地震作用下門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計探析

摘 要：為了進(jìn)一步提升工程質(zhì)量，相關(guān)部門出臺了明確的規(guī)范，各企業(yè)需要做好地震作用下門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計工作。本文根據(jù)以往工作經(jīng)驗，對門式鋼架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)勢進(jìn)行總結(jié)，并從單層門式剛架廠房、帶吊車的單層門式剛架廠房、帶夾層的門式剛架廠房、四周為磚墻圍護的單層門式剛架廠房四方面，論述了地震作用對門式剛架的影響分析。

關(guān)鍵詞：門式剛架；輕型房屋；鋼結(jié)構(gòu)

前言：根據(jù)《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》內(nèi)容，在抗震地區(qū)的房屋設(shè)計上，其門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)需要與現(xiàn)行的國家標(biāo)準(zhǔn)相符。而且在具體工程項目開展過程中，主要以薄壁性剛檁條墻架量和輕質(zhì)高強屋面以及墻體材料的使用為主，無法在等級較高的地震之中保持穩(wěn)定狀態(tài)。因此，人們需要對地震作用對門式剛架的影響突顯出來，從而做到鋼結(jié)構(gòu)的針對性設(shè)計。

1.門式鋼架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)勢

從上世紀(jì)八十年代開始，我國便開始對門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行應(yīng)用，經(jīng)歷了幾十年的完善之后，已經(jīng)成為我國房屋建筑中的重要建設(shè)形式之一。站在結(jié)構(gòu)設(shè)計角度來說，該種類型的房屋設(shè)計主要以H型鋼的應(yīng)用為主，進(jìn)而組成新型門式剛架承重組織，并在實際應(yīng)用過程中取得很好的應(yīng)用效果。由于門式剛架輕型房屋結(jié)構(gòu)在布置過程中具有較強的靈活性，在柱網(wǎng)設(shè)計上也不會受到構(gòu)建模數(shù)所限，再加上門式剛架輕型房屋在拆卸時也比較方便，便于二次回收和利用，還能盡可能縮短工程的建設(shè)周期。另外，鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用有利于降低能源消耗，確保周圍環(huán)境不會受到嚴(yán)重影響，并且在應(yīng)用過程中可以展示出極高的經(jīng)濟效益，為企業(yè)未來發(fā)展奠定良好基礎(chǔ)。

2.地震作用對門式剛架的影響分析

2.1單層門式剛架廠房

在單層門剛架廠房研究過程中，工作人員需要做好相關(guān)廠房荷載參數(shù)的列舉工作。但在具體的柱頂側(cè)移影響因素考慮過程中，需要做好風(fēng)載工況以及地震工況的組合工作。另外，在該結(jié)構(gòu)分析過程中，結(jié)構(gòu)幾何參數(shù)并不會出現(xiàn)太多變化。相關(guān)規(guī)定顯示，各種類型的單層門式剛架廠房的柱頂位移限制十分明確，即H/60，H代表結(jié)構(gòu)檐口的高度值。整體來看，結(jié)構(gòu)側(cè)移過程中所受到的地震作用要大于風(fēng)荷載，當(dāng)主體建筑結(jié)構(gòu)加高之后，風(fēng)荷載也會開始漸漸控制工況，整體結(jié)構(gòu)側(cè)移中所受到的地震作用影響可以滿足主體控制需求。站在單層門式剛架廠房計算角度來說，隨著建設(shè)高度的不斷提升，風(fēng)載荷也會越來越大，此時地震作用將會降低，此時人們可以不必對地震作用的組合情況進(jìn)行計算。在具體單層門式剛架廠房的結(jié)構(gòu)維護上，主要是利用摩擦面的處理以及高強度螺栓連接來實現(xiàn)，在達(dá)到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的同時，避免廠房受到地震的影響[1]。

