門(mén)式鋼架輕鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的若干問(wèn)題解析

王志鶴 姚守龍

中冶焦耐（大連）工程技術(shù)有限公司

門(mén)式鋼架輕鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的若干問(wèn)題解析

王志鶴 姚守龍

中冶焦耐（大連）工程技術(shù)有限公司

鋼結(jié)構(gòu)建筑中有許多常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)類(lèi)型,門(mén)式鋼架輕鋼結(jié)構(gòu)就是其中一種。它的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)的選材、檁條設(shè)計(jì)和整體變形等因素都直接影響到門(mén)式鋼架輕型房屋結(jié)構(gòu)使用的安全性和可靠性。這篇文章根據(jù)門(mén)式鋼架輕鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的一些常見(jiàn)問(wèn)題進(jìn)行剖析和探討，希望對(duì)輕鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的改善有所幫助，也給從業(yè)人員帶來(lái)一定的參考價(jià)值。

門(mén)式鋼架；輕鋼結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)

1 引言

在傳統(tǒng)的鋼結(jié)構(gòu)建筑類(lèi)型中，門(mén)式鋼架輕鋼結(jié)構(gòu)體系算是一類(lèi)被采用十分廣泛的體系。它主要使用等截面或者變截面的焊接H型鋼當(dāng)做其梁柱，同時(shí)把冷彎薄壁型鋼當(dāng)做檁條、墻梁和墻柱，使用彩鋼板當(dāng)做墻板和屋面板，并配備零件、門(mén)窗等形成的相對(duì)十分完備的建筑體系。門(mén)式鋼架輕鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有效的實(shí)現(xiàn)了材料的合理分工使用，構(gòu)件尺寸比較小而且抗震性能十分好，實(shí)際施工的方式相對(duì)簡(jiǎn)便，對(duì)以后檢查維修帶來(lái)便利。所以，要求一些從業(yè)員工在對(duì)這個(gè)結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，要熟悉一些影響因素的影響程度，進(jìn)一步快速提升輕鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性。

2 材料選取

2.1 鋼材選用

一般情況下，如果計(jì)算所需的梁柱截面是由強(qiáng)度進(jìn)行控制時(shí)，選擇鋼材時(shí)候要把強(qiáng)度當(dāng)做第一影響因素；如果結(jié)構(gòu)是由變形或者穩(wěn)定控制時(shí)候，應(yīng)當(dāng)首先思考選用低強(qiáng)度等級(jí)的材料。另外，根據(jù)我國(guó)一些規(guī)章制度，門(mén)式鋼架、吊車(chē)梁和檁條等構(gòu)件要使用Q235-B或者以上等級(jí)的鋼材。

2.2 焊接材料選用

通常情況下，在門(mén)式鋼架輕鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)候，要和母材的種類(lèi)一起考慮，選取和它相一致的相同級(jí)別的焊條或者焊絲，特別對(duì)那些直接承受動(dòng)力荷載的焊接連接和厚板焊接，要選擇低氫型焊條，來(lái)保障焊接材料的質(zhì)量和性能以滿(mǎn)足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的切實(shí)要求。

2.3 螺栓選用

設(shè)計(jì)門(mén)式鋼架輕鋼結(jié)構(gòu)時(shí)候，要通過(guò)高強(qiáng)度螺栓來(lái)和鋼結(jié)構(gòu)主材進(jìn)行連接，同時(shí)在設(shè)計(jì)中對(duì)螺栓的性能等級(jí)以及連接材料的摩擦系數(shù)進(jìn)行明確指出，來(lái)避免結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的一些簡(jiǎn)單的錯(cuò)誤。高強(qiáng)螺栓連接有兩種類(lèi)型：承壓型方式和摩擦型方式。

