門式剛架輕型鋼結(jié)構(gòu)廠房設(shè)計分析

莊從紅

摘? 要：隨著鋼結(jié)構(gòu)再工業(yè)建筑中大量的運用，因為受到混凝土性能的諸多限制，所以鋼結(jié)構(gòu)邁入時代的舞臺，與混凝土相比較，鋼結(jié)構(gòu)質(zhì)量更占優(yōu)勢，抗震的性能也更好，而且對環(huán)境的影響也相對較小，本文通過文獻分析法，對門式剛架輕型鋼結(jié)構(gòu)廠房設(shè)計進行了詳細(xì)的分析，鋼管混凝土的柱子更是發(fā)揮各自的巨大優(yōu)勢，提高了剛架的承受能力以及側(cè)面剛度所受到的影響，使其擁有良好的經(jīng)濟效益，以期為門式剛架輕型鋼結(jié)構(gòu)廠房設(shè)計分析提供相應(yīng)的幫助。

關(guān)鍵詞：門式剛架;輕型鋼結(jié)構(gòu);廠房設(shè)計

前言：

門式剛架屬于輕型的一種房屋鋼結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)相對簡單，剛架也分為多種形式，隨著鋼結(jié)構(gòu)的推廣，鋼結(jié)構(gòu)的加工工藝也在不斷提高，使門式剛架結(jié)構(gòu)得到廣泛應(yīng)用，主要應(yīng)用在建筑廠房、臨時搭建的建筑以及簡單的民用建筑之中，這些項目對鋼結(jié)構(gòu)的運用，推動了鋼結(jié)構(gòu)的進一步發(fā)展，拓寬了其應(yīng)用的范圍，本文通過對門式剛架輕型鋼結(jié)構(gòu)廠房設(shè)計要點的分析，使其有了更清晰的認(rèn)知。

一、門式剛架輕型鋼結(jié)構(gòu)廠房設(shè)計要點分析

（一）門式剛架輕型鋼結(jié)構(gòu)的特點

門式剛架輕型鋼結(jié)構(gòu)最早起源于美國，經(jīng)過百年的歷史，現(xiàn)在已發(fā)展成為一個相對完善的結(jié)構(gòu)體系，在傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)體系中，門式剛架結(jié)構(gòu)的類型主要包括剛架柱、剛架梁還有支撐物等，這與蓋正常房屋沒有任何區(qū)別，都是需要梁、房頂、以及柱子等物，而門式剛架結(jié)構(gòu)的受力方式非常便捷，傳力的點也相對明確，施工時間較短，技術(shù)發(fā)展軌跡也相對成熟，因此被廣泛應(yīng)用，包括娛樂方面公共設(shè)施都投入了使用，門式剛架結(jié)構(gòu)形式已經(jīng)是輕型化建筑的主要結(jié)構(gòu)形式，體現(xiàn)了對材料的物盡其用，構(gòu)造尺寸相對較小，質(zhì)量也得到了相應(yīng)保障，工地中安裝也更加方便，能滿足氣候變化的施工要求，其所具有的優(yōu)勢以及帶來的經(jīng)濟效益都是無可替代的，其所具有的價值是不可估量的，因此才會被大量應(yīng)用。

