輕型門式剛架設(shè)計

　　摘要：與其它結(jié)構(gòu)形式相比，輕型門式剛架具有施工迅速、物廉價美、維護方便以及擴建靈活等特點，其在建筑工程中的應(yīng)用也十分廣泛，因而在當(dāng)前建筑市場中，占據(jù)著主要地位。文章闡述了輕型門式剛架特點，并分析了其設(shè)計要點。

　　關(guān)鍵詞：輕型 門式剛架 設(shè)計 結(jié)構(gòu)

　　輕型門式剛架結(jié)構(gòu)最早在我國出現(xiàn)于上世紀(jì)80年代，通過幾十年的發(fā)展，輕型門式剛架結(jié)構(gòu)在我國的應(yīng)用十分普遍，尤其在輕型廠房、倉庫以及大型體育館、展覽館等等。

　　1.輕型門式剛架概述

　　隨著我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展以及現(xiàn)代化進程的不斷推進，輕鋼建筑工程應(yīng)運而生并在輕型的廠房、倉庫、展覽廳、體育館及加層建筑、活動房屋等工程中得到了廣泛應(yīng)用，輕型門式剛架房屋結(jié)構(gòu)憑借其質(zhì)輕價廉，安裝維修方便等特點迅速在建筑市場中占據(jù)了主要地位。輕型門式剛架結(jié)構(gòu)多是由等截面或變截面的輕型焊接H形鋼、冷彎薄壁型鋼或等截面的熱軋H形鋼等構(gòu)成的，而墻梁多采用槽形或Z形冷彎薄壁型鋼，以壓型鋼板、鋁板等壓型金屬板做墻面及屋面等維護結(jié)構(gòu)，并采用聚苯乙烯泡沫塑料、硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料、巖棉、礦棉、玻璃棉等作為保溫隔熱材料。獨特的結(jié)構(gòu)決定了其不同于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，總的來講，主要有以下幾方面的特點：

　　1)質(zhì)輕價廉

　　一方面輕型門式鋼架結(jié)構(gòu)所采用的材料噸位輕質(zhì)型材料：屋面及墻面等維護結(jié)構(gòu)采用壓型金屬板，保溫材料采用玻璃棉，鋼結(jié)構(gòu)則較多采用了輕型薄壁鋼等材料。另一方面輕型門式鋼架結(jié)構(gòu)鋼用量較少，一般為0-30kg/m2，與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比僅為其相同荷載和跨度情況下鋼結(jié)構(gòu)用量的5%左右。鑒于輕型門式鋼架結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)總體質(zhì)量較輕，相應(yīng)的基礎(chǔ)也可以做得較小，地基處理費用也較低。

　　2)施工周期短，綜合經(jīng)濟效益高

　　門式剛架結(jié)構(gòu)中的構(gòu)件一般是工廠直接制作，其質(zhì)量能夠有所保證，而且在施工中，安裝非常方便，而且構(gòu)件之間的相互連接多為螺栓連接，安裝相當(dāng)迅速。而且在門式剛架結(jié)構(gòu)的設(shè)計中，大多采用計算機輔助設(shè)計，自動化程度高，而且運輸非常方便，綜合經(jīng)濟效益非常高。

　　3)柱網(wǎng)布置比較靈活

　　傳統(tǒng)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)形式由于受屋面板、墻板尺寸的限制，其柱網(wǎng)布置受到約束，而門式剛架結(jié)構(gòu)的圍護體系采用金屬壓型板，所以柱網(wǎng)布置不受模數(shù)限制，柱距大小主要根據(jù)使用要求和用鋼量最省的原則來確定。

　　2.輕型門式剛結(jié)構(gòu)設(shè)計分析

　　2.1鋼梁設(shè)計

　　鋼梁的設(shè)計，必須把握節(jié)點的設(shè)計，在梁的長度超過14m，必須設(shè)置剛性節(jié)點，其位置的設(shè)定必須根據(jù)剛架的力矩圖來確定，一般位于彎矩最小處。一般在跨度的l/4至l/3之間，設(shè)置剛節(jié)點，充分保證鋼料斷面高度能夠降低。一般而言，鋼粱的高度受到鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)力圖和鋼材料梁撓度的影響，所以設(shè)計中，保證應(yīng)力系數(shù)≤l，在梁撓度設(shè)計中，當(dāng)無吊頂與懸掛物時，撓度控制在l/180L之內(nèi)，當(dāng)有吊頂時，撓度控制在l/240L之內(nèi)，特殊情況如有懸掛起重機時，撓度控制在l/400L之內(nèi)。門式鋼架結(jié)構(gòu)的構(gòu)件，一般情況下抗彎剛度以及抗扭剛度不高，其整體剛性比較弱，所以在實際的設(shè)計中，必須充分考慮運輸以及安裝過程中的相關(guān)保護措施。

