輕型門式剛架鋼結(jié)構(gòu)廠房分析及輕量化設(shè)計(jì)探討

趙 靖

國(guó)糧武漢科學(xué)研究設(shè)計(jì)院有限公司

輕型門式剛架鋼結(jié)構(gòu)廠房分析及輕量化設(shè)計(jì)探討

趙 靖

國(guó)糧武漢科學(xué)研究設(shè)計(jì)院有限公司

輕型門式鋼結(jié)構(gòu)廠房設(shè)計(jì)，需要技術(shù)人員從房屋的抗震設(shè)防烈度控制角度出發(fā)，開展一系列有效的設(shè)計(jì)管控。在整個(gè)過程中，技術(shù)人員應(yīng)該控制好房梁結(jié)構(gòu)的剛跨度距離，保證廠房的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度穩(wěn)定。從屋檁用鋼量和墻檁用鋼量上進(jìn)行輕量化設(shè)計(jì)，從而減少鋼結(jié)構(gòu)房屋的自重。文章根據(jù)輕型門式鋼結(jié)構(gòu)廠房的建筑質(zhì)量要求進(jìn)行出發(fā)，提出利于提高廠房設(shè)計(jì)穩(wěn)定性的可行性措施。

輕型門式剛架；鋼結(jié)構(gòu)；廠房；輕量化設(shè)計(jì)

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展以及科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，我國(guó)的工程建設(shè)單位在進(jìn)行輕工業(yè)廠房設(shè)計(jì)操作的過程中，為了進(jìn)一步促進(jìn)工程建設(shè)質(zhì)量以及效率的提高，逐步加強(qiáng)了對(duì)于輕鋼結(jié)構(gòu)的運(yùn)用。一般而言，輕鋼結(jié)構(gòu)在工程建設(shè)的過程中普遍具有重量輕、造價(jià)低、施工周期短的工廠化程點(diǎn)，故而容易受到工程建設(shè)單位的青睞以及廣泛的運(yùn)用。本文基于此，以實(shí)際的輕鋼結(jié)構(gòu)廠房設(shè)計(jì)以及建設(shè)為例，就設(shè)計(jì)過程中的問題進(jìn)行分析，希望以此為基礎(chǔ)，為同儕提供相關(guān)的經(jīng)驗(yàn)。

1 輕型門式剛架鋼結(jié)構(gòu)廠房材料控制與監(jiān)控重點(diǎn)

1.1 原材料質(zhì)量控制對(duì)設(shè)計(jì)與施工影響

原材料的質(zhì)量控制，對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)房的施工效果影響比較大。在原材料抵達(dá)站點(diǎn)時(shí)，技術(shù)監(jiān)督人員應(yīng)該做好鋼結(jié)構(gòu)原材料的檢驗(yàn)工作，保證材料檢驗(yàn)符合一定的程序要求。原材料運(yùn)抵工廠倉庫前，技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)真核對(duì)質(zhì)保書，且抽樣型鋼堆場(chǎng)的樣本，進(jìn)行輕量化標(biāo)準(zhǔn)要求下的工藝試驗(yàn)。抽查鋼結(jié)構(gòu)材料的長(zhǎng)、寬、厚度和鋼板的平整度，檢查鋼板堆場(chǎng)材料的外形和尺寸，且要檢查表面質(zhì)量。初步檢查合格之后，技術(shù)人員還應(yīng)認(rèn)真清點(diǎn)數(shù)量和計(jì)算數(shù)量，防止材料管理活動(dòng)中出現(xiàn)差錯(cuò)。鋼筋工程質(zhì)量監(jiān)理應(yīng)滿足一定的流程，鋼筋進(jìn)廠檢驗(yàn)工作，應(yīng)該由承包人和專業(yè)的監(jiān)理工程師來實(shí)施。在檢查結(jié)果合格后，監(jiān)理工程師還應(yīng)檢查焊工的合格證，且要求工人對(duì)所選材料進(jìn)行試焊操作，根據(jù)一定的標(biāo)準(zhǔn)來檢查鋼筋成型焊接質(zhì)量的好壞。

1.2 施工項(xiàng)目中的設(shè)計(jì)問題

分析為了保證后期建筑審查工作的高效進(jìn)行，監(jiān)理工程師和承包人需要對(duì)焊接現(xiàn)場(chǎng)取樣留存。根據(jù)具體的實(shí)驗(yàn)結(jié)果決定后期的綁扎、預(yù)埋件和留空驗(yàn)收的監(jiān)理操作。鋼結(jié)構(gòu)廠房常見的房屋面形式有三種：對(duì)于北方冬季連日大雪天氣施工來說，選用雙坡屋面施工的設(shè)計(jì)方法，可以顯著提高房屋的抗雪壓能力；對(duì)于西北建筑廠區(qū)的輕質(zhì)鋼施工來說，使用多坡鋸齒形屋面的廠房房頂施工，能夠有效減少風(fēng)力對(duì)建筑房屋的壓力。除此之外，使用多坡高低跨屋面能夠顯著增強(qiáng)施工地區(qū)廠房的抗震性能，主要作用于西南多地震災(zāi)害的施工地區(qū)。

2 輕型門式剛架鋼結(jié)構(gòu)廠房分析及輕量化設(shè)計(jì)