（二）門式剛架輕型鋼結(jié)構(gòu)形式

門式剛架輕型鋼結(jié)構(gòu)，是采用特殊鋼構(gòu)建，基于門式剛架的受力點，目的是為了節(jié)省建筑的一些材料，同時也更加方便，柱子以及屋面梁都幾乎采用變截面，如果跨度太大，就應(yīng)要采用拼接的形式來完成建筑，建筑屋面以及墻面大多采用冷彎并且薄壁型的鋼結(jié)構(gòu)，但當(dāng)柱子距離大于大概12米的時候，冷彎薄壁的鋼結(jié)構(gòu)無法滿足使用需求，大多時候會采用桁架式檀條的結(jié)構(gòu)，連接方式通過螺栓以及主體的鋼架，起到承載的作用并間接的傳遞給剛架，檀條和剛架之間屬于互相借力的關(guān)系，剛架承載著檀條，檀條又側(cè)向支撐著剛架，這樣會促使整體的穩(wěn)定性，屋面板以及墻面板也經(jīng)常使用輕型的鋼結(jié)構(gòu)材料，通過相應(yīng)材料的連接，可直接承受住自然的侵襲，對風(fēng)和雪等承載負(fù)荷都傳遞給檀條，而屋面的支撐以及柱子間的支撐采用的是圓鋼交叉式的支撐形式，按照拉桿的設(shè)計原理，在有吊車的情況下，屋面的支撐以及柱子間的支撐通常使用角鋼材質(zhì)或者其他鋼結(jié)構(gòu)來進行支撐處理，在設(shè)計支撐材質(zhì)時應(yīng)按照設(shè)計原理進行建筑。

（三）門式剛架輕型鋼結(jié)構(gòu)布置

剛架的布置要滿足建筑工藝的需求，剛架的跨度也要按照合適的經(jīng)濟來布置，如果跨度太小就會導(dǎo)致基礎(chǔ)的造價偏高的情況出現(xiàn)，而跨度太大則會導(dǎo)致用鋼量偏大，所以一定對跨度的經(jīng)濟做好選擇，柱子距離在使用冷彎薄壁型鋼檀條的時候，適用的長度也要做好選擇，柱子距離太大如果使用這種結(jié)構(gòu)就必須增加價格預(yù)算，眾所周知，在建筑的過程中都會需要定位線等裝置，剛架定位軸線與溫度膨脹軸線之間的間隙應(yīng)按照規(guī)范嚴(yán)格進行。伸縮縫法需要注意以下方面。首先，將無吊車的簡易剛架結(jié)構(gòu)，將檀香木條連接替換成橢圓形長孔連接形式，并設(shè)置好防水裝置。其次，對于有吊車的鋼架結(jié)構(gòu)，必須盡量減少柱間的支撐距離，且在伸縮縫隙處安裝雙柱的形式。由于鋼架橫向?qū)挾冗^大，則應(yīng)采用高低布置方式，以有效降低溫度感應(yīng)力產(chǎn)生的影響。

二、門式剛架輕型鋼結(jié)構(gòu)廠房設(shè)計分析

（一）屋蓋支撐的設(shè)計分析

屋頂頂部和底部的弦桿水平支撐承受風(fēng)力等因素和抗震效果，并間接傳遞到縱柱上。當(dāng)它們屬于同一廠房結(jié)構(gòu)時，需要共同承載結(jié)構(gòu)單元和整體說的支撐。屋蓋橫向水平支撐在水平荷載和地震情況下進行精準(zhǔn)的核算，采用采用橫腹桁架模式根據(jù)各節(jié)點應(yīng)力狀態(tài)按拉桿原理設(shè)計。屋面的連接構(gòu)造和支撐桿要根據(jù)設(shè)計和實際需求滿足一定的要求。壓桿最好采用雙角鋼形式，形成T型橫截面和十字結(jié)構(gòu)，支架一般選用型鋼，欄桿使用單角鋼結(jié)構(gòu)也最好選用型鋼。為了保證連接的穩(wěn)定性，最好采用節(jié)點板對支撐桿和支撐拉桿與房屋進行連接，每個節(jié)點都要使用固定的螺栓，直徑也要按照相應(yīng)規(guī)定對螺栓進行選擇。