　　2.2荷載及荷載組合

　　1)永久荷載

　　所謂永久荷載，必須考慮結(jié)構(gòu)構(gòu)件的自身重量，不僅如此，還要考慮懸掛在構(gòu)件上的荷載，包括屋面荷載、吊頂荷載以及墻面構(gòu)件等的荷載。

　　2)可變荷載

　　可變荷載也就是幾個方面的荷載，如當(dāng)設(shè)計屋面以及檁條時考慮的施工以及檢修過程中的荷載，即屋面活荷載，還有地震荷載、風(fēng)荷載以及積雪荷載等等。

　　3)荷載組合

　　荷載組合是門式剛架結(jié)構(gòu)設(shè)計中必須考慮的，在設(shè)計過程中必須遵循《建筑結(jié)構(gòu)荷載設(shè)計規(guī)范》相關(guān)規(guī)定，荷載組合設(shè)計中，必須遵循以下基本組合原則：a.屋面均布活荷載以及雪荷載都必須考慮時，設(shè)計荷載應(yīng)取兩者之間的最大值。c.雪荷載和積灰荷載都應(yīng)該考慮，取各自最大值的疊加值為設(shè)計值。c.施工檢修的集中荷載、屋面材料以及檁條自重以外的荷載不能同時考慮。d.在建筑設(shè)計考慮地震等級時，可不考慮風(fēng)荷載。

　　2.3結(jié)構(gòu)布置

　　1) 剛架的建筑尺寸和布置

　　一般而言，剛架跨度不能超過36m，也不宜小于9m，當(dāng)柱的寬度并不統(tǒng)一時，遵循外側(cè)對齊原則，其高度由是室內(nèi)凈高來控制，宜取4.5-9m。門式剛架的間距必須考慮剛架跨度、荷載條件及使用要求相關(guān)因素，設(shè)計中，一般間距為6m、7.5m、9m。在溫度區(qū)的設(shè)計中，縱向溫度區(qū)段不宜超過300m，橫向溫度區(qū)段不宜超過150m。

　　2)檁條的布置

　　在檁條間距的設(shè)計中，必須把天窗、通風(fēng)屋脊、采光帶、屋面材料、檁條規(guī)格等方面考慮進去，通過合理的計算，確定其間距，并采取等間距布置形式，在屋脊處應(yīng)沿屋脊兩側(cè)各布置一道，在天溝附近布置一道。

　　2)支撐和剛性系桿的布置

　　不同的溫度區(qū)段，應(yīng)設(shè)置獨立的支撐體系，設(shè)置支撐時，不僅設(shè)置縱向支撐，而且必要情況下，同時設(shè)置屋蓋橫向支撐，這樣便可形成幾何不變體系，達到穩(wěn)定狀態(tài)。在第一個或者是第二個開間處，設(shè)置端部支撐。一般而言，柱間支撐的間距設(shè)計值為30-45m，特殊情況如有吊車時，設(shè)計值控制在60m之內(nèi)。房屋的高度超過一定范圍時，柱間支撐必須分層進行設(shè)置，如果房屋的寬度超過60m。如果是在第二個開間處設(shè)置端部支撐，必須在第一個開間處設(shè)置剛性系桿。一般情況下，剛性系桿可由檁條兼做，但是檁條的承載力以及剛度應(yīng)滿足相關(guān)要求。

　　3.結(jié)語

　　與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比，輕型門式剛架結(jié)構(gòu)有著十分顯著的特點，因此其應(yīng)用十分廣泛。在設(shè)計中必須充分把握結(jié)構(gòu)的的整體性，加強荷載的核算，把握各個環(huán)節(jié)，才能達到理想的設(shè)計效果。

　　參考文獻：

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