輕型門式剛架廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)探討

干勇

摘 要：輕型門式剛架廠房不僅可以滿足工業(yè)生產(chǎn)工藝跨度大、凈空高的要求，還可以節(jié)約工廠建設(shè)的相關(guān)成本，是工程中的重要組成部分。我國(guó)引進(jìn)并大量采用輕型門式剛架廠房的歷史不長(zhǎng)，現(xiàn)階段結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在一些問(wèn)題，導(dǎo)致輕型門式剛架廠房質(zhì)量下降?；诖耍疚木蛯?duì)輕型門式剛架廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行探究，以期為輕型門式剛架廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作提供參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：輕型門式剛架廠房；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；要點(diǎn)分析

中圖分類號(hào)：TU392.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2018）11-0145-01

傳統(tǒng)的廠房建筑物都是以鋼筋混凝土為基礎(chǔ)，不僅會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染、建設(shè)周期長(zhǎng)，還大量消耗社會(huì)資源。而輕型門式剛架廠房的出現(xiàn)不僅可以解決和改善此類情況，并且具有組成廠房的所有鋼構(gòu)件均可工業(yè)化生產(chǎn)、施工工藝簡(jiǎn)單、施工速度快、鋼構(gòu)件可回收重復(fù)利用等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)于現(xiàn)今能源、資源日益緊缺的時(shí)代尤為重要。因此這種輕型門式剛架結(jié)構(gòu)形式的廠房已得到了廣泛的應(yīng)用，基于此，本文就對(duì)輕型門式剛架廠房結(jié)構(gòu)的平面布置進(jìn)行分析，并探討輕型門式剛架廠房結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，以期提高輕型門式剛架廠房的安全性，保證質(zhì)量。

1 輕型門式剛架廠房結(jié)構(gòu)的平面布置要點(diǎn)分析

1.1 輕型門式剛架廠房的柱網(wǎng)布置要點(diǎn)

廠房的柱網(wǎng)由橫向跨度和縱向的柱距決定，廠房的跨度根據(jù)生產(chǎn)工藝的要求決定，跨度一般為24m左右最為常見(jiàn)，最好滿足3m的模數(shù)要求。柱距以6～9m居多，柱距的大小除要滿足生產(chǎn)工藝要求外，還有結(jié)合基礎(chǔ)類型綜合考慮，由于樁基礎(chǔ)的造價(jià)要比獨(dú)立基礎(chǔ)高得多，因此廠房的基礎(chǔ)若采用樁基礎(chǔ)，那么廠房的柱距就取大于7.5m；廠房的基礎(chǔ)若采用獨(dú)立基礎(chǔ)，那么廠房的柱距就取小于7.5m。因此，柱網(wǎng)布置不能一成不變，要結(jié)合實(shí)際情況靈活布置，這樣才能既滿足生產(chǎn)工藝的要求，又減少了總造價(jià)，降低了成本。

1.2 輕型門式剛架廠房的溫度區(qū)段長(zhǎng)度布置要點(diǎn)

隨溫度變化，結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生伸縮，當(dāng)廠房結(jié)構(gòu)過(guò)長(zhǎng)過(guò)寬時(shí)就會(huì)產(chǎn)生較大的溫度應(yīng)力，但由于精確的溫度應(yīng)力計(jì)算比較困難，特別是目前構(gòu)件節(jié)點(diǎn)對(duì)溫度變形后約束的改變量無(wú)法計(jì)算。并且屋面、墻體都使用鋼材料，這些鋼材料對(duì)溫度區(qū)段長(zhǎng)度也有一定的要求，在此種情況下，要想保證輕型門式剛架廠房的溫度區(qū)段長(zhǎng)度布置合理，就需要做好以下兩個(gè)方面工作：一方面，相關(guān)人員可以根據(jù)廠房具體情況合理劃分溫度區(qū)段長(zhǎng)度，根據(jù)《門規(guī)》縱向溫度長(zhǎng)度最好控制在300.00米以內(nèi)、橫向溫度長(zhǎng)度不超過(guò)150.00米。另一方面，由于部分廠房需要有一定的伸縮性，此種情況下，設(shè)計(jì)人員可以在廠房溫度區(qū)段之間搭接螺栓，將兩部分進(jìn)行連接，控制廠房屋面的膨脹度，提高廠房安全性。