3 柱間支撐的布置

在門(mén)式鋼架輕鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)候，對(duì)柱間支撐進(jìn)行布置時(shí)，要把螺釘連接的金屬屋面當(dāng)作冷彎薄壁Z型或C型檁條上翼緣的側(cè)邊支撐，同時(shí)保障結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中屋面板的厚度、板型和連接件的標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)一步為輕鋼結(jié)構(gòu)供應(yīng)可靠的傳力。上翼緣受壓的檁條為檁條強(qiáng)度的計(jì)算打下了根基，不再對(duì)整體穩(wěn)定性進(jìn)行計(jì)算。從業(yè)人員要注意如果使用直立鎖縫屋面時(shí)，壓型鋼板和連接件內(nèi)可以出現(xiàn)相對(duì)的滑動(dòng)，就一定不能當(dāng)做檁條上翼緣的支撐，避免輕鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)出現(xiàn)問(wèn)題。這時(shí)候要積極對(duì)檁條的實(shí)際穩(wěn)定性進(jìn)行驗(yàn)算，保障輕鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)含有高度合理性。積極做好拉條和撐桿系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，最大程度上減少薄壁檁條上下翼緣穩(wěn)態(tài)缺失，來(lái)影響房屋整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性[1]。

考慮到輕鋼結(jié)構(gòu)實(shí)際情況進(jìn)行計(jì)算，在這項(xiàng)工作基礎(chǔ)上對(duì)每一項(xiàng)環(huán)節(jié)進(jìn)行條理性的安排，選擇合適的節(jié)點(diǎn)構(gòu)造，保障輕鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)帶有合理性和可行性。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)條件可行的時(shí)候，要最大程度的使用連續(xù)檁條的設(shè)置方案，減低檁條的工作耗鋼量，盡可能地保證整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)態(tài)。

4 蒙皮效應(yīng)分析

在設(shè)計(jì)門(mén)式鋼架輕鋼結(jié)構(gòu)時(shí)候，如果采用蒙皮設(shè)計(jì)時(shí)，要結(jié)合實(shí)際的滿(mǎn)足結(jié)構(gòu)整體的要求，同時(shí)對(duì)縱向邊緣構(gòu)件、連接件和螺釘件間距進(jìn)行優(yōu)化配置，另外參考工程施工及進(jìn)度考慮，規(guī)避未來(lái)不能滿(mǎn)足蒙皮設(shè)計(jì)需求時(shí)對(duì)支撐系統(tǒng)做出的一定修改，影響了輕鋼結(jié)構(gòu)的實(shí)際設(shè)計(jì)要達(dá)到的程度。所以本文推薦只把蒙皮效應(yīng)當(dāng)做支撐系統(tǒng)的安全儲(chǔ)備來(lái)考慮。

5 整體變形

一些有關(guān)的設(shè)計(jì)規(guī)范中只對(duì)鋼架橫向柱頂水平位移做出了合理化的限制，但是就現(xiàn)實(shí)情況考慮，支撐系統(tǒng)的柔性變形和塑性變形等因素非常容易導(dǎo)致很大情況位移的出現(xiàn)，所以一些實(shí)際從業(yè)人員在對(duì)門(mén)式鋼架輕鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，要采用鋼性支撐等措施來(lái)減少變形以和位移等情況對(duì)結(jié)構(gòu)整體的作用效果。如果在工作結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中受到一類(lèi)特別因素的影響而不能夠設(shè)置圓鋼進(jìn)行支撐時(shí)，它的設(shè)計(jì)所使用的剛性門(mén)架要規(guī)避與圓鋼支撐一起使用，來(lái)規(guī)避鋼架側(cè)向位移和扭轉(zhuǎn)的情況顯現(xiàn)，進(jìn)一步維護(hù)輕鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的科學(xué)性和合理性。

