淺談門式剛架輕型鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

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1、淺談門式剛架輕型鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)摘要：本文介紹了門式剛架輕型鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，并就整個(gè)結(jié)構(gòu)體系的布置、單個(gè)構(gòu)件的設(shè)計(jì)要點(diǎn)、設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的一些問(wèn)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(jì) 中圖分類號(hào)：S611文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用越來(lái)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(jià)低、制作安裝簡(jiǎn)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(diǎn)深受用戶的歡迎市場(chǎng)需求不斷擴(kuò)大，目前我國(guó)國(guó)內(nèi)每年有上千萬(wàn)平方米的輕鋼建筑工程，主要用于輕型的廠房、倉(cāng)庫(kù)、體育館、展覽廳及活動(dòng)

2、房岸、加層建筑等。1、適用范圍及經(jīng)濟(jì)比較 門式剛架輕型鋼結(jié)構(gòu)房屋（以下簡(jiǎn)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(wú)橋式吊車或有起重量不大于20t的A1-A5級(jí)工作制橋式、梁式吊車或3t懸掛起重機(jī)的單層房屋。結(jié)合《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè)》（以下簡(jiǎn)稱《手冊(cè)》）及《輕型鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè)》（以下簡(jiǎn)稱《輕鋼手冊(cè)》）以及門式剛架標(biāo)準(zhǔn)圖集，門式剛架通常用于跨度9?36m,柱距6

3、?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(lè)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，門式剛架在經(jīng)濟(jì)上具有如下特點(diǎn): (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(duì)排架來(lái)說(shuō)剛架的檐口高度可以更低，也就是說(shuō)浪費(fèi)的空間較小。因?yàn)閷?shí)腹剛架沒(méi)有下弦桿和下弦支撐或系桿，所以人在室內(nèi)不會(huì)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(fèi)時(shí)間及人丁。但如果建筑房屋檐口較高(大于12m),則應(yīng)該通過(guò)計(jì)算比較排架與門式剛架的工程造價(jià)，以確定

4、結(jié)構(gòu)方案。 ⑵與網(wǎng)架比較雖然小跨度網(wǎng)架能大量減小梯條的用鋼量(因?yàn)橥ǔＧ闆r下小跨度網(wǎng)架的上弦節(jié)點(diǎn)間距會(huì)小于門式剛架的柱距)，但網(wǎng)架自身的造價(jià)和支撐網(wǎng)架的鋼柱造價(jià)又通常會(huì)高于門式剛架，所以在門式剛架適用跨度范圍內(nèi)門式剛架在工程造價(jià)方面會(huì)優(yōu)于網(wǎng)架。 (3)與框架結(jié)構(gòu)體系比較，門式剛架則更為經(jīng)濟(jì)。 2、材料選擇 (1)鋼材選用一般認(rèn)為，當(dāng)計(jì)算所需梁柱截面由強(qiáng)度控制時(shí)，可優(yōu)先選用較高強(qiáng)度等級(jí)的鋼材。但當(dāng)結(jié)構(gòu)山變形或穩(wěn)定控制時(shí)，則應(yīng)優(yōu)先選用較低強(qiáng)度等級(jí)的鋼材?！兑?guī)程》規(guī)定，門式剛架

5、、吊車梁和焊接的楝條、墻粱等構(gòu)件宜采用Q235B或Q345A及以上等級(jí)的鋼。實(shí)際上，當(dāng)Q235附加冷彎試驗(yàn)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壞境和動(dòng)荷載較大的結(jié)構(gòu)。 (2)焊接材料選用設(shè)計(jì)者一般只需根據(jù)母材的種類選擇與其匹配的相同等級(jí)焊條或焊絲、焊劑即可，無(wú)需給出具體的牌號(hào)。但直接承受動(dòng)力荷載的焊接連接或重耍的厚板焊接宜選用低氫型焊條，如E4315、E4316、E5015、E5016等。 （3）螺栓選用対于鋼結(jié)構(gòu)主材的連接，一般采用高強(qiáng)度螺栓（8.8級(jí)或10.9級(jí)）。應(yīng)該注

6、意，設(shè)計(jì)中僅指左螺栓的性能等級(jí)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，人六角頭或扭剪型高強(qiáng)度螺栓都可以用于這兩種連接，不能混淆兩個(gè)概念。 3、確定結(jié)構(gòu)形式，選擇經(jīng)濟(jì)的設(shè)計(jì)方案 CECS102-2002中規(guī)定門式剛架輕型鋼結(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(guò)此規(guī)定時(shí)，應(yīng)設(shè)置伸縮縫。當(dāng)遇到超長(zhǎng)、超寬的輕鋼結(jié)構(gòu)時(shí)，不僅應(yīng)設(shè)置伸縮縫和相應(yīng)的支撐加強(qiáng)房屋的整體剛度，還應(yīng)注意考慮屋面排水耍求（屋面坡度不應(yīng)小于5%）,防止屋面板長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)引起的滲漏

7、問(wèn)題以及房屋通風(fēng)采光問(wèn)題。 通常的經(jīng)濟(jì)用鋼跨度和剛架間距，是僅從總用鋼量最少的角度來(lái)討論的。無(wú)橋式吊車和懸掛吊車時(shí)，剛架的經(jīng)濟(jì)跨度約為21m~24m,大于36ni就不經(jīng)濟(jì)了；當(dāng)有橋式吊車時(shí)，其經(jīng)濟(jì)跨度大概在30m?34m之間。有橋式吊車時(shí)的經(jīng)濟(jì)跨度反而大丁無(wú)橋式吊車時(shí)的經(jīng)濟(jì)跨度，主耍是因?yàn)榈踯嚵旱挠娩摿吭谥鹘Y(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?5?5為宜。無(wú)橋式吊車時(shí)，剛架間距以7.5m

8、~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6m?7.5m為宜。 4、跨度與柱距的選擇 門式剛架的跨度宜采用9-36n）,門式剛架的平均高度宜采用4?5?9m,當(dāng)有橋式吊車時(shí)不宜大于12m,H式剛架的柱距宜采用6?9m。筆者認(rèn)為規(guī)范中門式剛架跨度和柱距的規(guī)定是從經(jīng)濟(jì)的角度來(lái)考慮的。相關(guān)資料顯示,一般情況下，當(dāng)柱高、荷載一定時(shí)，適當(dāng)加大跨度，剛架的