关于门式刚架轻钢厂房结构设计的相关问题研究

欧松涛

摘  要：因为门式刚架轻钢厂房结构具有轻便、安全和经济等特点，所以被广泛用于工业、商业以及公共等领域当中，不过由于门式刚架轻钢厂房结构的荷载较小、柱距较短、构件较薄，为此门式刚架轻钢厂房结构设计就非常的重要，在设计时必须注意各种问题，保证设计合理。因此，本文就着重对门式刚架轻钢厂房结构设计的相关问题展开了研究，并提出了解决的措施，希望给门式刚架轻钢厂房结构设计带来一些作用。

关键词：门式刚架;轻钢厂房结构设计;问题研究

虽然门式刚架轻钢厂房结构具有很多的优点，如结构简单、整体轻便、稳定安全、空间较大等等，但是其问题也非常多，如荷载小、柱距短、构件薄等等，所以在设计时不仅需要结合结构力学以及钢结构理论，而且还要合理设计铰接柱脚、摇摆柱、构件截面宽厚比、连接极限承载力以及抗风防震等等，以显著增强门式刚架轻钢厂房结构的作用，保证门式刚架轻钢厂房的稳定性、实用性、安全性以及经济性等。

一、门式刚架轻钢厂房结构的布置要点

一般门式刚架轻钢厂房结构由主钢架、支撑体系、次结构系统、维护结构系统以及辅助结构系统等构成。如果从运营环节以及功能需求的角度进行划分，可将门式刚架轻钢厂房结构分成很多种形式，主要有：单跨式、双跨式、多跨式、带挑檐式以及单坡式等等。通常门式刚架轻钢厂房结构的布置要点主要如下：首先，要注意距和高度的平面布置。其次，要注意伸缩缝的布置。最后，要注意支撑体系的布置。通常设计布置和性能、属性以及功能具有很大的关系，只有合理的布置才能保证门式刚架轻钢厂房更加安全、实用。

二、门式刚架轻钢厂房结构设计的相关问题

（一）柱间支撑设计问题

在平面体系当中，因为纵向柱支撑和横向连续梁不能设计在一个开间上，如果纵横支撑体系使用的是圆钢，就会缺少张紧装置设计;如果使用桥式掉车结构，一旦支撑设计形式以及材料不合理，就会严重导致支撑体系失效，荷载降低;如果使用摇摆柱，一旦边柱平面的长细比不符合要求，则边柱钢架结构和摇摆柱的支撑力就会降低，从而导致带钢架支撑体系刚度不够。

（二）连接节点设计问题

在设计柱脚和梁柱的时候，会运用铰接或者刚接的形式，但这些形式没有考虑钢架高度、风力大小、吊车吨位以及功能属性等方面，所以就导致了连接节点设计问题。对于柱脚设计来说，当存在多项荷载时，铰约束对抗弯矩能力会变的很差，用钢量会明显不合理，当土质很差、面积很小时，会导致偏心弯矩极大，从而导致支撑体系的传力路径以及荷载能力严重不符合标准规定。对于梁柱设计来说，在计算架梁和柱高强度螺栓端板的时候，通常端板厚度根本不符合标准要求。为了使连接节点和计算模型较为符合，便引用了计算结果，导致端板的厚度比节点要小，由此导致高强螺栓的刚度严重不足，最终造成柱梁半刚性以及刚性的连接强度严重不够。

（三）屋面活载取值及荷载组合设计问题

因为门式刚架轻钢厂房结构具有轻量型的特点，所以在设计的时候，会用到很多设计软件，但是这些软件均没法于活载之上增加悬挂荷载工况，就会造成悬挂荷载被加进恒载当中，使得活载取值变得不合理，荷载组合设计不适当。

三、门式刚架轻钢厂房结构设计问题的解决措施

（一）柱间支撑设计

在设计支撑体系的时候，应当考虑整体性和全局性，尤其是纵向支撑柱的布置，必须采用适当的连续梁支撑，并于连续梁的顶面设计横向水平支撑，以确保纵横支撑在同一开间中。因为圆钢侧向支撑的刚度比较小，非常容易形成初始弯曲，所以在选用圆钢的时候，为防止下垂及弯曲情况发生，就需要使用张紧装置，以保证支撑一直处于张紧及提伸状态。在设计桥式掉车结构的时候，应运用型钢，以能够良好支撑纵向柱与连续梁。当存在大吨位行车和大跨度的时候，要是不设计制动桁架和制动板，则吊车梁的上翼缘截面就会变大极大;要是设计制动桁架和制动板，则需减小吊车梁上翼缘的截面，同时兼作走道板，因此设不设计制动桁架和制动板，就需要计算考虑。在设计摇摆柱的时候，需要清楚门式刚架轻钢边柱构建平面长度系数和摇摆柱的关系，如果边柱的应力较小，而且长细比不符合设计标准时，则不可轻易改变边柱截面，应把部分摇摆柱变成上端或者下端的刚接形式，并减小连续摇摆柱的数量，以使长细比合理。

（二）连接节点设计

根据相关规定，通常门式刚架的柱脚应采用铰接支承设计，常用平板支座，设计一对或者两对地脚螺栓。如果厂房为5 t以上桥式吊车时，则应采用刚接设计。在计算支撑内力的时候，如果節点采用的是铰接形式，则支撑应考虑拉杆，并且支撑体系采用双向布置，以显著增强厂房的稳定性和安全性，同时还要结合门式刚架轻钢厂房结构的高度以及荷载情况，要是风荷载比较大时，则不可采用吊车装置设计;要是柱顶的高度以及荷载较大，并且仍选用铰接形式时，则需加大梁柱的截面面积以及钢量，同时结合面积以及土质情况，如果土质比较差的话，并且偏心弯矩比较大时，则应增大刚接的占地面积。由此可见，在设计门式刚架轻钢厂房结构的时候，必须考虑众多因素，以采用最合理的设计形式。对于端板厚度计算来说，必须根据板区的计算公式展开，以合理可靠的计算，而且在计算以前，还应考虑最大承受内力以及最大弯矩等情况，如果内力承受较低时，端板的最小承受能力不应低于连接截面承载力的一半。对于受拉以及受剪螺栓强度验算来说，如果受拉翼缘的两边螺栓无法满足承载力要求时，则应当增加螺栓，以使端板在有效承载力中计算出最佳的厚度，通常不应低于16mm或连接螺栓直径。

（三）屋面活载取值及荷载组合设计

通常屋面活载取值应合理，其中，喷淋应为0.15 KN/m2，空调管道应为0.05KN/m2、灯具应为0.05KN/m2、石膏天花板吊顶应为0.15KN/m2。要是屋面悬挂设备比较多时，则悬挂联系梁重量应当计在屋面恒载当中。在荷载组合设计的时候，不可让活荷载和雪荷载、风荷载、地震荷载一同组合，当恒载和风荷载组合的时候，必须良好控制恒载，不可较大，一般恒载最好保持为1.0，以防止风荷载和永久荷载相抵。

四、总结

通过上述内容可知，门式刚架轻钢厂房结构是现阶段工业、商业以及公共事业常用的建筑结构，这种结构不仅轻便，而且还安全，但是其设计还存在着很多的问题，会严重影响到门式刚架轻钢厂房结构的使用效果，所以为了使门式刚架轻钢厂房结构设计更加合理，便结合了运营环节以及功能需求，使得支撑体系布置、平面布置、连接节点布置以及荷载计算更加合理，让门式刚架轻钢厂房结构设计更加完善和良好。

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