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摘要：随着社会工业等实体的蓬勃发展，各类工厂对大跨度的厂房需求大大增加，作为造价低、建设快、厂房内部利用率高等优点的单层厂房被大量设计和建设使用。但是单层钢结构厂房看似一样，实际从结构设计上又分为门是门式钢架轻型房屋和抗规中的单层钢结构厂房，两者设计规范也有所不同。
关键词：单层钢结构厂房;门式钢架轻型房屋;设计规范中图分类号：TU 文献标识码：A 文章编号：（2020）-03-330
门式钢架轻型房屋钢结构以下简称门刚房屋
单层钢结构厂房以下简称单层钢结构厂房
一、两者在规范定义上的区别：
1.门式刚架轻型房屋：依据《门式刚架轻型房屋钢结构技术规范》规定，主要房屋高度不大于18m，高宽比小于1，为单跨或多跨实腹门式刚架、轻型屋盖、无桥式吊车或起重量不大于20t的A1～A5级别桥式吊车，以及不超过3t的悬挂吊车的单层轻型钢结构房屋。（条文说明补充：房屋高度和高宽比要求，主要针对风荷载系数要求而规定的，房屋超过18m的类似建筑，构件的具体设计可参照此规范。）
2.单层钢结构厂房：非地震作用下：按照《钢结构设计标准》对应规定条款设计，地震作用下：依据《建筑抗震设计规范》GB 50011-2010（2016年版）第9.2节规定，单层钢结构厂房主要适用于钢柱、钢屋架或者钢屋面梁承重的单层结构厂房，且不符合《门式刚架》规定的钢结构厂房。
二、结构计算区别：
门刚房屋计算是按照一阶弹性方法计算，不宜考虑蒙皮效应，虽然规范规定通过柱脚刚接等形式可按双向受力计算，以及可采用二阶弹性分析法进行计算，但通长形式的门刚房屋均按照二维排架形式进行平面内的内力计算，平面外通过柱间支撑和细杆形成无侧移体系来确定梁、柱平面长度系数。
单层钢结构厂房按照《钢结构设计标准》进行计算，《钢标》规定可分为一阶弹性分析、二阶弹性分析及直接分析法进行结构内力分析，但针对单层钢结构厂房一般按照一阶弹性分析法即可满足要求，本文内容仅对一阶弹性分析进行阐述。
门刚房屋和单层钢结构厂房均是按照一阶弹性分析法进行内力分析，在恒载、活载、风荷载及雪荷载等其他可变荷载作用下，得出各构件单元最不利的弯矩、轴力及剪力内力组合工况，构件按照结构弹性稳定理论确定构件计算长度系数，再按照有关规定进行构件应力设计。
求解构件长度系数时分为两个平面，在刚架平面内：按《钢标》附录E.0.2有侧移框架柱计算长度系数来计算长度;在刚架平面外：通过屋面支撑、柱间支撑等构造形成无侧移体系，分析就相对简单很多，纵向系杆都是与梁、柱铰接连接，查询《钢标》附录表E.0.1中K1=K2=0，计算长度系数μ=1.0。
当然在平面外也可以不设置支撑，利用梁与柱刚接形成有侧移体系，查表确定对应计算长度，但使用情况较少。另需要只出的是，在平面内计算长度分析中，门刚房屋结构都根据受力形式采用变截面梁、柱构件来节约材料，所以在《门刚房屋规范》附录A比较详细的特别给出了此种构件计算长度的计算方法。
三、荷载作用效应分析：
门刚房屋和单层钢结构厂房外荷载相对比较简单，主要包含以下几种：梁、柱及墙板恒载、面临时检修活载、风荷载、雪荷载及地震作用，在《门刚房屋规范》中对风荷载、屋面雪荷载、地震作用做了单独的规定，而单层钢结构厂房应该参照《建筑结构荷载规范》中规定使用。以下为主要不同点：
1.风荷载体型系数
