門式剛架輕型鋼結(jié)構(gòu)房屋設(shè)計(jì)探索

摘 要：近年來(lái)，門式剛架輕型鋼結(jié)構(gòu)房屋在我國(guó)城市建設(shè)中快速發(fā)展起來(lái)，而門式剛架輕型鋼結(jié)構(gòu)房屋具有內(nèi)部跨度大而且構(gòu)造較為簡(jiǎn)單，外觀簡(jiǎn)潔、美觀，柱網(wǎng)布置十分靈活，配件生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化等優(yōu)點(diǎn)，使其已在體育場(chǎng)館、各類工業(yè)廠房、機(jī)庫(kù)、倉(cāng)庫(kù)、超市、會(huì)議中心等大型的公共建筑中廣泛應(yīng)用，而且對(duì)于地基承載力比較低、缺少水泥和砂石等建材的地區(qū)或者地震區(qū)域特別適用。本文針對(duì)門式剛架輕型結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式、結(jié)構(gòu)布置及設(shè)計(jì)注意等幾點(diǎn)進(jìn)行歸納總結(jié)。

關(guān)鍵詞：門式；剛架；輕型；鋼結(jié)構(gòu)；房屋；設(shè)計(jì)；形式；布置；要點(diǎn)

門式剛架輕型鋼結(jié)構(gòu)房屋具有施工速度快、建筑造型美觀和造價(jià)低廉等優(yōu)點(diǎn)，使得它在工業(yè)建筑以及民用建筑中獲得了廣泛的應(yīng)用。本人通過(guò)學(xué)習(xí)及結(jié)合相關(guān)材料對(duì)門式輕型鋼結(jié)構(gòu)房屋設(shè)計(jì)相關(guān)問(wèn)題展開幾點(diǎn)簡(jiǎn)單的探討和總結(jié)。

一、門式剛架的結(jié)構(gòu)形式

門式剛架也可稱為山形門式剛架，有著多種多樣的結(jié)構(gòu)形式。根據(jù)以下原則可以對(duì)其進(jìn)行分類：①按其屋面坡向劃分：多脊多坡、單脊雙坡與單脊單坡；②按其跨度可以劃分：?jiǎn)慰缍葎偧堋㈦p跨度剛架和多跨度剛架；③按其結(jié)構(gòu)用材劃分：有鋼管、薄壁型鋼和普通型鋼；④按其截面形式劃分：有變截面與等截面；⑤按其構(gòu)件體系劃分：可分為格構(gòu)式與實(shí)腹式。在民用房屋以及單層工業(yè)鋼的廠房結(jié)構(gòu)中經(jīng)常使用的是單坡或雙坡的門式剛架，跨度采用單跨度或者多跨度均可。構(gòu)建廠房時(shí)使用這種剛架建設(shè)可根據(jù)采光、通風(fēng)等方面的需要設(shè)置天窗架、通風(fēng)口以及采光帶等，目前國(guó)內(nèi)最大的單跨剛架已達(dá)到72 m。多跨度剛架在跨度相同的條件下，單脊雙坡剛架的用鋼量與多脊多坡剛架的用鋼量相差無(wú)幾，但由于多脊多坡剛架自身存在的內(nèi)天溝很容易會(huì)導(dǎo)致堆雪或者滲漏等問(wèn)題的發(fā)生，反而長(zhǎng)坡壓型的鋼板屋面的排水能力及效果相對(duì)較好，所以經(jīng)常會(huì)將廠房的屋面構(gòu)建成單脊大雙坡。倘若在單脊雙坡多跨度剛架的廠房中并未設(shè)有橋式吊車，并且風(fēng)荷載較小、剛架柱也較低的時(shí)候，應(yīng)采用中柱為兩端進(jìn)行鉸接的搖擺柱，由于搖擺柱與抵抗側(cè)向力無(wú)關(guān)，所以可以使用比較小的截面，使得中間梁與搖擺柱連接位置的構(gòu)造越發(fā)簡(jiǎn)單化，對(duì)其的安裝與制作更為方便。但若設(shè)有橋式吊車時(shí)，為了能增加剛架的側(cè)向剛度，中柱采用兩端剛接的方式比較宜適。