2.2帶吊車的單層門式剛架廠房

在該項研究開展之前，工作人員需要做好廠房荷載參數(shù)的確定工作，進(jìn)而計算出組合工況以及地震作用對廠房柱頂位移的影響程度。該種結(jié)構(gòu)的分析，需要對整個結(jié)構(gòu)的幾何參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，使其與結(jié)構(gòu)設(shè)計要求相符。如果是同一種的結(jié)構(gòu)計算幾何參與以及荷載參數(shù)計算，具體周期數(shù)值將會保持一定，隨著地震力的持續(xù)提升，整體結(jié)構(gòu)的側(cè)移數(shù)也會出現(xiàn)增加趨勢，此時，牛腿處的側(cè)移和柱頂側(cè)移量的變化趨勢會保持同步。由于計算過程并沒有對結(jié)構(gòu)參數(shù)條件進(jìn)行改變，隨著地震力的持續(xù)提升，結(jié)構(gòu)側(cè)移量并不會超過規(guī)定數(shù)值，但在整個地震作用以及組合工況之中，僅僅能夠做到結(jié)構(gòu)側(cè)移的控制，無法將結(jié)構(gòu)強度控制情況突顯出來。隨著建筑結(jié)構(gòu)高度的提升，風(fēng)荷載組合會提升對牛腿處側(cè)移的影響，但此時地震作用組合的影響力度幾乎保持不變，出現(xiàn)這種情況的主要原因如下：由于結(jié)構(gòu)高度的變化，結(jié)構(gòu)周期也會與以往不同，自身的自重量也會有所增加。為了確保整個建筑的穩(wěn)定性，人們需要將應(yīng)力比控制在0.61到0.69之間，以此來保持單層門式剛架廠房的穩(wěn)定性。

2.3帶夾層的門式剛架廠房

該種設(shè)計形式與多層結(jié)構(gòu)明顯不同，更與一般的單層門式剛架工業(yè)廠房存在很多區(qū)別。最常見的便是在單層門式剛架工業(yè)廠房局部設(shè)計改成二層或者是多層辦公室設(shè)計，為了方便相關(guān)工作的開展，經(jīng)常與單層門式剛架工業(yè)廠房一起進(jìn)行建設(shè)。一般來說，整個建設(shè)工作的主體為框架結(jié)構(gòu)，上部為門式剛架結(jié)構(gòu)，而且部門應(yīng)用一種規(guī)范或者是設(shè)計規(guī)程來開展相關(guān)工作。站在混合結(jié)構(gòu)角度來說，下部結(jié)構(gòu)可以根據(jù)多層結(jié)構(gòu)做到規(guī)范性設(shè)計，而上部則是以剛架規(guī)程設(shè)計為主。由于夾層結(jié)構(gòu)之中的恒載以及活載內(nèi)容遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于門式剛架。因此，在地震的作用下，期中的組合模式也會以設(shè)計控制工況為主。在結(jié)構(gòu)分析過程中，工作人員可以根據(jù)具體的廠房結(jié)構(gòu)以及高度對幾何參數(shù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)調(diào)整，進(jìn)而與最終的設(shè)計要求相符。另外，在結(jié)構(gòu)夾層設(shè)計上，其主要的結(jié)構(gòu)參數(shù)應(yīng)該以荷載參數(shù)為主。另外，在夾層標(biāo)高的設(shè)計上，應(yīng)該以4.0m為主，在改變結(jié)構(gòu)高度的同時，可以通過具體的風(fēng)載荷組合分析將夾層主梁處的影響體現(xiàn)出來[2]。

2.4四周為磚墻圍護的單層門式剛架廠房

該種結(jié)構(gòu)類型的同單層門式剛架工業(yè)廠房相比，存在很多區(qū)別，其四周的輕質(zhì)彩板維護以及對側(cè)移控制相對較松，而且四種為磚墻維護，從而形成主層的嚴(yán)格控制。首先，在磚墻以及剛架的不同荷載過程中，屋面風(fēng)載荷的承受點主要集中在剛架之上，墻面的風(fēng)載荷承受點則集中在墻體之上，進(jìn)而對地震作用進(jìn)行緩解。為了提升整個磚墻的自承重，需要按照砌體結(jié)構(gòu)的設(shè)計規(guī)范進(jìn)行內(nèi)部構(gòu)造柱以及圈梁設(shè)計，最終實現(xiàn)整個鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計工作的完善。

總結(jié)：綜上所述，一般門式剛架需要依據(jù)不同使用功能對房屋建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行全面劃分。另外，在具體劃分過程之中，其單層門式剛架會隨著結(jié)構(gòu)高度的增加而增加，在風(fēng)載荷得到有效控制之后，地震的影響力也會進(jìn)一步縮小。其次，在吊車的門式剛架地震作用組合狀態(tài)下，對結(jié)構(gòu)側(cè)移影響也會大于風(fēng)載荷，此時人們需要將工作重點放在地震作用對整體結(jié)構(gòu)的影響分析上。

參考文獻(xiàn)

[1]陳盛.安裝屋面光伏板的輕型門式剛架設(shè)計及施工要點[J].建材與裝飾，2018（22）：57-58.

[2]段瀟川，王小龍.抽柱門式剛架結(jié)構(gòu)設(shè)計要點及對廠房經(jīng)濟性影響分析[J].武漢勘察設(shè)計，2018（02）：38-40.

作者簡介

曹思維（1988—），男，四川自貢人，本科，助理工程師，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計方向。

（作者單位：自貢市新四維規(guī)劃建筑工程設(shè)計有限公司）