在《门刚房屋规范》条文总则中说明，房屋高度不大于18m，高宽比小于1的房屋风荷载系数主要是根据美国低矮房屋的风压系数，经风洞试验的结果借鉴而来，表4.2.2中，直接把内压分为压力和吸力进行了组合，按照屋面坡度角、房屋各区域给出了各种体形系数，比《荷载规范》中给出的风荷载体型系数详细且精准很多。
单层钢结构厂房荷载需要按《荷载规范》风荷载体形系数，但有一点需要特别注意，当对单个构件进行风载作用计算时，需在《荷载规范》表8.3.1体型系数下，手动把构件房屋内部的内压按照吸力和压力系数与外部体形系数进行不利组合后再来计算，相对比较麻烦。
参照《门刚房屋规范》条文总则中说明，当单层钢结构厂房外形满足《门刚房屋规范》高度和高宽比规定，建议直接按照《门刚房屋规范》中体型系数使用，这样更加便捷真实。
2、地震作用计算规定
在横向地震作用规定中，《门刚房屋规范》第6.2.2条中规定采用基底剪力法进行钢架平面内的水平地震计算，对不等高房屋可按阵型分解反应谱法计算。这与《抗规》第9.2.7-2条规定基本相同。但在纵向地震作用规定中，《门刚房屋规范》第6.2.5条讲得比较简化：按柱列采用底部剪力法进行地震作用分析。
单层钢结构厂房依据的《抗规》在第9.2.8条规定进行了不同情况计算的分类，内容比较多具体见规范条文，以上看出《抗规》把厂房类别分的比较细，覆盖面较广，《门刚房屋规范》主要是轻质彩钢板，对地震力影响较小，所以按照高度和质量分配就可以满足精度要求。
另外，两者在地震作用方面区别比较大的还有一方面，就是关于强柱弱梁概念的具体操作，在《门刚房屋规范》中规定可不进行强柱弱梁的验算，在采用端板连接或节点处是在梁柱下翼缘圆弧过度时，也可不进行强柱弱梁验算，其他情况同《抗规》执行。但《抗规》对单层钢结构厂房强柱弱梁进行了规定，具体可见《抗规》9.2.11条，大体思路就是进行构件或者节点加强。
四、板件宽厚比构造方面的规定：
1.在非地震效应作用下：
在《门刚房屋》第3.4.1-2中进行了如下规定，对构件受压板件的宽厚比;受压板件，工字形截面构件受压翼缘板自由外伸宽度b与其厚度t之比，不應大于15235/fy;工字形截面梁、柱构件腹板的计算高度hw与其厚度tw之比，不应大于250。 相对《门刚房屋》以上规定，单层钢结构在非地震作用下是按照《钢结构设计标准》3.5 截面板件宽厚比等级进行规定的，更加详细地对受弯、受压进行了S1～S5级的规定。
2.在地震效应作用下：
在《门刚房屋》第3.4.3中规定，地震起控制性作用时，对梁柱的抗震构造措施应符合下列主要规定：
1、工字形截面构件受压翼缘板自由外伸宽度b与其厚度t之比，不应大于13235/fy;工字形截面梁、柱构件腹板的计算高度hw与其厚度tw之比，不应大于160;
2、柱的长细比不应大于150。
以上几条内容中，第一条就是着重对比的内容，但特别要注意是在地地震组合为控制作用的時候，按此规定控制构件宽厚比。
单层钢结构厂房地震作用下规定，需要按照《抗规》第9.2.14条要求，要求比较多，可能理解比较复杂，具体内容详见规范要求。
针对上面第二条轻屋盖厂房的相关规定，较为难理解，这里进行重点解说，单层钢结构厂房的板件宽厚比分为塑性耗能区和耗能区以外部分，塑性耗能区类似于梁柱交接处区域，塑性变形消耗地震能量，其余为耗能区以外部分：
1、耗能区以外部分的板件宽厚比相对简单，可直接按《钢结构规范》弹性设计，也就是现行《钢结构设计标准》的S4等级设计，在表3.5.1注释5中也有对应说明。