二、門式購(gòu)回的結(jié)構(gòu)布置

1 門式剛架布置

1.1跨度指的是剛架柱橫向之間的距離大小，以9.0-36.0m為佳，最好使用3m作為模數(shù)，但關(guān)鍵時(shí)也可以不被模數(shù)所限制。

1.2高度指的是地坪至斜梁軸線（斜梁軸線可取斜梁上表面與通過(guò)變截面梁段的最小端中心相平行的軸線）與柱的軸線（柱的軸線可取通過(guò)柱的較小端中心的縱向軸線）交點(diǎn)的高度，以4.5-9.0m為佳，若設(shè)有橋式吊車時(shí)該高度不宜超過(guò)12m。門式剛架的高度應(yīng)根據(jù)室內(nèi)實(shí)際凈高來(lái)確定，若廠房?jī)?nèi)設(shè)有吊車則應(yīng)該根據(jù)軌頂標(biāo)高及吊車的凈空標(biāo)準(zhǔn)來(lái)確定。

2 檀條和墻梁布置

屋面的檀條一般按等間距進(jìn)行布置，但在屋脊處為了防止屋面板外伸的寬度過(guò)長(zhǎng)（應(yīng)小于 200 mm），就應(yīng)該沿著屋脊的兩側(cè)各布置一道檀條，并且為了能更好的固定天溝，也應(yīng)該在天溝的附近另行布置。檀條的間距大小需要參照規(guī)格、通風(fēng)屋脊、天窗、屋面材料、采光帶等多種因素。應(yīng)該根據(jù)所需設(shè)置的挑檐、門窗、遮雨篷等圍護(hù)材料和構(gòu)件的要求進(jìn)行布置側(cè)墻的墻梁。倘若圍護(hù)墻面的構(gòu)建采用壓型鋼板作為材料時(shí)，墻梁應(yīng)該在剛架柱的外側(cè)進(jìn)行布置，并且應(yīng)該隨著墻板的規(guī)格與板型改變間距。

3 布置支撐與剛性系桿

門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)可使用帶有張緊功能的十字交叉圓鋼起到了支撐作用，相連構(gòu)件與圓鋼之間的夾角應(yīng)在 30-60？ 范圍內(nèi)，45？為最佳角度。當(dāng)設(shè)有的橋式吊車的起重量大于5t時(shí)，則采用型鋼對(duì)其柱間進(jìn)行支撐。

三、設(shè)計(jì)時(shí)的注意要點(diǎn)

1 因組成門式剛架的構(gòu)件板件比較薄，抗扭剛度、抗彎剛度較小，所以應(yīng)該嚴(yán)格要求運(yùn)輸、安裝、制作、涂裝的過(guò)程，尤其應(yīng)防止在運(yùn)輸與安裝的過(guò)程中，有構(gòu)件扭轉(zhuǎn)或彎曲變形等現(xiàn)象發(fā)生。而個(gè)別構(gòu)件的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該注意以下幾點(diǎn)：①墻面、屋面的壓型鋼板基材的厚度應(yīng)大于0.4mm；②冷彎薄壁構(gòu)件中板的厚度應(yīng)大于1.5 mm；③焊接構(gòu)件板的厚度應(yīng)大于3.0mm。并且對(duì)隅撐與支撐體系的布置，墻梁、擦條以及墻面板、屋面板等連接部位的構(gòu)造都需要得到足夠的重視。

