門式剛架輕型鋼結(jié)構(gòu)房屋設(shè)計分析

劉麟

摘 要：近年來，一種新型的剛架式房屋開始不斷的涌現(xiàn)，滿足了企業(yè)對儲存空間的需求之外，也減少了建造的成本。本文從門式剛架輕型房屋的特點出發(fā)，闡述了鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計是如何在實際中得到廣泛應(yīng)用的。

關(guān)鍵詞：門式鋼架，輕型鋼結(jié)構(gòu)；房屋設(shè)計；分析

中圖分類號： TU2 文獻標(biāo)識碼： A

引言：剛架輕型房屋在建筑領(lǐng)域中的出現(xiàn)，改變了原有的混凝土建筑房屋的模式，讓人們眼前一亮。低廉的造價、美觀的造型使剛架輕型房屋能夠輕松的打入建筑市場之中。但是，能否做好房屋的抗震、抗風(fēng)、防水以及防腐蝕的工作，對延長房屋的使用年限至關(guān)重要。

一、輕型鋼結(jié)構(gòu)

輕型鋼結(jié)構(gòu)是指以冷彎薄壁型鋼、輕型焊接和高頻焊接型鋼、薄鋼板、薄壁鋼管、輕型熱軋型鋼及以上各種構(gòu)件拼接、焊接而成的組合構(gòu)件等為主要受力構(gòu)件并且大量采用輕質(zhì)圍護結(jié)構(gòu)的建筑。實腹式輕型門式剛架多屬輕鋼結(jié)構(gòu)范疇，因其具有剛度大、重量輕、安裝方便、施工周期短等特點而得到了廣泛應(yīng)用，特別適合于設(shè)有較小起重量的多層工業(yè)廠房、超市、娛樂體育設(shè)施、車站候車室、碼頭等建筑。實際工程設(shè)計中，在針對具體工程項目要求進行剛架設(shè)計過程中，往往受工作量、時間的限制，在滿足規(guī)范規(guī)定的前提下，只做少量試算，一般難以得出最優(yōu)的方案。.

二、 門式剛架輕型房屋的特點

目前，用于輕型房屋建筑的門式鋼架主要分為兩種，一種是單跨剛架，另一種是多跨剛架其中多跨剛架在應(yīng)用中比較廣泛，剛架的選擇要根據(jù)實際情況進行確定，當(dāng)施工對受力以及排水的工作有嚴(yán)格的要求時，就需要選擇高度一致的多跨剛架；當(dāng)房屋彼此間的距離相差過大時，也可以考慮使用高度不一致的多跨剛架。

1.1 輕型屋蓋

屋蓋的選材遵循重量的原則，對于這類屋蓋的施工一般不能采用懸掛式的吊車，但是隨著施工技術(shù)的不斷進步以及施工要求的不斷提升，在某些情況下選擇懸掛式吊車也是較為合理的。建筑施工對此類吊車的重量有著嚴(yán)格的限制，通常情況下，吊車的自重不能超過3t。除非特殊情況的要求或者有一定的可靠性防護措施，吊車的噸位才能超過這個標(biāo)準(zhǔn)，但是最大限度也需要在5t以下。

1.2 輕型外墻

輕型外墻采用的結(jié)構(gòu)材料主要是輕型板材，輕型外墻的搭建技術(shù)與房屋的防震水平有很大的關(guān)系，當(dāng)?shù)卣馂?zāi)害下防裂的程度在6度以下，對外墻的進行架構(gòu)時就可以采用砌體的方式。

1.3 房屋的高度

與樓房相比，輕型房屋的架構(gòu)高度比較矮，原因是輕型結(jié)構(gòu)的房屋在自重上較之于混凝土結(jié)構(gòu)的樓房來說，抓地力上有著明顯的劣勢，無論是應(yīng)對地震還是狂風(fēng)，都很難做到安全的防護。所以，輕型房屋最終成型的高度盡量保持在4～9m 即可，除非鋼制結(jié)構(gòu)有所改變，高度可以有所提升，無論鋼制結(jié)構(gòu)達到何種標(biāo)準(zhǔn)，只要房屋還被定位于輕型房屋的標(biāo)準(zhǔn)之內(nèi)，對于其構(gòu)建的高度也只能保證在 18m 以下。

三、 結(jié)構(gòu)設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)

3.1 結(jié)構(gòu)的質(zhì)量

根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)，輕型房屋的自重要達到一定的標(biāo)準(zhǔn)后才能進行最后的驗收，結(jié)構(gòu)的自重主要包括房屋面板的重量、墻體結(jié)構(gòu)的重量、墻梁以及用于支撐的剛架的重量等。最后，應(yīng)用于房屋建設(shè)的結(jié)構(gòu)性構(gòu)件以及非結(jié)構(gòu)性構(gòu)件也被納入到了房屋的自重測量之中。

3.2 結(jié)構(gòu)的荷載

無論是進行施工還是對房屋進行檢修，都需要對房屋建筑施工所涉及到負重物進行測重，施工負載過大會造成的房屋垮塌。遇到暴雪天氣時，需要對房屋的積雪進行清理，每年冬季因積雪過大造成的房屋垮塌不在少數(shù)，當(dāng)輕型房屋應(yīng)用到產(chǎn)品的儲存或者居民的居住時，就需要配備一定量的懸掛物品例如空調(diào)、電氣、供水等，這時就要對懸掛物品的重量進行控制，當(dāng)房屋的結(jié)構(gòu)中含有吊頂時，應(yīng)防止吊頂?shù)倪^載。最后，風(fēng)力、地震等自然環(huán)境形成的負載，施工單位應(yīng)該按照國家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)進行查檢。