2.1 節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

2.1.1 柱腳

柱腳根據(jù)能否抵抗彎矩分為剛接柱腳或鉸接柱腳。在實(shí)際工程中，不存在絕對(duì)剛接或絕對(duì)鉸接。鉸接一般用于不帶吊車的廠房、倉庫以及柱上端水平位移不大的剛架中，對(duì)于有吊車以及檐口高度較高、風(fēng)載等其他水平荷載較大的情況下宜用剛接。柱腳鉸接時(shí)通長(zhǎng)為平板式支座，設(shè)置為一對(duì)或兩對(duì)地腳螺栓。柱腳剛接時(shí)有兩種形式：即帶加勁肋的剛接柱腳和帶靴梁的剛接柱腳。柱腳形式的選擇還要考慮土質(zhì)情況及基礎(chǔ)造價(jià)。當(dāng)采用剛接柱腳時(shí)，基礎(chǔ)承受較大的偏心彎矩，基礎(chǔ)平面尺寸和造價(jià)較采用鉸接柱腳的基礎(chǔ)要大，土質(zhì)情況差的時(shí)候，相差會(huì)更大。因此，選用何種柱腳形式要根據(jù)房屋的高度、風(fēng)載大小、有無吊車、吊車的噸位和工作情況及土質(zhì)情況綜合考慮。

2.1.2 梁柱連接節(jié)點(diǎn)

門式剛架斜梁與柱的連接，可采用端板豎放、端板橫放和端板斜放三種形式。端板豎放適用于局部等截面柱。當(dāng)豎向荷載起控制作用時(shí)，將端板橫放可減少節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)剪力，同時(shí)柱能在安裝時(shí)起到臨時(shí)支座作用。如果節(jié)點(diǎn)彎矩很大，可采用端板斜放形式，加長(zhǎng)抗彎連接的力臂，有利于布置螺栓，但此時(shí)對(duì)加工精度要求較高，且應(yīng)注意安裝空間的問題。端板拼接連接形式有外伸式和平齊式兩種情況，端板外伸式節(jié)點(diǎn)受力合理，承載力高于平齊式節(jié)點(diǎn)，因此應(yīng)盡量采取外伸式端板連接，同時(shí)應(yīng)在結(jié)點(diǎn)板外伸部分設(shè)置加勁肋，使靠近受拉翼緣兩側(cè)的螺栓受力均勻，接近一致，提高節(jié)點(diǎn)的抗剪能力，有效減少節(jié)點(diǎn)板的變形。中柱與梁的連接一般可采用鉸接處理，但當(dāng)跨中反彎矩很大或需控制水平位移時(shí)此處可設(shè)計(jì)為剛接。將端板平放與梁的下翼緣連接，受力合理，也便于加工安裝。

2.2 輕型門式剛架鋼結(jié)構(gòu)廠房輕量化設(shè)計(jì)

2.2.1 減輕荷載和使用高強(qiáng)鋼材

采用輕質(zhì)多功能新型屋面、墻體材料，不僅使用方便靈活，最重要的是使重力荷載大為減輕。另外，承重構(gòu)件采用高強(qiáng)鋼材，以減小構(gòu)件截面，減輕結(jié)構(gòu)自重。

2.2.2 選擇合理的截面形式和連續(xù)支承構(gòu)件

輕型鋼結(jié)構(gòu)廠房由于重力荷載小，故強(qiáng)度不是主要矛盾，關(guān)鍵在于提高構(gòu)件的整體穩(wěn)定性及結(jié)構(gòu)剛度，因而承重構(gòu)件大都采用薄壁寬肢的C形、Z形和工字型截面，板材則壓成各種波形。當(dāng)荷載一定時(shí)，連續(xù)支承構(gòu)件較簡(jiǎn)支構(gòu)件的截面要小，故在輕型門式剛架中，連續(xù)支承方式采用較多。

2.2.3 合理的柱網(wǎng)布置

在門式剛架中，主剛架和檁條的用鋼量占了很大的比重。在相同荷載條件下，柱網(wǎng)布置不同，對(duì)主剛架的檁條的用鋼量影響很大，因此要采用合理的柱網(wǎng)布置形式。

2.2.4 塑性設(shè)計(jì)

鋼材的塑性性能較好。而輕型鋼結(jié)構(gòu)廠房大都采用超靜定的框架結(jié)構(gòu)，可以充分利用鋼材的塑性性能，提高結(jié)構(gòu)承載力，減小截面尺寸。

3 結(jié)束語

在建筑施工活動(dòng)中，質(zhì)量監(jiān)理是整個(gè)施工活動(dòng)的主要把關(guān)部分。輕型門式鋼架結(jié)構(gòu)廠房輕量化設(shè)計(jì)，必須要滿足一定的抗震化需求。柱體邊結(jié)構(gòu)的連接需要技術(shù)人員使用連接螺栓和連接板，將鋼結(jié)構(gòu)廠房的房梁連接在一起。在相同荷載情況下，做好鋼結(jié)構(gòu)廠房的輕量化設(shè)計(jì)，需要技術(shù)人員從穩(wěn)定應(yīng)力的分析入手，保證一定施工質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)下的結(jié)構(gòu)廠房的施工負(fù)荷達(dá)到前期設(shè)計(jì)要求。

[1]黃禮瓊.門式剛架廠房鋼結(jié)構(gòu)焊接工藝優(yōu)化[J].設(shè)備管理與維修，2017，(09)：87-88.

[2]張揚(yáng).輕型門式剛架鋼結(jié)構(gòu)廠房分析及輕量化設(shè)計(jì)探討[J].住宅與房地產(chǎn)，2017，(17)：114.