2 一般情況下，將框架斜梁的縱向撓度限值規(guī)定為1/180，但除此之外，是否要驗(yàn)算跨中垂度呢？有研究表明，在美國(guó)的建筑工程中是需要進(jìn)行計(jì)算跨中垂度的。首先他們會(huì)進(jìn)行分析框架，常用的辦法是需要先對(duì)構(gòu)件進(jìn)行分段，然后采用等截面程序進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算每段構(gòu)件其縱向和水平位移，嚴(yán)格控制大于允許值。個(gè)別工程由于屋面縱向剛度較小的原因，使屋面與第一榀剛架出現(xiàn)斜坡，導(dǎo)致屋面變形的現(xiàn)象發(fā)生。所以對(duì)此應(yīng)該嚴(yán)格規(guī)定，當(dāng)側(cè)移剛架后，若山尖下垂較大程度影響著坡度時(shí)，必須對(duì)山尖垂度進(jìn)行驗(yàn)算，對(duì)屋面的剛度控制十分有利。

3 個(gè)別單位為了降低造價(jià)和節(jié)省鋼材，從而獲得更大的利益，在設(shè)計(jì)門式剛架時(shí)均采用輕鋼斜梁與鋼筋混凝土柱組成，并用在斜梁的部位使用豎放式端板與預(yù)埋砼柱中的螺栓進(jìn)行相接。混凝土是一種非均質(zhì)脆性的建筑材料，即便在制作構(gòu)件時(shí)可以通過(guò)配筋增加承受剪力與彎矩，若將其使用在連接部位，由于抗沖切、抗拉的能力很弱，很容易在外力作用下將其松動(dòng)與破壞。

4 剛性系桿和支撐應(yīng)按照下列要求進(jìn)行布置：①在分期建設(shè)區(qū)段或者每個(gè)溫度區(qū)段中間，應(yīng)該設(shè)置一個(gè)支撐體系，使其能夠獨(dú)立穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。②應(yīng)根據(jù)房屋的受力情況、縱向柱距以及安裝條件等因素對(duì)柱間支撐的間距進(jìn)行確定。若廠房無(wú)吊車時(shí)應(yīng)取 30～45m，而設(shè)有吊車時(shí)則應(yīng)設(shè)在其溫度區(qū)段的中部。③當(dāng)柱間距小于房屋高度時(shí)，應(yīng)進(jìn)行分層設(shè)置柱間支撐。④在設(shè)有起重量不小于15t并帶有駕駛室的橋式吊車的跨間，應(yīng)該縱向?qū)⒅挝黾茉O(shè)置在屋蓋邊緣，當(dāng)橋式吊車的起重量比較大時(shí)，則必須對(duì)吊車梁的側(cè)向采取相應(yīng)措施以增加其剛度。⑤擦條也可替代剛性系桿，但此時(shí)的擦條應(yīng)符合壓彎桿件的承載力和剛度要求。若不滿足時(shí)，應(yīng)在剛架與斜梁中間設(shè)置H 型鋼、鋼管或其它截面形式的桿件進(jìn)行輔助，以此達(dá)到要求。

四、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，輕型鋼結(jié)構(gòu)在我國(guó)是建筑結(jié)構(gòu)的發(fā)展方向，有著較大的優(yōu)勢(shì)。而在設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)時(shí)，需從工程實(shí)際情況出發(fā)，要選擇高強(qiáng)度、具有良好經(jīng)濟(jì)、質(zhì)量指標(biāo)的鋼材；在連接設(shè)計(jì)中，須選用盡量滿足構(gòu)造要求的并且構(gòu)造簡(jiǎn)單、傳力直接的節(jié)點(diǎn)；在結(jié)構(gòu)選擇上，應(yīng)多采用模數(shù)化、標(biāo)準(zhǔn)化的結(jié)構(gòu)布置；另外，還應(yīng)該保證鋼結(jié)構(gòu)在使用、安裝、運(yùn)輸以及加工過(guò)程中的穩(wěn)定性、剛度和強(qiáng)度，并應(yīng)針對(duì)鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用的實(shí)際情況，做好防火、防腐的相應(yīng)措施。

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