分析單層輕型門式剛架廠房結構設計

段志剛

摘要：中國特色社會主義市場經濟的高度發展，為工業化生產提供了穩定的市場支持，在這種情況下越來越多的生產型企業開始擴大生產規模、提升基礎設施建設速度，而廠房正是擴大生產的重要設施之一。近年來，廠房結構開始朝著輕量化方向發展，而單層輕型門式剛架廠房結構也自然而然地受到了越來越多的關注。本文就根據實際工作經驗，對單層輕型門式剛架廠房結構的平面布置、構件設計等進行深入研究。

關鍵詞：單層輕型;剛架廠房;結構設計

引言

我國的施工建設行業始終處在不斷發展的過程中，無論是施工速度還是施工技術水平，都較之前有了巨大的提升，而近年來一些新的技術手段和建設結構開始出現，并快速得到了人們的認可。單層輕型門式剛架廠房結構正是比較具有代表性的結構類型，它具有重量比較輕、施工速度非常快、施工成本比較低等一系列優勢，在實際應用中發揮了不可替代的作用。在這種情況下，對單層輕型門式剛架廠房結構設計進行研究，明顯具有一定的積極意義。

1單層輕型門式剛架廠房結構平面布置

1.1溫度區段長度

單層輕型門式剛架廠房結構當中，屋面結構和外墻結構一般是由鋼板構成的，為了保證廠房結構穩定性和使用價值，可適當放寬其溫度區段長度，通常情況下普通結構的單層輕型門式剛架廠房豎向伸縮縫距離不應超過30cm、橫向伸縮縫距離不應超過15cm。在設計伸縮縫的過程中，設計人員可根據廠房結構的具體要求，在搭接凜條的螺栓位置設計長圓孔，從而保證熱脹冷縮條件下廠房結構的穩定性。

1.2結構構件布置

為確保單層輕型門式剛架廠房結構的穩定性，還需要做好結構構件的布置設計工作，在原有的中間柱和邊柱位置上設置托架梁，并對屋面結構的檁條進行調整，在有必要的情況下可適當縮減采光帶和天窗結構的尺寸。另外，單層輕型門式剛架廠房結構的支撐能力很重要，因此必須要在考慮屋面荷載需求的情況下，確定外墻結構的鋼板厚度、板材形狀等，保證廠房的耐久度。

1.3墻架布置

單層輕型門式剛架廠房結構設計難度比較大，除了要考慮伸縮縫和結構構件之外，還需要對其墻架進行有效調整，壓型鋼板的支撐力并不高，因此可將墻梁設計在外側，并根據外墻結構的特征和大小調整墻梁之間的距離。除此之外，設計人員還需要考慮本次單層輕型門式剛架廠房結構設計的抗震強度要求，根據抗震強度的具體等級，確定外墻結構的材料，從輕質鋼板和砌體質量進行選擇。

1.4支撐布置

單層輕型門式剛架廠房結構離不開支撐結構的作用，否則其可能會出現一定的變形，因此在進行設計工作時，設計人員必須要著重做好支撐結構的設計工作。一般來說，單層輕型門式剛架廠房結構中，橫梁頂面需要配備水平方向的支撐結構、剛架柱間需要配置柱間支撐，同時還需要考慮到伸縮縫位置的支撐需求，以伸縮縫或廠房建設周期為參考，將單層輕型門式剛架廠房支撐結構分割成若干個部分，通過保證部分穩定性的方式，確保整個廠房結構的支撐設計效果。

2門式剛架構件設計

2.1剛架設計

第一，要準確計算結構內力。單層輕型門式剛架廠房結構當中，剛架結構十分重要，為確保設計的準確性，設計人員可利用彈性分析法對其內力進行計算，在計算內力的過程中，為保證計算的便利性，一般可將剛架結構作為平面結構計算，忽略蒙皮效應帶來的數據變化，這樣一來，內力計算的效率將會有所提升。經過十幾年的發展以后，越來越多的設計人員開始利用信息化技術和程序進行計算，將變截面的梁、柱構件根據實際情況進行分割，并利用楔形單元等進行設計計算。第二，要做好側移計算。單層輕型門式剛架廠房結構的門式剛架柱頂側移計算難度比較大，因此現在比較常用的計算方法為彈性分析法，這種方法是以標準值等為基礎進行計算的，對于不同位置的荷載系數上的些許差異進行彈性化處理，這樣一來柱頂側移的計算難度將會大幅度下降。

2.2墻梁設計

墻梁結構是單層輕型門式剛架廠房結構的主要組成部分，為了達到保證廠房結構輕量化的目標，目前比較常見的墻梁材料為冷彎卷邊槽鋼，在考慮成本問題或客戶有特殊要求的情況下，也可以采用卷邊z形鋼。在單層輕型門式剛架廠房結構投入使用以后，墻梁結構的受力特征比較復雜，比如墻梁結構自身的重力、墻體材料水平風荷載等，都可能給墻梁結構造成影響，因此設計人員需要考慮其受力問題，適當地調整墻梁間距等，確保廠房的穩定性。

2.3支撐構件的設計

單層輕型門式剛架廠房結構包含大量的設計要點，而支撐構件設計無疑是其中最為復雜的一個步驟，支撐構件可以分成水平支撐、交叉支撐等，交叉支撐一般可采取拉桿設計，而水平支撐則需要在反復計算后進行設計。除此之外，支撐構件作為單層輕型門式剛架廠房結構的主要承力構件，承擔著絕大多數結構材料自重、水平方向風荷載的責任，因此在設計支撐構件的時候，設計人員還需要考慮到支撐構件的材料選擇。硬度不足的材料無法起到應有的支撐效果、硬度過大的材料又存在韌性、成本和加工難度方面的問題，經過不斷地嘗試發現，在一般情況下交叉支撐構件可采用圓鋼制作，并利用符合廠房結構特征的連接件進行連接，再通過螺絲進行緊固，即可保證單層輕型門式剛架廠房結構穩定性。

2.4節點設計

單層輕型門式剛架廠房結構設計中，節點往往屬于容易被忽略的設計內容，一些設計人員對節點設計要點不夠了解，無端增加了單層輕型門式剛架廠房結構設計的風險性。在進行節點設計的時候，設計人員需要對輕型鋼節點類型進行分析，并根據廠房結構的實際情況，分析出不同位置的傳力情況，在此基礎上選擇合適的節點連接方式，避免不正確的節點連接造成的安全隱患。目前比較常見的節點連接方式包括剛接、半剛接以及鉸接三種，設計人員可根據穩定性要求、受力特點等進行選擇。

結語

單層輕型門式剛架廠房結構設計有一定的復雜性，設計人員必須要根據具體的情況，做好伸縮縫距離、外墻結構及材質、屋面結構、支撐構件等方面的設計工作，才能確保單層輕型門式剛架廠房結構的使用性能。但是從實際情況來看，目前仍有一部分設計人員對單層輕型門式剛架廠房結構設計要點不夠了解，這影響了廠房結構的使用價值，因此在后續的工作中，應持續對設計方案、設計案例進行研究，不斷優化單層輕型門式剛架廠房結構設計效果。

參考文獻

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