6 柱腳的抗風(fēng)措施

根據(jù)建筑工程的實(shí)際效果來(lái)說(shuō)，門(mén)式鋼架輕鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中有一些問(wèn)題存在，特別是在大風(fēng)天氣情況下，房屋縱向尺寸十分小時(shí)，鋼架柱子非常容易被直接拔出來(lái)，很難高效的阻擋縱向風(fēng)的荷載。這時(shí)候強(qiáng)化對(duì)鋼架結(jié)構(gòu)中的柱腳的設(shè)置是一項(xiàng)必要的工作，特別是在風(fēng)荷載較大的地帶，在對(duì)柱腳進(jìn)行抗風(fēng)考慮時(shí)，要充分衡量抗拔構(gòu)造，同時(shí)結(jié)合門(mén)式鋼架輕鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的現(xiàn)實(shí)因素，來(lái)對(duì)柱腳進(jìn)行合理化衡量。

7 鋼梁的分段

根據(jù)門(mén)式鋼架輕鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的實(shí)際效果思考，鋼梁分段的不同會(huì)給鋼架輕鋼結(jié)構(gòu)的彎矩造成一些難以思考的效果，而且彎矩零點(diǎn)的位置也有所不同，這時(shí)候造成在實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)候，鋼梁分段的確定包含很大的難度。為了確保這個(gè)工序的順利開(kāi)展，有關(guān)設(shè)計(jì)從業(yè)人員要同時(shí)思考很多方面的因素對(duì)鋼梁的分段情況進(jìn)行確認(rèn)：第一，要在實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)候?qū)︿摿旱钠唇庸?jié)點(diǎn)做到一定的控制，最大程度上簡(jiǎn)易加工的工序。另外，要避免將梁拆分為單件復(fù)雜形狀的構(gòu)件，來(lái)加速加工工藝流程的順利開(kāi)展。第二，要保證鋼梁的分段情況能夠滿(mǎn)足運(yùn)輸?shù)囊?。有關(guān)設(shè)計(jì)從業(yè)人員要把鋼梁分段的長(zhǎng)度限制約為11厘米，來(lái)保障鋼梁運(yùn)輸車(chē)輛能夠有效的轉(zhuǎn)彎，進(jìn)一步減低運(yùn)輸費(fèi)用的控制。規(guī)避因?yàn)殇摿簶?gòu)件分段時(shí)候在運(yùn)輸環(huán)節(jié)受到擠壓導(dǎo)致形狀改變，進(jìn)而對(duì)鋼梁的實(shí)際性能產(chǎn)生破壞性的影響。第三，要充分考慮安裝的便捷性情況。所以就要求相關(guān)施工工作人員對(duì)鋼梁的拼接節(jié)點(diǎn)做到有效控制，最大程度上避開(kāi)屋面支撐、屋面系桿和抗風(fēng)柱等一些部位。所以在鋼梁的分段處理的時(shí)候，相關(guān)設(shè)計(jì)人員要在對(duì)負(fù)責(zé)因素進(jìn)行衡量和分析的時(shí)候，選擇既經(jīng)濟(jì)又合理的分段方法，來(lái)讓門(mén)式鋼架輕鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)變得更加合理和可靠[2]。

8 結(jié)語(yǔ)

從大的方面考慮，在我國(guó)房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中門(mén)式鋼架輕鋼結(jié)構(gòu)占有一定的重要位置，相關(guān)技術(shù)已經(jīng)非常完善，達(dá)到了良好的應(yīng)用水平。為了更好的提升門(mén)式鋼架輕鋼結(jié)構(gòu)的合理性，從業(yè)人員要積極強(qiáng)化對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的思考，明確其中一些影響因素的作用效果，同時(shí)對(duì)門(mén)式鋼架輕鋼結(jié)構(gòu)的實(shí)際應(yīng)用情況作出思考，有力促進(jìn)工程設(shè)計(jì)質(zhì)量和設(shè)計(jì)效果的完善，進(jìn)一步加快門(mén)式鋼架輕鋼結(jié)構(gòu)的現(xiàn)代化發(fā)展腳步。

[1]王躍磊.談門(mén)式鋼架輕鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的若干問(wèn)題.山西建筑,2014.

[2]徐森華.淺談門(mén)式鋼架輕鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的若干問(wèn)題.建筑知識(shí):學(xué)術(shù)刊,2014.