耗能区板件宽厚比相对比较复杂，按《抗规》9.2.4条文说明解释，通过厂房框架承受的地震内力与自身的弹性抗力进行比较来合理的选择板件宽厚比。
2、按上述要求规定，若是设计采用2倍地震力参与组合计算，则耗能塑性区宽厚比等级可采用等级S4，与耗能塑性区以外相同;若是构件截面强度和稳定不能满足2倍地震力组合计算，则按照1.5倍地震力参与组合计算，耗能塑性区宽厚比等级按照表6中B类控制，耗能塑性区以外依旧按照S4控制;若是构件截面强度和稳定不能满足1.5倍地震力组合计算，则只能按照正常地震力参与组合计算，此时耗能塑性区板件宽厚比控制比较严格，得按照表6中A类控制，耗能塑性区以外依旧按照S4控制，可以看出规范目的在于当地震力放大能满足则放宽对构件宽厚比的限制，即高强度低延性，否则就高延性低强度控制，但都必须满足正常1倍地震力组合计算。
3、根据以上情况，单层钢结构厂房中轻钢屋盖体形，板件宽厚比要求比较复杂，得根据地震力进行性能化设计，否则宽厚比控制较严格，现行PKPM还不能很好地进行此逻辑分析，需要设计者根据规范规定自己来复核。
五、柱子和支撑构件在地震与非地震作用受压长细比
1.在非地震效应作用下：
在《门刚房屋》第3.4.2-1中对受压构件的长细比做了如下规定：受压构件的长细比，不宜大于表3.4.2-1规定的限值。
相对单层钢结构厂房在非地震作用下，应该按照《钢结构设计标准》7.4.6-2条规定，轴心受压构件的长细比不宜超过表7.4.6规定的容许值，但当杆件内力设计值不大于承载能力的50%时，容许长细比值可取200。
从以上表格对比，单层钢结构厂房在柱和吊车下的支撑长细比控制比《门刚房屋》严格，但是也给出了承载能力不大于50%情况下，予以放松的情况。
2.在地震效应作用下：
在《门刚房屋》3.4.3中第五条规定：当地震作用控制结构设计时，柱长细比不应大于150，相对支撑没有给出额外规定要求。
单层钢结构按《抗规》第9.2.13条规定，厂房框架柱的长细比根据轴压比大小分为，轴压比小于0.2时不宜大于150，不小于0.2时，不宜大于120235/fay。第9.2.15-3规定，柱间支撑杆件的长细比限值，应符合国家标准《钢结构设计附件》规定，即非地震作用下对应的《钢结构设计标准》第7.4.6-2要求，支撑容许长细比不超过200。
除去以上重要构件区别外，另一个设计上容易忽略且对设计影响比较大的就是柱脚设计，通常门式轻钢房屋柱脚采用外露式柱脚，通过锚栓抗拉即可满足各种工况组合内力的计算要求，尺寸不大不占地方，相对经济节约。但是单层钢结构厂房在地震作用下依据《抗规》第9.2.16规定，考虑了部分抗震概念性设计，依据震害经验外露式柱脚破坏特征是锚栓剪断、拉断或者拔出，外露式柱脚需要满足柱脚极限承载力不宜小于柱截面塑性屈服承载力的1.2倍，按此设计截面占空间太大，影响美观;一般单层钢结构厂房采用埋入式和外包式柱脚做法，按柱底内力计算承载力并满足构造要求即可。
六、结论
通过上面这些主要规定的区别，我们可以大概了解到门式轻钢结构和单层钢结构厂房在计算条件上面的不同，特别是地震作用下，对单层钢结构厂房进行了较为严格的规定。建议设计者一定在弄清楚两者的体形前提下，合理的选用规范进行结构设计，避免造成选错体形导致的设计问题。
参考文献
《建筑结构荷载规范》 GB5009-2012
