輕型門式剛架的設計分析

摘 要：隨著我國經濟的發展進步和鋼材料的大量應用，鋼結構設計在我國的工程設計中應用日漸廣泛，而輕型門式剛架本身所具有的許多優點及實用性逐漸被人們所關注。由于其結構性能好、造價低、應用范圍廣、施工速度快，因此它的設計分析值得廣大設計人員關注。

關鍵詞：鋼結構設計 輕型門式剛架 設計分析

中圖分類號：TU392 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）12（b）-0081-01

1 門式剛架的柱腳分析

輕型門式剛架柱腳的連接在結構當中一般采取兩種連接形式，分別為剛接和鉸接連接形式。剛接柱腳連接一般應用在門式剛架內設置有橋式吊車或風荷載較大、上部結構傳給柱腳的彎矩較大等結構中。之所以應用剛接柱腳原因是剛接柱腳具有可以較好的調節結構的抗側剛度，有效的節約鋼材的優點。但它也有不足之處，不足之處在于一旦采用剛接柱腳基礎的費用就相對提高，安裝及加工也相對復雜。普通的輕型門式剛架的柱腳一般都采用鉸接連接，柱腳和基礎間的彎矩較小，這時的柱腳構造也相對簡單，基礎的費用也相對較小，它的缺點就是所用材料較多，柱頂橫向水平變形較大。

規范中指出柱腳錨栓的材料一般取用Q235或Q345級鋼制成，錨栓長度也需嚴格符合國家標準規定，端部應留有足夠的錨固長度，如果沒有留設足夠錨固長度的條件時在端頭必須設置錨板用來滿足要求。在埋置螺栓時，一般情況應采用錨栓固定架來保證錨栓位置。

2 門式剛架的連接節點分析

輕型門式剛架結構一般在屋脊處、梁柱交接處常設置拼接節點，這是因為在這些位置上均有加大的彎矩剪力存在，我們在做工程設計建模和計算時都要對這部分內容進行認真分析，使節點強度和剛度達到規范要求的強節點弱構件的構造要求，同時要考慮到在運輸構件時的便捷性。

在鋼柱與鋼梁之間的連接上，端板應采用平放、豎放或是斜放等方式連接，盡量使端板和構件邊垂直連接。端板的連接應按其受到的最大內力進行計算，如果內力較小則應按照其承受的荷載一半計算。屋脊處連接及梁柱FlES4RyBQWTzt3o+hu6IiICtGjnUv3t0ZunbqmIJar8=處連接均應采用高強螺栓連接，其中的高強度螺栓應按受力及現場實際情況選用，布置高強螺栓時應E1HQ1XwkNl5b5XXCyOcKReCGi4Q30j9XsvUSe6BUn+M=對稱布置。門式剛架受拉區內翼緣中心與翼緣螺栓群中心接近，受壓區翼緣螺栓不宜少于兩排。

3 門式剛架支撐的分析

為了保證輕型門式剛架在安裝和使用的整體穩定性，提高結構的空間作用，因此采取措施減小屋架桿件平面外的計算長度，我們在設計中根據跨度、廠房高度及吊車重等因素來設置支撐系統。一般，在溫度分區段或施工分段區中分別設置獨立支撐體系；在布置了柱間支撐的開間的相應位置設置橫向水平支撐；當門式剛架的柱距較大時，為增強其穩定性應在適當位置處設置水平支撐；在剛架轉角處應沿結構長度方向設置屋面支撐。

4 門式剛架的類型分析

門式剛架按照跨度可分為單跨、雙跨及多跨剛架；按照形式分又可分為帶挑檐門式剛架和不帶挑檐的門式剛架；門式剛架按照放坡形式分又分為單面放坡和雙面放坡剛架。當門式剛架為雙跨時，根據現場實際情況又分為等高跨和高低不等高跨的門剛。

5 門式剛架圍護結構的分析

門式剛架的圍護結構采用冷彎薄壁型鋼檁條和壓型鋼板組成，外墻采用砌體或底部砌體上部輕質材料形式圍護。門式剛架屋面坡度一般采取1/20～1/8，在雨水量較大地區設計坡度宜采用較大值以滿足放坡需求。單層門式剛架輕型房屋屋面板一般采用帶隔熱層的板材。輕型門式剛架墻體為輕型墻體時，承受墻重的墻梁宜用冷彎薄壁型鋼梁，通常設計為簡支連續梁；它的大小和截面按設計選取，當為單側掛板時墻梁還應計算其強度和穩定性；門式剛架的隅撐就是用來提高門式剛架的穩定性的，同時也為剛架鋼梁下翼緣提供了側向支撐。剛架鋼梁的橫向水平支撐的內力，應根據縱向風荷載按支承于柱頂的水平桁架情況計算，支撐構件受拉或受壓的計算，應遵守門剛規范要求。

6 門式剛架的荷載、內力及變形計算分析

門式剛架結構計算時一般要收集兩種荷載：永久荷載和可變荷載，永久荷載包括結構的自重和懸掛在結構上的非結構構件吊頂、天窗的重量；可變荷載包括屋面活荷載、設計屋面板及施工和檢修時所產生的集中載荷、屋面雪荷載灰荷載、垂直于建筑物表面的風荷載等。在結構中考慮風荷載計算時要注意當檐口高度不大于房屋最小水平尺寸時，風荷載體形系數應按《門式剛架輕型房屋鋼結構技術規程》的規定計算。對于結構來講應認真考慮各結構構件的風荷載系數、吊車荷載及地震作用，這些對于結構計算十分重要。門式剛架荷載計算式應按照以下組合計算：（1）計算時雪荷載、屋面活荷載兩者不同時考慮取其中的較大值，當有屋面灰載時與前者較大值一同考慮；（2）檢修、施工時的集中荷載不與其它活荷載同時考慮；（3）當設計時風荷載和地震荷載同時存在時，應分別考慮到結構中計算。

門式剛架在進行內力分析時，通常取一榀剛架平面分析剛架最不利內力組合，一般選取梁端、梁跨、柱底、柱頂及柱牛腿處內力最不利時的截面進行計算。最常用的內力組合是：Nmax、Mmax及相應V；Nmax、Mmin及相應V；Nmin、Mmax及相應V；Nmin、Mmin及相應V。一般做內力分析時不考慮蒙皮效應的作用只把它作為安全儲能考慮。

7 結論

在輕型門式剛架的設計中，柱腳的分析、門式剛架連接節點的分析、支撐的分析等分析是設計分析中的重點，將這幾點有機的結合起來，就能更好的達到設計冶金工業廠房的經濟適用要求，更好的節約鋼材；因此，對輕型門式剛架進行設計分析是非常重要的，在以后的設計工作中我們要對此詳細認真研究。

參考文獻

[1]CECS102：2002，門式剛架輕型房屋鋼結構技術規程[S].

[2]GB50018-2002，冷彎薄壁型鋼結構技術規范[S].

[3]JB50205-2001，鋼結構工程施工質量驗收規范[S].