（二）柱間支撐的設(shè)計分析

支撐體系對剛架整體結(jié)構(gòu)都有很重要的作用，支撐的布置情況以及截面的模式都要為穩(wěn)定性提出相應(yīng)的需求，在滿足這些需求的同時也要滿足工藝的整體流程，柱間支撐的布置應(yīng)按照國家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)來實施，柱間的支撐模式應(yīng)采用交叉式，也可以根據(jù)實際的條件采用人字形態(tài)，就像工藝建筑要考慮柱間的交通或者設(shè)備的布置安裝以及柱子間的距離等，要使用門架式來支撐一樣，對廠房的結(jié)構(gòu)單元也要有相應(yīng)的考量，要考慮季節(jié)以及溫度的變化，所以柱間支撐的連接點要設(shè)置節(jié)點板，節(jié)點板的厚度也要通過詳細(xì)的計算來確定，如果遇到特殊情況，支撐桿的交叉點出現(xiàn)斷裂，就要對節(jié)點板進行加強處理，不論是鋼柱的連接還是具有支撐效果的節(jié)點板和鋼筋混凝土的連接點都要通過焊接進行加固，，而且要確保其承載力，保障其所具有的安全性能。

（三）門式剛架的節(jié)點設(shè)計分析

門式剛架節(jié)點主要包括三種方式，分別是斜梁與柱連接節(jié)點、柱基礎(chǔ)連接節(jié)點和斜梁與斜梁連接節(jié)點。首先，柱基礎(chǔ)的連接節(jié)點，主要采用平鉸形式的柱基礎(chǔ)。當(dāng)然，相對于鉸接柱基礎(chǔ)只能傳遞軸力和剪力，剛性筑基還能承受額外額彎矩，所以剛性筑基形式也是經(jīng)常被采用的形式之一，采用剛性柱基礎(chǔ)時，為了保證整體結(jié)構(gòu)的效果，需要根據(jù)實際情況減少鋼架截面內(nèi)力和柱頂移位。由于基礎(chǔ)需要承受相對較大的彎矩，采用平鉸柱基礎(chǔ)比較方便。若結(jié)構(gòu)復(fù)雜或有特殊需要，則采用剛性柱基礎(chǔ)。其次，為了保證結(jié)構(gòu)的堅固程度，需要使用高強螺栓端板對斜梁和柱體進行連接，還要從端板和高強螺栓的厚度考慮來保證剛度達(dá)到要求。

連接斜梁與柱時，一般采用的方式是對端板進行延伸，以多種形式對端板的布置進行確定。還要適當(dāng)?shù)募雍窆?jié)點在斜梁下翼緣的連接處，保證整體的厚度和節(jié)點鑄鍛是相等的。斜梁和斜梁連接結(jié)構(gòu)的連接形式主要有兩種。屋脊接縫和拼接點，

第一種可以把屋面坡度變化的問題從根本上解決掉;第二種則可以更好的選擇截面梁，行之有效的將大跨度斜梁運輸?shù)膯栴}進行解決。

結(jié)論：隨著社會的不斷發(fā)展，門式剛架結(jié)構(gòu)也更加的完善，結(jié)構(gòu)布置的相對簡單，而且施工周期性也很短，具備諸多的優(yōu)勢，從而得到廣泛的運用，當(dāng)然也存在著諸多的不足，這些都需要憑借人類的智慧來一一進行解決，促使其得到更好的發(fā)展道路。為了提高門式剛架輕型鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計及應(yīng)用水平，其實際存在的問題，有必要進行深入的分析，運用科學(xué)合理的方法，提高其設(shè)計水平，為鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)。

參考文獻：

[1]周健宇.淺談門式鋼架輕型鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房的結(jié)構(gòu)設(shè)計與研究[J].中國建筑金屬結(jié)構(gòu)， 2021，000（6）：2.

[2]劉剛， 劉衛(wèi)兵.淺析輕型鋼結(jié)構(gòu)廠房的設(shè)計和施工管理[J].四川建筑， 2019，000（1）：3.

[3]李倩.門式鋼架結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計探討[J].建材發(fā)展導(dǎo)向， 2020， 18（2）：1.

[4]劉正， 龍資.門式鋼架結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計探討[J].工程技術(shù)研究， 2019，000（17）：2.