《钢结构设计标准》 GB50017-2017
《门式钢架轻型房屋钢结构技术规范》GB51022-2015
《建筑抗震设计规范》（2016年版） GB5011-2010
《钢结构设计手册》第四版
关键词：单层钢结构厂房;门式钢架轻型房屋;设计规范中图分类号：TU 文献标识码：A 文章编号：（2020）-03-330
门式钢架轻型房屋钢结构以下简称门刚房屋
单层钢结构厂房以下简称单层钢结构厂房
一、两者在规范定义上的区别：
1.门式刚架轻型房屋：依据《门式刚架轻型房屋钢结构技术规范》规定，主要房屋高度不大于18m，高宽比小于1，为单跨或多跨实腹门式刚架、轻型屋盖、无桥式吊车或起重量不大于20t的A1～A5级别桥式吊车，以及不超过3t的悬挂吊车的单层轻型钢结构房屋。（条文说明补充：房屋高度和高宽比要求，主要针对风荷载系数要求而规定的，房屋超过18m的类似建筑，构件的具体设计可参照此规范。）
2.单层钢结构厂房：非地震作用下：按照《钢结构设计标准》对应规定条款设计，地震作用下：依据《建筑抗震设计规范》GB 50011-2010（2016年版）第9.2节规定，单层钢结构厂房主要适用于钢柱、钢屋架或者钢屋面梁承重的单层结构厂房，且不符合《门式刚架》规定的钢结构厂房。
二、结构计算区别：
门刚房屋计算是按照一阶弹性方法计算，不宜考虑蒙皮效应，虽然规范规定通过柱脚刚接等形式可按双向受力计算，以及可采用二阶弹性分析法进行计算，但通长形式的门刚房屋均按照二维排架形式进行平面内的内力计算，平面外通过柱间支撑和细杆形成无侧移体系来确定梁、柱平面长度系数。
单层钢结构厂房按照《钢结构设计标准》进行计算，《钢标》规定可分为一阶弹性分析、二阶弹性分析及直接分析法进行结构内力分析，但针对单层钢结构厂房一般按照一阶弹性分析法即可满足要求，本文内容仅对一阶弹性分析进行阐述。
门刚房屋和单层钢结构厂房均是按照一阶弹性分析法进行内力分析，在恒载、活载、风荷载及雪荷载等其他可变荷载作用下，得出各构件单元最不利的弯矩、轴力及剪力内力组合工况，构件按照结构弹性稳定理论确定构件计算长度系数，再按照有关规定进行构件应力设计。
求解构件长度系数时分为两个平面，在刚架平面内：按《钢标》附录E.0.2有侧移框架柱计算长度系数来计算长度;在刚架平面外：通过屋面支撑、柱间支撑等构造形成无侧移体系，分析就相对简单很多，纵向系杆都是与梁、柱铰接连接，查询《钢标》附录表E.0.1中K1=K2=0，计算长度系数μ=1.0。
当然在平面外也可以不设置支撑，利用梁与柱刚接形成有侧移体系，查表确定对应计算长度，但使用情况较少。另需要只出的是，在平面内计算长度分析中，门刚房屋结构都根据受力形式采用变截面梁、柱构件来节约材料，所以在《门刚房屋规范》附录A比较详细的特别给出了此种构件计算长度的计算方法。
三、荷载作用效应分析：
门刚房屋和单层钢结构厂房外荷载相对比较简单，主要包含以下几种：梁、柱及墙板恒载、面临时检修活载、风荷载、雪荷载及地震作用，在《门刚房屋规范》中对风荷载、屋面雪荷载、地震作用做了单独的规定，而单层钢结构厂房应该参照《建筑结构荷载规范》中规定使用。以下为主要不同点：
1.风荷载体型系数
在《门刚房屋规范》条文总则中说明，房屋高度不大于18m，高宽比小于1的房屋风荷载系数主要是根据美国低矮房屋的风压系数，经风洞试验的结果借鉴而来，表4.2.2中，直接把内压分为压力和吸力进行了组合，按照屋面坡度角、房屋各区域给出了各种体形系数，比《荷载规范》中给出的风荷载体型系数详细且精准很多。
