mm時，應(yīng)在端板的中部增設(shè)一對螺栓。同時受拉和受剪的螺栓，應(yīng)驗算螺栓在拉、剪共同作用下的強度。4、檁條、墻梁及拉條門式剛架輕型鋼結(jié)構(gòu)廠房中的檁條和墻梁一般采用高效經(jīng)濟的實腹式帶卷邊C形和Z形冷彎薄壁型鋼，其優(yōu)點是截面回轉(zhuǎn)半徑和慣性矩相對較大，整體剛度較好，能夠充分發(fā)揮材料