輕型門式剛架設(shè)計經(jīng)驗總結(jié)

張 雷 高 煒 馮軍和

1唐山博匯工程技術(shù)有限公司 唐山 063000

2唐山研山小學(xué) 唐山 063000

正文：

0 引言

在2015年至2017年期間，京唐港，曹妃甸，蘆臺，漢沽等沿海地區(qū)建設(shè)了一批京津外遷項目。這些項目地處不同抗震設(shè)防烈度區(qū)且受沿海風(fēng)荷載影響。在實際設(shè)計過程中，設(shè)計工作者發(fā)現(xiàn)并解決很多問題。文章總結(jié)了一些設(shè)計經(jīng)驗，以供對輕型門式剛架鋼結(jié)構(gòu)廠房設(shè)計參考。

1 受壓板件寬厚比超限處理

輕型門式剛架鋼結(jié)構(gòu)在較小跨度情況下，門架梁的實際使用截面較小，即采用較窄較薄的翼緣，高度較小的梁即可滿足使用要求。但是為了滿足屋面檁條的安裝要求，常常需要將梁翼緣加寬。最后導(dǎo)致計算結(jié)果中梁翼緣寬厚比不滿足規(guī)范限值要求。《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范》GB51022-2015(簡稱門規(guī))中第3.4.1條第2款：構(gòu)件中受壓板件的寬厚比不應(yīng)大于現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范》GB50018規(guī)定的寬厚比限值；主剛架構(gòu)件受壓板件中，工字型截面構(gòu)件受壓翼緣板自由外伸寬度b與其厚度t之比，不應(yīng)大于15。當(dāng)受壓板件的局部穩(wěn)定臨界應(yīng)力低于鋼材屈服強(qiáng)度時，應(yīng)按實際應(yīng)力驗算板件的穩(wěn)定性或采用有效寬度計算構(gòu)件的有效截面，并驗算構(gòu)件的強(qiáng)度和穩(wěn)定。所以，工程計算需要采用Q235-B材質(zhì)鋼梁H500×150×6×6，此時應(yīng)力比0.95。當(dāng)為了滿足檁條安裝時，需要加寬翼緣采用H500×200×6×6，軟件計算結(jié)果中顯示翼緣寬厚比為16.16，超過限值15。但采用H500×200×6×6型號的鋼梁應(yīng)力比為0.80，即應(yīng)力才達(dá)到235×0.85=188mm2。按受壓構(gòu)件局部穩(wěn)定臨界應(yīng)力代入15中得到限值16.77，H500×200×6×6受壓翼緣寬厚比16.16小于限值16.77。我們可以不再考慮軟件計算結(jié)果。

2 屋面檁條計算及拉條布置方式的調(diào)節(jié)

輕鋼屋面系統(tǒng)中，屋面檁條的計算包括：抗彎

強(qiáng)度計算，抗剪計算，整體穩(wěn)定性計算，撓度計算，其中整體穩(wěn)定性計算對控制檁條截面起主要作用，而整體穩(wěn)定計算的影響因素是屋面板型式及拉條

布置方式。如果屋面板采用壓型鋼板，且采用自攻螺釘與檁條牢固連接，則認(rèn)為屋面板能有效約束檁條受壓翼緣，阻止檁條側(cè)向失穩(wěn)和扭轉(zhuǎn)，可不對檁條進(jìn)行整體穩(wěn)定計算。如果屋面板采用鎖扣型式與檁條連接，則屋面板不能約束檁條翼緣，要對檁條進(jìn)行整體穩(wěn)定計算。

在沿海地區(qū)，基本風(fēng)壓較大，在恒載+風(fēng)吸力作用下，檁條下翼緣容易受壓失穩(wěn)，在恒載+活載作用下，檁條上翼緣受壓失穩(wěn)。所以，在不同屋面板布置情況下，我們通過調(diào)整拉條布置型式，如圖1至圖3，來滿足檁條穩(wěn)定性要求，見表1。

圖1 單層拉條布置型式一

圖2 單層拉條布置型式二

圖3 雙層拉條

不同屋面型式的拉條調(diào)節(jié) 表1

3 隅撐設(shè)置規(guī)則的應(yīng)用

門規(guī)第3.4.3條第2款，在檐口或中柱的兩側(cè)三個檁距范圍內(nèi)，每道檁條處屋面梁均應(yīng)布置雙側(cè)隅撐；邊柱的檐口墻檁處均應(yīng)雙側(cè)設(shè)置隅撐；

此條在實際工程中的應(yīng)用：對于中間榀剛架，檐口附近的屋面檁條三個檁距范圍內(nèi)，在屋面梁上對應(yīng)檁條位置均設(shè)置雙側(cè)隅撐，多跨門架中間榀的中柱兩側(cè)各三個屋面檁距范圍內(nèi)，屋面梁上對應(yīng)檁條位置均設(shè)雙側(cè)隅撐，門架梁的其余位置，隔一道檁條設(shè)一道雙側(cè)隅撐。中間榀剛架的邊柱檐口處，在鋼柱對應(yīng)的墻檁位置設(shè)雙側(cè)隅撐；

對于邊榀剛架，舊的工程做法是在屋面斜梁對應(yīng)的檁條處設(shè)置單側(cè)隅撐，研究表明單側(cè)隅撐對屋面斜梁施加了側(cè)向推力，有潛在危害，故在本文的幾個工程中，邊榀剛架屋面梁不設(shè)隅撐。

4 輕鋼門架廠房用鋼量統(tǒng)計

文章中涉及的幾個工程均建在沿海地區(qū)，抗震設(shè)防烈度為7度和8度，設(shè)計基本地震加速度從0.15g～0.3g。通過實際計算，發(fā)現(xiàn)隨著抗震設(shè)防烈度的提高，門式剛架輕型房屋在地震作用下的用鋼量沒有太大增加。說明影響柱底鉸接型門式剛架的用鋼量的主要因素還是恒活荷載及風(fēng)荷載。另外本文的工程中，在門架柱半層高不影響人員車輛通行的高度處（一般在4.5m）設(shè)置薄壁圓鋼管作為減小柱平面外計算長度的系桿，可降低剛架的綜合用鋼量。文章統(tǒng)計出30m左右的跨度，7～8m柱距的門式剛架用鋼量為18～22Kg/m2。

5 結(jié)論

在數(shù)個工程設(shè)計實例背景下，文章總結(jié)了屋面檁條拉條布置、隅撐布置、受壓板件寬厚比調(diào)整、門架柱間設(shè)置系桿減小平面外計算長度等經(jīng)驗；統(tǒng)計了沿海不同抗震設(shè)防烈度區(qū)輕鋼門架廠房用鋼量。為今后的輕鋼設(shè)計工作提供參考。