1.3 輕型門式剛架廠房的橫向框架和縱向框架布置

輕型門式剛架廠房的橫向框架的基本構(gòu)件就是梁與柱，其組成有多種的形式，最新版的《門規(guī)》GB51022-2015第5.1.2條中已給出門式剛架形式示例，與老規(guī)范比較增加了局部夾層：縱向帶夾層剛架、端跨帶夾層剛架。這樣極大的滿足了工業(yè)生產(chǎn)的實(shí)際需要。這里需要注意的是，無(wú)吊車的廠房柱可設(shè)置成變截面，柱腳節(jié)點(diǎn)可做成鉸接連接，有吊車時(shí)柱腳節(jié)點(diǎn)須做成剛性連接，這樣能明顯降低用鋼量。

輕型門式剛架廠房的縱向框架基本構(gòu)件就是柱、連系梁和支撐組成。設(shè)有橋式吊車的縱向框架，吊車梁可作為連系梁。縱向框架中的連系梁、吊車梁和支撐構(gòu)件與梁做成鉸接連接，柱腳在縱向方向也按鉸接處理。

1.4 輕型門式剛架廠房的支撐布置要點(diǎn)分析

輕型門式剛架廠房的支撐體系包含屋面支撐和柱間支撐，它們共同構(gòu)成了廠房的支撐系統(tǒng)，在一個(gè)獨(dú)立的區(qū)段內(nèi)同梁、柱一起形成穩(wěn)定的空間受力體系。支撐的布置要點(diǎn)主要包含以下幾個(gè)方面內(nèi)容：第一，屋面支撐和柱間支撐一般在同一開(kāi)間布置，確保形成完整的空間受力體系。第二，無(wú)吊車的廠房支撐設(shè)置在獨(dú)立的區(qū)段的兩端，并每隔30～40m設(shè)置一道；有吊車的廠房每隔60設(shè)置一道。第三，當(dāng)設(shè)有帶駕駛室且起重量大于15t橋式吊車的跨間，還應(yīng)在屋蓋的邊緣設(shè)置屋面縱向支撐；在有抽柱的柱列，沿托架長(zhǎng)度應(yīng)設(shè)置縱向支撐。這樣才能確保形成完整的空間受力體系。

2 輕型門式剛架廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

2.1 輕型門式剛架廠房的剛架設(shè)計(jì)要點(diǎn)

輕型門式剛架廠房的的跨度大，通常把剛架梁做成變截面的形式是減少用鋼量的手段之一。輕型門式剛架的承載力極限狀態(tài)，包括構(gòu)件的截面強(qiáng)度和剛架整體在計(jì)算平面內(nèi)外的穩(wěn)定性，一般均要利用柱和梁腹板的屈曲后強(qiáng)度，由于利用屈曲后強(qiáng)度的計(jì)算公式是適用范圍的，因此在確定剛架梁的幾何尺寸時(shí)應(yīng)符合以下幾點(diǎn)要求：（1）腹板高度如有變化，應(yīng)為直線變化或分段直線變化；（2）腹板高度的變化率不大于60mm/m；（3）板件寬厚比應(yīng)滿足：b/tf≤15√235/fy；hw/tw≤250√235/fy。因屋面有一定坡度，剛架梁是斜梁，斜梁除受彎外還要受軸壓力，所以剛架梁還應(yīng)按壓彎進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。只有這樣，才能既減少用鋼量，又保證結(jié)構(gòu)的安全。

2.2 輕型門式剛架廠房的檁條設(shè)計(jì)要點(diǎn)

