門式剛架結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)注意的問題

摘 要:簡要介紹門式剛架結(jié)構(gòu)在設(shè)計過程中應(yīng)注意的問題及部分構(gòu)件的設(shè)計方法。

關(guān)鍵詞:門規(guī)抗震措施支撐系統(tǒng)材料長度系數(shù)涂料

中圖分類號:TU3文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1674-098X(2011)05(b)-0099-01

門式剛架結(jié)構(gòu)作為一種新型的輕型結(jié)構(gòu)形式在工業(yè)生產(chǎn)以日常生活中得到廣泛的應(yīng)用。門架結(jié)構(gòu)的建筑物根據(jù)跨數(shù)來分，可以分為單跨、雙跨、或多跨的單雙坡門式剛架，同時可以依據(jù)業(yè)主的需要建成帶挑檐或毗屋的結(jié)構(gòu)形式，兼顧通風(fēng)和采光的要求時可以設(shè)置通風(fēng)天窗和采光帶等。

1 《門規(guī)》的適用范圍

目前國內(nèi)設(shè)計門剛所采用的規(guī)范為《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》CECS 102:2002[1]。上述規(guī)范有其特定的使用范圍:(1)具有輕型屋蓋及墻體的建筑。輕型屋蓋和墻體要求重量輕，同時其蒙皮作用所產(chǎn)生的剛度有利于增強整體房屋的整體性，增加建筑物的整體剛度。(2)門式剛架的跨度不應(yīng)過大，一般不應(yīng)超過36m，檐口高度不超過15m。上述數(shù)據(jù)只是從經(jīng)濟上來考慮，如果跨度過大或檐口高度過高，結(jié)構(gòu)的整體剛度不易保證，即使采取多種措施，其提高的程度也不是很大。在這種情況下，采用門式剛架就不經(jīng)濟，應(yīng)考慮其他的結(jié)構(gòu)形式。(3)輕、中級工作制的橋式吊車起重量不大于20t，懸掛式起重機不大于3t。(4)門式剛架的構(gòu)件截面很薄，如果環(huán)境有強腐蝕性，那么應(yīng)考慮其他的結(jié)構(gòu)形式。(5)如果結(jié)構(gòu)底部為鋼框架，頂部為門式剛架的混合結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)類型已經(jīng)超出了《規(guī)范》的應(yīng)用范圍，這時，應(yīng)將門剛與下部結(jié)構(gòu)整體分析，充分考慮下部結(jié)構(gòu)對門架的影響，合理分析受力，利用《門規(guī)》[1]及《鋼規(guī)》[2]進(jìn)行截面的設(shè)計。

2 鋼材的合理選擇

設(shè)計文件中應(yīng)對鋼材的品種、強度等級、質(zhì)量等級及鋼材所采用的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)明確提出。鋼材的強度等級為結(jié)構(gòu)計算的重要數(shù)據(jù)，在此不再敘述，鋼材的質(zhì)量等級也是影響結(jié)構(gòu)性能的重要影響因素。質(zhì)量等級A、B、C、D、E是根據(jù)鋼材在不同溫度下的抗沖擊韌性來劃分的。根據(jù)《鋼規(guī)》[2]的第3.3.4條的規(guī)定，對于需要演算疲勞的鋼構(gòu)件，在不同的工作溫度下，鋼材應(yīng)有相應(yīng)的沖擊韌性保證值，它是選擇鋼材質(zhì)量等級的依據(jù)。對于處于寒冷和嚴(yán)寒的北方地區(qū)，處于室外環(huán)境下承受重復(fù)荷載的鋼結(jié)構(gòu)，鋼材的質(zhì)量等級至少為C級。

3 圍護(hù)材料的選擇

門式剛架廠房可選擇的維護(hù)結(jié)構(gòu)材料很多，目前市場上可供選擇的材料有:壓型鋼板、太空板、石棉水泥波形瓦、加氣混凝土屋面板、磚砌體等幾種材料。規(guī)范[1]對結(jié)圍護(hù)材料的使用有一些限制，有當(dāng)抗震設(shè)防烈度不高于6度時，可采用輕型鋼墻板或砌體;當(dāng)抗震設(shè)防烈度為7度、8度時，可采用輕型鋼墻板或非嵌砌砌體;當(dāng)抗震設(shè)防烈度為9度時，宜采用輕型鋼墻板或與柱柔性連接的輕質(zhì)墻板。在平時的使用過程中，以壓型鋼板的使用最為廣泛。壓型鋼板可以采用單層鋼板承重，當(dāng)有保溫隔熱要求是，可以在兩層鋼板之間增加一層保溫材料來滿足要求。

4 地震作用參與的組合起控制作用時，門架應(yīng)采取相應(yīng)的抗震措施

當(dāng)結(jié)構(gòu)的受力受地震作用控制時，結(jié)構(gòu)應(yīng)采取抗震措施。《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》[3]的規(guī)定只適用于一般的單層鋼結(jié)構(gòu)廠房的規(guī)定，不適用單層輕型鋼結(jié)構(gòu)廠房。不過，在《門規(guī)》中有相應(yīng)的規(guī)定。

