摘要：鋼結構房屋以其自重輕、抗震性能好、施工進度快等優點在輕重工業廠區應用日益廣泛，在鋼結構房屋中特別是門式剛架輕型鋼結構廠房在輕重工業廠區應用最為廣泛。本文就門式剛架輕型鋼結構廠房設計做簡要敘述，介紹其設計過程，總結其中常見的問題和處理辦法。
　　關鍵詞：門式剛架輕型鋼結構廠房設計
　　引言
　　伴隨著我國輕重工業的快速發展，鋼結構房屋特別是門式剛架輕型鋼結構廠房以其自重輕、抗震性能好、施工進度快在輕重工業廠區應用最為廣泛。
　　門式剛架輕型鋼結構廠房依據《門式剛架輕型房屋鋼結構技術規程》CECS102:2002(以下簡稱《門規》)主要是指單跨或多跨，具有輕質屋蓋、輕質外墻或磚砌外墻，無橋式吊車或起重量小于等于20t的A1~A5工作級別的橋式吊車、不大于3t懸掛式起重機的單層鋼結構廠房。
　　門式剛架輕型鋼結構廠房設計過程
　　依據筆者設計經驗，門式剛架輕型鋼結構廠房設計過程如下：
　　1、 依據工藝等專業提資條件和天車條件確定廠房跨度，跨度尺寸盡量符合建筑模數，有時由于場地等因素的限制，不能按照以上模數取值，輕鋼廠房也是完全可以做到的；柱距尺寸盡量符合建筑模數，有時因其它因素也可以靈活布置；按有無天車條件及廠房內部凈空的要求來確定廠房的檐口高度；按照當地的降雨情況等因素確定廠房屋面的坡度，一般取值1/8~1/20；還有根據地域或工藝等專業要求確定屋面、墻面的維護材料。
　　2、 設計荷載的取值：
　　（1）、屋面荷載依據維護材料、當地的氣候條件、屋面的積灰情況等確定屋面恒活荷載的取值。一般彩鋼板維護時取恒荷載標準值為：0.3kN/m2，活荷載標準值按《門規》可取0.5kN/m2，當受荷水平投影面積大于60m2時，屋面均布活荷載標準值可取為0.3kN/m2；當廠房是多跨或高低跨計算雪荷載時，應按《建筑結構荷載規范》6.2章節選取積雪分布系數；當積灰荷載、屋面活荷載、雪荷載同時存在時應按照《建筑結構荷載規范》4.4.3條和《門規》3.2.5條合理取值；
　　（2）、吊車荷載，對有吊車的輕鋼廠房應計算作用在排架牛腿上的豎向荷載和橫向水平荷載，此荷載可按照《建筑結構荷載規范》第5章節計算。
　　（3）、風荷載，主要是風荷載標準值、風荷載體型系數、風壓高度變化系數的取值。此荷載可按照《建筑結構荷載規范》和《門規》相關章節進行取值。
　　（4）其它荷載，依據筆者的設計經驗主要有屋面梁懸掛吊車荷載，屋面梁通風天窗荷載、柱側管道支架荷載等荷載。屋面梁懸掛吊車荷載可分恒、活荷載加載在懸掛吊車作用屋面梁處；屋面梁通風天窗荷載可分恒、活、鳳荷載作用于天窗與屋面梁節點處；柱側管道支架荷載可分恒、活荷載作用在柱側支架與柱節點處。
　　3、剛架構件的設計：
　　（1）依據《門規》4.1.4條廠房柱腳可設計為鉸接或剛接。柱腳鉸接時柱依據結構的受力情況可設計為變截面柱，變截面柱使柱外側平齊，柱的定位軸線可按柱下端（較小端）中心；柱腳剛接時應將柱做成等截面柱，柱的定位軸線應根據上柱的高度、吊車邊緣到上柱內邊緣的距離確定，此時軸線會不在柱截面中心線處。
　　（2）構件材料的選擇.，經常選擇的是Q235和Q345.。當穩定控制時,宜使用Q235；強度起控制作用時,可選擇Q345。依據《鋼結構設計規范》3.3章節，對選用Q235鋼，有些部位不能應用沸騰鋼，對于需要驗算疲勞的焊接構件應依據當地的氣候條件適當選取B、C、D類鋼材。
　　（3）柱截面按長細比估算.通常按50＜λ＜150,一般取值在80左右。柱與梁設計為剛接，梁的截面可依據受力包羅圖分段設計，當為單跨且中間無柱時，一般依據跨度按0.25~0.50~0.25來對稱劃分截面，將兩端0.25部分取變截面，中間0.50部分取等截面，這樣設計可以充分發揮梁截面的受力性能，減少鋼材用量，降低工程造價；梁截面高度一般在跨度的1/20~1/50之間選擇，翼緣寬度根據梁間側向支撐的間距按l/b限值確定時，可避免鋼梁的整體穩定的復雜計算，這種設計方法較簡單，確定了截面高度和翼緣寬度后，其板件厚度可按規范中局部穩定的構造規定估算；梁截面選取時盡量做到“高腹薄壁”；有時為加快工程進度也可選取成型鋼材。
　　（4）梁柱截面的驗算包括強度、穩定性、剛度三方面。對鋼柱一般均為壓彎剪構件，鋼梁起控制作用的為彎剪力，相關驗算按照《門規》和《鋼結構設計規范》等規范相關章節計算。這里需要注意的是柱的平面外計算長度可依據《鋼結構設計規范》5.3.7條取值，梁的平面外計算長度可依據隅撐的間距取值。
　　當驗算截面不能滿足時，加大截面應該分兩種情況：(1)強度不滿足時,通常加大截面的板件厚度,抗彎不滿足加大翼緣厚度，抗剪不滿足加大腹板厚度（腹板抗剪，翼緣抗彎）。(2)變形超限，通常加大截面的高度，因為截面特性與截面高度是n次方的關系，加大截面厚度會很不經濟。
　　（5）剛架節點連接，主要有梁柱節點、梁梁節點、牛腿節點、柱腳節點設計。梁柱節點、梁梁節點連接中通常采取摩擦型高強度螺栓連接，相關計算參見《門規》和《鋼結構設計規范》等規范相關章節；牛腿節點主要受彎剪力，設計時應利用腹板抗剪，翼緣抗彎，通常牛腿上下翼緣與柱采用焊透的V形對接焊縫，也可以采用角焊縫，此時角焊縫的大小應根據牛腿翼緣傳來的水平力F=M/H計算，腹板采用的角焊縫大小由剪力V確定；柱腳節點應依據剛接和鉸接形式進行設計，相關設計參見《門規》和《鋼結構設計規范》等相關章節，此時因鋼結構自重較輕，依據《鋼結構設計規范》8.4.13條，一般情況下均需設置抗剪鍵。
　　
　　參考文獻：
　　[1]《門式剛架輕型房屋鋼結構技術規程》CECS102:2002中國計劃出版社
　　[2]《鋼結構設計規范》GB50017-2003中國計劃出版社
　　[3]《建筑結構荷載規范》GB5009-2001(2006年版)中國建筑工業出版社