摘要：本文簡要介紹門式輕鋼結(jié)構(gòu)的概況，對它的設(shè)計方法、設(shè)計步驟、設(shè)計選材、和設(shè)計中應注意的事項，做了介紹，使結(jié)構(gòu)設(shè)計人員，對輕型門式鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計有一個完成的認識，掌握常規(guī)設(shè)計方法。

　　關(guān)鍵詞：輕型門式鋼架;設(shè)計方法;結(jié)構(gòu)設(shè)計

　　Abstract: This paper briefly introduces the door type of light steel structure general situation, it's the design method and design steps, design select material, and matters needing attention in design, do the introduction, so that the structure design personnel, for light door type steel structure design is a complete understanding of, master conventional design method.

　　Key Words: light door type steel; design method; structure design

　　中圖分類號：TU318 文獻標識碼：A 文章編號：

　　輕型門式鋼架結(jié)構(gòu)形式，一般用于工業(yè)廠房，具有施工速度快，自重輕，柱網(wǎng)布置靈活等特點。上世紀90代以來，隨著我國鋼產(chǎn)量大幅提高，門式鋼架也得到廣泛應用、結(jié)構(gòu)設(shè)計方法也日趨完善。目前多數(shù)設(shè)計院采用PKPM的STS進行門式鋼架設(shè)計。

　　在日常應用中，門式鋼架梁柱，多用焊接H型變截面構(gòu)件，單跨鋼架梁柱節(jié)點用剛接，多夸一般是剛接、鉸接并用;柱腳與基礎(chǔ)可剛接或鉸接，維護結(jié)構(gòu)多采用壓型鋼板，保溫隔熱多采用玻璃棉。

　　門式鋼架設(shè)計一般采用以概率理論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計方法，按分項系數(shù)設(shè)計表達式進行計算，承重構(gòu)件按承載力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)進行設(shè)計

　　一.確定柱網(wǎng)

　　輕鋼廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計首先要根據(jù)工藝生產(chǎn)要求確定柱網(wǎng)，盡可能滿足生產(chǎn)工藝和使用要求，按實際情況確定鋼架的高度、跨度、本人通過多個工程的設(shè)計實踐，在門式鋼架設(shè)計工程中對柱網(wǎng)的確定得出以下結(jié)論：

　　當檐高6m、柱距為7.5m，荷載情況完整一致下，跨度在18~30m之間的鋼架單位用鋼量(Q235B)為18~28kg/m2，當跨度在21~48m之間的單位鋼架用鋼量為25~40kg/m2,當房檐高度為12m、跨度超過48m時宜采用多跨鋼架(中間設(shè)置搖擺柱)，其用鋼量較單跨鋼架節(jié)儉18%左右，因此設(shè)計門式鋼架時應根據(jù)具體要求選擇較為經(jīng)濟的跨度，不宜盲目采用大跨度。對門式鋼架輕型鋼結(jié)構(gòu)而言，鋼架用鋼量是最主要部分，當鋼架跨度較小時，鋼架用鋼量甚至占總用鋼量的50%以上，而其它各構(gòu)件用鋼量，特別是墻架梁、柱間支撐、屋面支撐、，所占比例較小。隨著柱距增大，其他各部分結(jié)構(gòu)的用鋼量均隨柱距增大而增加，特別是吊車梁，由于柱距較大，需采用格構(gòu)式，其用鋼量所占的比例較大，并最終超過了鋼架的用鋼量。其次是檁條，由于長細比的要求，用鋼量增長也很快。綜合各項用鋼量，設(shè)計時可以做出多種方案進行比較，最終選擇最佳方案。

　　二.門式鋼架荷載取值

　　門式鋼架房屋上作用的荷載一般有：豎向荷載(結(jié)構(gòu)自重、雪荷載、積灰荷載等)和水平荷載(風荷載、吊車剎車力)，地震荷載。由于輕鋼結(jié)構(gòu)自重較輕。所以對地震的反應也較輕，這一點對抗震非常有利。

　　三.鋼架內(nèi)力和側(cè)移計算方法

　　1.內(nèi)力計算方法：對于變截面門式鋼架，應采用彈性分析方法確定各種內(nèi)力，只有當鋼架的的梁柱全部為等截面時才容許采用塑性分析方法。變截面門式鋼架的內(nèi)力通常采用桿系單元的有限元法(直接剛度法)計算。地震作用的效應可采用底部剪力法分析確定。根據(jù)不同的荷載組合下的內(nèi)力分析結(jié)果，找出控制截面的內(nèi)力組合，控制截面的位置一般在柱底、柱頂、柱牛腿連接處及梁端、梁跨中等截面。

　　2.側(cè)移計算方法：變截面門式鋼架的柱頂側(cè)移應采用彈性分析方法斷定，計算時荷載取標準值，不考慮荷載分項系數(shù)。如果最后演算時鋼架的側(cè)移剛度不滿足要求，需采用以下方法進行調(diào)整：放大柱或梁的截面尺寸，改鉸接柱腳為鋼接柱腳。