(1)柱間支撐應(yīng)采用角鋼制作，支撐與水平面得夾角應(yīng)在 35°～55°之間。支撐與柱的連接應(yīng)采用節(jié)點板，其設(shè)計應(yīng)按照《鋼規(guī)》的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行。支撐與柱的交點應(yīng)匯于柱底板，若不滿足要求，設(shè)計時，應(yīng)考慮支撐對柱產(chǎn)生的附加彎矩。

(2)地腳螺栓不應(yīng)小于M24，錨固長度不小于25d(d為錨栓直徑)，當(dāng)柱腳為設(shè)計為鉸接時，可采用一對或兩對螺栓;當(dāng)設(shè)計為剛接時，柱腳板下應(yīng)設(shè)置抗剪鍵及調(diào)平螺母。

5 屋面水平支撐及柱間支撐的布置

(1)屋面橫向水平支撐應(yīng)布置在每個溫度區(qū)間的端開間，但有時為廠房通風(fēng)需要在屋面設(shè)置天窗或氣樓，這時為保證天窗或氣樓的穩(wěn)定性，屋面的橫向水平支撐應(yīng)與天窗的支撐處于同一開間之內(nèi)，保證廠房的整體性。這時，在端開間應(yīng)設(shè)置剛性系桿，保證風(fēng)荷載的傳遞。

(2)柱間支撐應(yīng)與屋面水平支撐設(shè)置在同一開間之內(nèi)，保證廠房的整體剛度。

(3)當(dāng)每個溫度區(qū)間的屋面處于不同高度時，為保證同一高度屋面的整體性，其屋面支撐系統(tǒng)應(yīng)獨立設(shè)置，保證各自的整體性。

(4)結(jié)構(gòu)的縱向水平力應(yīng)由柱間支撐承受，同一柱列的柱間支撐按剛度均勻受力，所以在布置支撐時，不同剛度的支撐不應(yīng)布置在同一柱列之內(nèi)。

6 當(dāng)?shù)撞繛榭蚣?，頂層為門架時，邊柱計算長度系數(shù)的確定

底部為框架頂層為門架的結(jié)構(gòu)，為超限結(jié)構(gòu)，設(shè)計時不能單純的按照《門剛》或者《鋼規(guī)》來設(shè)計。底層框架結(jié)構(gòu)的邊柱既是框架柱，同時還是門架柱。在確定其長度系數(shù)時，應(yīng)該格外注意。(1)將底層框架柱及頂層門架柱按照《鋼規(guī)》的線剛度比法計算;(2)將底層框架刪除，單獨計算門架柱的長度計算;(3)取兩次計算結(jié)果的最大值最為頂層門架柱的計算長度系數(shù)。

7 門式鋼梁平面外計算長度的確定及規(guī)范的選擇

門式鋼梁一般為楔形截面，其截面變化的依據(jù)為斜梁彎矩圖。斜梁的平面外的計算長度一般按照屋面水平支撐點距離或隅撐的距離來確定。屋面斜梁進(jìn)行截面計算時，應(yīng)選擇《門規(guī)》來設(shè)計截面，如果選擇《鋼規(guī)》，無論斜梁截面如何變化，規(guī)范均不做穩(wěn)定計算。原因在于《鋼規(guī)》中只計算等截面的構(gòu)件。

8 檁條兼做剛性系桿的設(shè)計

兼做剛性系桿的檁條一般采用雙檁條，檁條之間用綴板連接，該檁條除了承受屋面?zhèn)鱽淼乃郊柏Q向荷載外，同時還承擔(dān)由山墻傳來的縱向風(fēng)荷載，所以在計算時該檁條應(yīng)按壓彎構(gòu)件設(shè)計，長細(xì)比λ≤180。

9 鋼結(jié)構(gòu)防腐涂料的選擇

鋼結(jié)構(gòu)防腐涂料的選擇應(yīng)注意以下幾點:(1)應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)所處的使用條件，根據(jù)腐蝕介質(zhì)的特點(如氣相腐蝕、液相腐蝕)，建筑物所處的環(huán)境特點(干燥、潮濕)的條件來選擇涂料的品種。同時，如果腐蝕介質(zhì)呈酸性或堿性時，應(yīng)選擇耐酸性或耐堿性較好的涂料。(2)應(yīng)考慮施工的便利性。涂料的施工方法不一致，對施工的要求也不一樣，有的涂料適宜噴涂、有的適宜刷涂。設(shè)計在選擇涂料的品種時，應(yīng)盡量選擇那些便于噴涂的冷固型的涂料。

10 結(jié)語

門式剛架是一種重要的結(jié)構(gòu)形式，其設(shè)計的成功與否，直接關(guān)系到建筑的安全和使用。通過本文的簡要陳述，介紹了其在設(shè)計中需要注意的問題及一些處理方法，使結(jié)構(gòu)設(shè)計的更加合理，發(fā)揮其應(yīng)有的作用。

參考文獻(xiàn)

[1]門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程.CECS 102:2002.

[2]鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范.GB 50017-2003.