輕型門式剛架廠房屋面構(gòu)成，一般為檁條+彩鋼板。檁條設(shè)計(jì)要點(diǎn)包含以下幾個(gè)方面：第一，檁條作為構(gòu)件來(lái)設(shè)計(jì)，其屋面活荷載的取值是與剛架計(jì)算時(shí)屋面活荷載取值有所不同。檁條設(shè)計(jì)活荷載包括，不上人屋面活荷載0.5KN/m2、施工時(shí)跨中集中荷載1KN。第二，檁條的間距，為減少屋面板撓度、防止因屋面板過(guò)大的變形漏雨，建議檁條的間距不要超過(guò)1.5m。第三，檁條按結(jié)構(gòu)形式分為簡(jiǎn)支檁條和連續(xù)檁條，同過(guò)大量的設(shè)計(jì)施工實(shí)例，跨度小于7.5m采用簡(jiǎn)支檁條、跨度大于7.5m采用連續(xù)檁條較為節(jié)省鋼材。第四，檁條材質(zhì)的選擇，一般檁條材質(zhì)有兩種Q235和Q345可供選擇。Q345材料設(shè)計(jì)強(qiáng)度大、截面尺寸小，但材質(zhì)硬施工難度大，建議跨度大于7.5m時(shí)采用Q345。這樣，才能既減少用鋼量，又保證廠房結(jié)構(gòu)的安全和耐久使用要求。

2.3 輕型門式剛架廠房的節(jié)點(diǎn)構(gòu)造設(shè)計(jì)要點(diǎn)

輕型門式剛架廠房的節(jié)點(diǎn)主要包括：柱腳、梁-柱梁連接和梁-梁連接。在節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)時(shí)，不僅要滿足計(jì)算軟件合理的計(jì)算結(jié)果，而且還要滿足設(shè)計(jì)的構(gòu)造要求：第一，柱腳與鋼筋混凝土基礎(chǔ)的連接做法，鋼柱基礎(chǔ)的地腳螺栓中心至基礎(chǔ)頂面邊緣的距離不小于5d（d為地腳螺栓直徑），也不小于150mm，鋼柱底板邊緣至基礎(chǔ)頂面邊緣的距離不小于100mm；柱腳底板尺寸較大時(shí)，還應(yīng)預(yù)留注漿孔，以保證與基礎(chǔ)頂面二次灌漿的需要。第二，梁-柱梁連接，普遍采用梁的端板豎放或橫放，跨度超過(guò)24m時(shí)，建議端板橫放，端板橫放時(shí)梁上的豎向力轉(zhuǎn)化為柱頂壓力，當(dāng)屋面的風(fēng)吸力大于屋蓋自重時(shí)柱頂受拉，這兩種工況都減輕了對(duì)螺栓抗剪承載力的要求。另外，端板橫放也便于工地安裝。第三，梁-梁連接，由于構(gòu)件運(yùn)輸?shù)南拗埔约安捎米兘孛媪?，通常將剛架梁分段制作，在現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)再連成整體，連接的形式采用端板式，目前工程設(shè)計(jì)都是軟件計(jì)算及出圖，但設(shè)計(jì)人員還應(yīng)采取一些加強(qiáng)的構(gòu)造措施，來(lái)增強(qiáng)梁連接節(jié)點(diǎn)的剛度，具體的構(gòu)造措施：連接螺栓的直徑不宜小于20mm；連接端板的厚度大于等于20mm且不低于螺栓直徑。當(dāng)采取了以上各種節(jié)點(diǎn)的構(gòu)造措施后，就能保證廠房結(jié)構(gòu)的安全和耐久使用要求。

3 結(jié)語(yǔ)

在我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的背景下，輕型門式剛架廠房的大量采用，對(duì)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作提出了新的要求，設(shè)計(jì)人員要想保證廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量，嚴(yán)格把握輕型門式剛架廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)，采取必要的結(jié)構(gòu)構(gòu)造措施，從而保證廠房各個(gè)組成部分都符和要求，提高輕型門式剛架廠房結(jié)構(gòu)質(zhì)量和穩(wěn)定性。

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