　　四.檁條、拉條和撐桿設(shè)計

　　1.檁條設(shè)計

　　檁條屬于雙向受彎構(gòu)件，在進行內(nèi)力分析時應沿截面兩個型心主軸方向計算彎矩。設(shè)計時，應對檁條進行強度計算、整體穩(wěn)固計算、變形計算。

　　檁條設(shè)計時，要考慮到檁條為冷彎薄壁構(gòu)件，受壓板件或壓彎板件的寬厚比大，在受力時要屈曲，強度計算時應采用有效寬度，對原有截面要消弱。同時強度計算要用凈斷面，要考慮釘孔削弱。種削弱，一般達到6-15%，對小截面窄翼緣的梁影響較大。

　　檁條設(shè)計時，應考慮檁條不僅僅是支撐屋面板或懸掛墻面板的構(gòu)件，而且也是鋼架梁柱隅撐設(shè)置的支撐體，設(shè)置一定數(shù)量的隅撐可減少鋼架平面外的計算長度，有效的保證了鋼架的平面外整體穩(wěn)定性。

　　2.檁條的拉條和撐桿設(shè)計

　　(1)拉條的位置

　　是否設(shè)置拉條，這與檁條的側(cè)向剛度有關(guān)，對于側(cè)向剛度較大的輕型H型鋼和空間桁架式檁條一般可不設(shè)拉條。對于側(cè)向剛度較差的實腹式和平面桁架是檁條，為了減少檁條在安裝和應用階段的側(cè)向變形和扭轉(zhuǎn)，保證整體穩(wěn)固性，一般需要在檁條間設(shè)置拉條，作為側(cè)向支撐點。當檁條跨度≤4m時，可按計算結(jié)果判斷是否需要設(shè)置拉條;當房屋坡度i>1/10，檁條跨度>4，,宜的檁條的跨中設(shè)置一道拉條;當跨度>6m時，宜在檁條跨度三分點處，每點各設(shè)一道拉條或撐桿，在檐口處還應設(shè)置斜拉條和撐桿。拉條的直徑為8~12mm，根據(jù)荷載和檁距大小選用。

　　(2)撐桿的設(shè)置：檁條撐桿的作用是限制檐檁和天窗缺口處邊檁向上或向下兩個方向的側(cè)向彎曲。撐桿的長細比按壓桿要求λ≤220，可采用鋼管、方鋼管或角鋼做成。撐桿處應同時設(shè)置斜拉條。

　　五.如何斷定屋面支撐與柱間支撐的大小

　　1.屋面支撐。屋面支撐受力較小，桿件截面通常可按容許長細比選擇。交叉斜桿和柔性系桿按拉桿設(shè)計，可采用單角鋼，非交叉斜桿、弦桿、豎桿以及剛性系桿按壓桿設(shè)計，可采用雙角鋼組成十字形或T形截面。

　　當屋架跨度較大、房屋較高且風壓較大時，桿件截面應按桁架系統(tǒng)計算出內(nèi)力斷定。計算支承桿件內(nèi)力時，可假定在一定程度荷載作用下，交叉斜桿中的壓桿退出工作，僅由拉桿受力。

　　2.柱間支撐：對廠房來說，分為上層支撐和下層支撐。上層支撐計算時，為避免由于支撐剛度過大而引起較大的溫度應力，支撐腹桿按柔性拉桿計算。交叉系統(tǒng)的下層支撐當?shù)踯囕^小時一般用圓鋼，較大時應采用角鋼或槽鋼。為了加大廠房縱向剛度，當?shù)踯囕^大時，交叉斜桿應按拉桿設(shè)計。

　　六.隅撐的作用與設(shè)計

　　隅撐的作用是禁止梁的下翼緣及柱的內(nèi)側(cè)翼緣失穩(wěn)。并在設(shè)計計算中作為減少梁柱的平面外計算長度的最不利側(cè)向支撐間的最大間距。

　　在恒荷載和活荷載等荷載組合作用下，一般的梁受力是上翼緣受壓，下翼緣受拉，這樣檁條與鋼梁的有效連接為梁上翼緣的穩(wěn)固供給了可靠的支撐。所以一般情況下梁的平面外計算長度取兩倍的檁條間距、上翼緣的穩(wěn)固可以保證。在受到風吸力荷載作用時，下翼緣受壓，上翼緣受拉，這樣下翼緣的穩(wěn)固性沒有可靠的平面外支撐。因此，在梁的下翼緣上應加設(shè)隅撐給鋼梁的下翼緣提供支撐。

　　結(jié)語：輕型門式剛架具有造價低，自重輕，基礎(chǔ)處理費用低，安裝簡單，施工工期短，現(xiàn)在被廣泛采用，隨著我國鋼產(chǎn)量增加，及鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)提高，設(shè)計手段的優(yōu)化，其經(jīng)濟效益將更加明顯。

　　參考文獻

　　[1]《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計手冊》主編：汪一駿 郁銀泉

　　[2]《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》GB50017-2003

　　[3]《門式鋼架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》CECS102:2002;