四、 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計要點

4.1 構(gòu)件設(shè)計

根據(jù)門式剛架輕型房屋的應(yīng)用經(jīng)驗來看，大部分的構(gòu)件選擇還應(yīng)該以輕型的結(jié)構(gòu)性構(gòu)件為主，鋼結(jié)構(gòu)的選擇要以施工的具體情況為準(zhǔn)，考慮的因素主要有房屋的大小以及結(jié)構(gòu)的負載等，按照實際測量的參數(shù)，對剛架的寬度、長度、間距以及鋼材的用量進行設(shè)計，一方面是為了保證建筑結(jié)構(gòu)的合理性，另一方面減少施工單位的生產(chǎn)成本

4.1.1 檁條的設(shè)計

檁條的設(shè)計是鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要環(huán)節(jié)。一般情況下，需要對檁條的跨度進行嚴(yán)格的限定，如果檁條的跨度在 6m 以下，將拉條的數(shù)量設(shè)置成一道即可；如果跨度超過了 6m，拉條的數(shù)量就應(yīng)在原來的基礎(chǔ)上再增加一道。當(dāng)檁條的跨度在 6m 左右，其鋼用量大致就在每平方米 5kg左右；當(dāng)檁條的跨度在 7.5m 時，每平方米的鋼用量大致是 5.5kg左右；當(dāng)跨度達到 9m 時，每平方米的鋼用量就達到了 7.5kg。企業(yè)在檁條設(shè)計時，要綜合檁條的跨度、間距以及鋼用量等多種指標(biāo)，以減少鋼材的使用。

4.1.2 墻梁的設(shè)計

與檁條的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)有些類似，簡支構(gòu)件是墻梁設(shè)計的主要標(biāo)準(zhǔn)，拉條的構(gòu)造條數(shù)與檁條的標(biāo)準(zhǔn)一致。通過墻板與墻梁的連接，使房屋的側(cè)向作用力保持在一個固定值，能夠防止墻梁的位移。想要對位移問題進行預(yù)防，拉條的選擇就顯得尤為重要，使拉條的設(shè)置在腹板整體高度的 1/3 以內(nèi)，就能夠在很大程度上解決上述問題。當(dāng)然，這種設(shè)計只是局限在墻梁的內(nèi)翼。如果墻板難以防止外翼的扭轉(zhuǎn)，就需要在外翼的 1/3 處設(shè)置拉條，撐桿的間隔性安置，有助于減少外翼的側(cè)向作用力。

4.1.3 剛架的設(shè)計

鋼架設(shè)計有兩種結(jié)構(gòu)的選擇，第一種是變截面剛架的選擇，這主要針對施工過程中沒有使用了橋式吊車的情況；如果施工時使用了橋式吊車時，就要將梁設(shè)置成變截面的結(jié)構(gòu)，并且保證柱的結(jié)構(gòu)是等截面。

4.2 節(jié)點設(shè)計

節(jié)點的設(shè)計不僅要遵循結(jié)構(gòu)的可靠性原則，還要保證成本的經(jīng)濟性原則。通常情況下，節(jié)點在鋼材中的比重大約在 5%～ 15% ，假使對于結(jié)構(gòu)質(zhì)量要求較高的房屋來說，鋼材的強度還會有所提升，這無形中會加大企業(yè)的投資。

4.2.1 柱腳

平板鉸接柱腳是房屋柱腳的主要選擇，當(dāng)然，房屋的設(shè)計是以大型廠房為標(biāo)準(zhǔn)的，并且在施工時需要使用 5t以上的橋式吊車時，就需要保證柱腳的穩(wěn)固程度，這種情況可以選擇使用剛接式柱腳。在進行灌漿操作時，需要留有一定的空間，鉸接柱腳的預(yù)留空間要在 5cm 以下，剛接柱腳的預(yù)留空間不能超過 10cm。

4.2.2 梁、柱連接

梁、柱的連接問題在門式剛架輕型房屋的連接中尤為重要，特別是連接的強度要符合施工標(biāo)準(zhǔn)，高強度的螺栓是施工中必備的連接材料，再加上螺栓連接的方式在施工中應(yīng)用的時間較長，施工單位也形成了一定的經(jīng)驗，對質(zhì)量的控制也比較嫻熟。

四、結(jié)語

結(jié)構(gòu)的最優(yōu)化是一個非常復(fù)雜的問題，是涉及多參數(shù)及多因素的一個系統(tǒng)工程，不僅要考慮上部結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟問題，也應(yīng)計算基礎(chǔ)的費用，通過方案比較，得到總體優(yōu)化的方案，當(dāng)然，考慮的因素越多，分析也越復(fù)雜，這些都需要工程技術(shù)人員和科研人員不斷總結(jié)，門式剛架輕型房屋的應(yīng)用已經(jīng)非常廣泛，筆者通過對鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的可靠性以及經(jīng)濟性環(huán)節(jié)進行介紹，希望能夠向施工單位提供一些有益的建議。做好門式剛架輕型房屋的技術(shù)研究，對建筑技術(shù)的進步具有重要的意義。

參考文獻

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