单层钢结构厂房荷载需要按《荷载规范》风荷载体形系数，但有一点需要特别注意，当对单个构件进行风载作用计算时，需在《荷载规范》表8.3.1体型系数下，手动把构件房屋内部的内压按照吸力和压力系数与外部体形系数进行不利组合后再来计算，相对比较麻烦。
参照《门刚房屋规范》条文总则中说明，当单层钢结构厂房外形满足《门刚房屋规范》高度和高宽比规定，建议直接按照《门刚房屋规范》中体型系数使用，这样更加便捷真实。
2、地震作用计算规定
在横向地震作用规定中，《门刚房屋规范》第6.2.2条中规定采用基底剪力法进行钢架平面内的水平地震计算，对不等高房屋可按阵型分解反应谱法计算。这与《抗规》第9.2.7-2条规定基本相同。但在纵向地震作用规定中，《门刚房屋规范》第6.2.5条讲得比较简化：按柱列采用底部剪力法进行地震作用分析。
单层钢结构厂房依据的《抗规》在第9.2.8条规定进行了不同情况计算的分类，内容比较多具体见规范条文，以上看出《抗规》把厂房类别分的比较细，覆盖面较广，《门刚房屋规范》主要是轻质彩钢板，对地震力影响较小，所以按照高度和质量分配就可以满足精度要求。
另外，两者在地震作用方面区别比较大的还有一方面，就是关于强柱弱梁概念的具体操作，在《门刚房屋规范》中规定可不进行强柱弱梁的验算，在采用端板连接或节点处是在梁柱下翼缘圆弧过度时，也可不进行强柱弱梁验算，其他情况同《抗规》执行。但《抗规》对单层钢结构厂房强柱弱梁进行了规定，具体可见《抗规》9.2.11条，大体思路就是进行构件或者节点加强。
四、板件宽厚比构造方面的规定：
1.在非地震效应作用下：
在《门刚房屋》第3.4.1-2中进行了如下规定，对构件受压板件的宽厚比;受压板件，工字形截面构件受压翼缘板自由外伸宽度b与其厚度t之比，不應大于15235/fy;工字形截面梁、柱构件腹板的计算高度hw与其厚度tw之比，不应大于250。 相对《门刚房屋》以上规定，单层钢结构在非地震作用下是按照《钢结构设计标准》3.5 截面板件宽厚比等级进行规定的，更加详细地对受弯、受压进行了S1～S5级的规定。
2.在地震效应作用下：
在《门刚房屋》第3.4.3中规定，地震起控制性作用时，对梁柱的抗震构造措施应符合下列主要规定：
1、工字形截面构件受压翼缘板自由外伸宽度b与其厚度t之比，不应大于13235/fy;工字形截面梁、柱构件腹板的计算高度hw与其厚度tw之比，不应大于160;
2、柱的长细比不应大于150。
以上几条内容中，第一条就是着重对比的内容，但特别要注意是在地地震组合为控制作用的時候，按此规定控制构件宽厚比。
单层钢结构厂房地震作用下规定，需要按照《抗规》第9.2.14条要求，要求比较多，可能理解比较复杂，具体内容详见规范要求。
针对上面第二条轻屋盖厂房的相关规定，较为难理解，这里进行重点解说，单层钢结构厂房的板件宽厚比分为塑性耗能区和耗能区以外部分，塑性耗能区类似于梁柱交接处区域，塑性变形消耗地震能量，其余为耗能区以外部分：
1、耗能区以外部分的板件宽厚比相对简单，可直接按《钢结构规范》弹性设计，也就是现行《钢结构设计标准》的S4等级设计，在表3.5.1注释5中也有对应说明。
耗能区板件宽厚比相对比较复杂，按《抗规》9.2.4条文说明解释，通过厂房框架承受的地震内力与自身的弹性抗力进行比较来合理的选择板件宽厚比。
2、按上述要求规定，若是设计采用2倍地震力参与组合计算，则耗能塑性区宽厚比等级可采用等级S4，与耗能塑性区以外相同;若是构件截面强度和稳定不能满足2倍地震力组合计算，则按照1.5倍地震力参与组合计算，耗能塑性区宽厚比等级按照表6中B类控制，耗能塑性区以外依旧按照S4控制;若是构件截面强度和稳定不能满足1.5倍地震力组合计算，则只能按照正常地震力参与组合计算，此时耗能塑性区板件宽厚比控制比较严格，得按照表6中A类控制，耗能塑性区以外依旧按照S4控制，可以看出规范目的在于当地震力放大能满足则放宽对构件宽厚比的限制，即高强度低延性，否则就高延性低强度控制，但都必须满足正常1倍地震力组合计算。
3、根据以上情况，单层钢结构厂房中轻钢屋盖体形，板件宽厚比要求比较复杂，得根据地震力进行性能化设计，否则宽厚比控制较严格，现行PKPM还不能很好地进行此逻辑分析，需要设计者根据规范规定自己来复核。
五、柱子和支撑构件在地震与非地震作用受压长细比
1.在非地震效应作用下：
在《门刚房屋》第3.4.2-1中对受压构件的长细比做了如下规定：受压构件的长细比，不宜大于表3.4.2-1规定的限值。
相对单层钢结构厂房在非地震作用下，应该按照《钢结构设计标准》7.4.6-2条规定，轴心受压构件的长细比不宜超过表7.4.6规定的容许值，但当杆件内力设计值不大于承载能力的50%时，容许长细比值可取200。
从以上表格对比，单层钢结构厂房在柱和吊车下的支撑长细比控制比《门刚房屋》严格，但是也给出了承载能力不大于50%情况下，予以放松的情况。
2.在地震效应作用下：
在《门刚房屋》3.4.3中第五条规定：当地震作用控制结构设计时，柱长细比不应大于150，相对支撑没有给出额外规定要求。
单层钢结构按《抗规》第9.2.13条规定，厂房框架柱的长细比根据轴压比大小分为，轴压比小于0.2时不宜大于150，不小于0.2时，不宜大于120235/fay。第9.2.15-3规定，柱间支撑杆件的长细比限值，应符合国家标准《钢结构设计附件》规定，即非地震作用下对应的《钢结构设计标准》第7.4.6-2要求，支撑容许长细比不超过200。
除去以上重要构件区别外，另一个设计上容易忽略且对设计影响比较大的就是柱脚设计，通常门式轻钢房屋柱脚采用外露式柱脚，通过锚栓抗拉即可满足各种工况组合内力的计算要求，尺寸不大不占地方，相对经济节约。但是单层钢结构厂房在地震作用下依据《抗规》第9.2.16规定，考虑了部分抗震概念性设计，依据震害经验外露式柱脚破坏特征是锚栓剪断、拉断或者拔出，外露式柱脚需要满足柱脚极限承载力不宜小于柱截面塑性屈服承载力的1.2倍，按此设计截面占空间太大，影响美观;一般单层钢结构厂房采用埋入式和外包式柱脚做法，按柱底内力计算承载力并满足构造要求即可。
六、结论
通过上面这些主要规定的区别，我们可以大概了解到门式轻钢结构和单层钢结构厂房在计算条件上面的不同，特别是地震作用下，对单层钢结构厂房进行了较为严格的规定。建议设计者一定在弄清楚两者的体形前提下，合理的选用规范进行结构设计，避免造成选错体形导致的设计问题。
参考文献
《建筑结构荷载规范》 GB5009-2012
《钢结构设计标准》 GB50017-2017
《门式钢架轻型房屋钢结构技术规范》GB51022-2015
《建筑抗震设计规范》（2016年版） GB5011-2010
《钢结构设计手册》第四版