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摘要：本文将对多跨门式刚架轻型钢结构厂房设计中要点进行简单分析，其设计要点主要包含确定门式钢架柱的网尺寸和设计结构体系、多跨门式的钢架、拉条和墙梁以及檩条、吊车梁等。
关键词：轻型钢结构厂房；门式钢架；设计要点；分析
中图分类号：TU391 文献标识码：A 文章编号：
多跨的门式钢架是轻型钢结构厂房设计中较为使用的钢结构设计形式，其对保持厂房结构的稳定性和安全性有着重要的意义，因此要重视多跨度轻型钢结构中门式钢架的设计工作。
一、确定门式钢架柱的网尺寸和设计结构体系
（一）挑选柱网尺寸
多跨门式轻型钢结的钢架柱在网布上的要求应该先符合厂房建造工艺的基本需求,常见门式刚架的间隔是六米到九米, 设计时不论是否具有吊车，合理的门式钢架的间隔宜设置在八米到九米范围内。工程使用构件的数量对工程中造价、施工进度、施工质量和加工都会造成直接的影响。在工程使用九米的柱距将会使工程中吊车梁、檩条和刚架等工程构件在数量上较之使用六米的柱间距节约了百分之三十左右。使用九米的柱间距截面变大,却有利于使施工周期变短，减少了工程造价。多跨门式的刚架设置经济的跨度范围宜设置在21～24米之间，而门式钢结构的跨度最大值不宜超过36米。
（二）结构体系
多跨门式钢结构中刚架一般要坚固平面结构，当做横向受力主次结构的支撑、墙梁和檩条等共同构成门式轻型钢结构的钢架受力体系。墙梁与檩条是承担水平与竖向荷载构件,同时是刚架间连接的构件。轻型钢结构厂房在纵向的水平力是钢结构支撑来负担，单个温度区的第二开间或者端部开间设计屋盖用横向支撑，余下的位置一般情况下以30～45米为間隔对钢结构设计横向的支撑，确保房屋构成具有稳定性的空间结构。轻型钢结构厂房在纵向的温度区设置上小于等于300米，在横向的温度段设置上小于等于150米。
二、设计多跨门式的钢架
（一）钢架形式
多跨门式的刚架形式通常是的形式是单脊式双坡且多跨形式与多脊且多坡形式,相见图1。
多跨门式的钢架形式 图1
门式刚架具有的横梁通常是变截面，厂房钢架中架柱的设置是依据则厂房的荷载种类、荷载大小、高度、跨度等具体情况来针对性的使用等截面或者变截面。当结构中具有桥式吊车的，要在架柱施工中用等截面构件。门式刚架在柱脚上通常设置为铰接,对柱脚的构成进行简化,降低针对基础的条件要求,缩减基础性造价。当结构中存在桥式吊车设置，同时在侧向的刚性指标上给予更为严苛的要求，该情形下的钢架柱脚是使用刚性连接。刚性符合使用规定条件的,厂房采用的门式刚架在中间柱的上部顶端位置和衡量进行铰接，构成摇摆式门柱。厂房的门式钢结构中刚架使用的构件通常是实腹焊接的工字截面或者热轧式工字截面钢，使用变截面能够调整截面自身高度和腹板厚度，或者调整翼缘的宽度与厚度。调整截面要依据厂房个内力的状况来进行，从而更好的发挥相应建材的功能特性。
（二）探究门式钢架的荷载和受力
在对屋面荷载与受力进行分析时，假定屋面上布满活载，若荷载值太大,就会导致安全度高,使用钢材的总量也较大,钢结构厂房设计的相关规定要求，轻型屋面使用压型钢板,房顶屋面在竖向上的均布活荷载的标准值应取0.5kN/m2，分析包含对檩条和屋面板的运算分析。荷载水平的投影面积超过六十平方米的厂房钢架结构构件中,厂房屋面在竖向上均布活荷载标准值可取不小于0.3kN/m2。组合荷载效应的原则是:在屋面分布的平均活荷载和雪荷载两者之间选较大的荷载值进行荷载效率考量；对积雪荷载、灰荷载以及屋面分布的平均活荷载三者中数值较大也兼顾考量；检修或者施工中积聚荷载与屋面檩条或者材料本身重量外的荷载做兼顾考量；在进行多台吊车组合时，应该按照国家相关标准的要求进行考量；风荷载和地震影响不同时做考量。
（三）计算隅撑
在门式刚架轻型房屋钢结构体系中，主刚架斜梁下翼缘和刚架柱内翼缘出平面的稳定性，由与檩条或墙梁相连接的隅撑来保证。隅撑设计依据轴心的受压构件来完成,运算分析轴力公式如下:
改变表达式中，A表示横梁上受压翼缘具有的截面面积值；f表示的是横梁上钢材在设计中的强度值；fy表示横梁上钢材具有的屈服强度；n表示隅撑数的值，N表示檩条和隅撑之间形成的夹角值。
（四）设计柱脚
设计柱脚是刚接或者铰接之时,无法考虑柱脚位置实际承受的约束条件，必须按照相关规程让柱的长度和相应的调整系数相乘进行柱的计算：柱调整系数的规程规定了基础和柱脚进行铰接的调整系数是0.8，而基础和柱脚进行钢接的调整系数调整系数是1.2。在门式刚架设计中较适合使用平板型柱脚。基础顶面和柱脚底板之间应该预先设置40至50毫米的预留间隙，等钢架柱进行安装定位之后，采用高一个等级的水泥砂浆、细石砼或自流型高强无收缩水泥基灌浆料进行浇筑施工。
在柱脚位置处的水平方向的剪力通常是柱底和浇硂基础的顶面之间的摩擦力负担,该顶面间摩擦系数是0.4。若柱底的水平方向剪力超过摩擦力,要在柱底板安装钢性抗剪键来负担柱底的剪力。柱脚的锚栓不宜用于承受柱脚底部的水平剪力，如考虑负担部分剪力，需采取一些构造措施（例如减小垫板开孔，安装后垫板和底板焊接，提高柱底版下二次灌浆的牢靠性等），并经过计算后确定。
三、拉条、墙梁和檩条设计要点
多跨门式的轻型钢架结构厂房设计中墙梁与檩条通常使用经济实用的实腹型带有卷边特征的Z型或者C型的冷弯性薄壁式钢材，该类钢材具有较大的惯性距离与回身用半径，且在整体上具有良好的刚性,可以完全展现材料具有的性能.并在这个过程中截面具有相对小的抗扭刚性,与荷载有否偏心有着极为密切关系。在设计拉条、墙梁和檩条等护具构件过程中，要慎重解决以下问题。
在设计风荷载所具备的标准值时应该按照相关的设计规程进行以确保计算出的荷载标准和实际更为匹配。要确保工程施工的效率，在施工中尽可能不使用双层的拉条。
檩条受到风吸力综合影响中存在下翼缘存在受压状况,能够利用稳定的运算分析将这个问题处理掉，风吸力影响中的檩条稳定性运算分析要使用钢结构和冷弯性薄壁式钢结构的相关设计规范中提供的计算公式进行验算分析。
四、设计吊车梁
钢架构中吊车的吨位小于20吨与跨度小于24米的轻型钢结构厂房通常不会设计制动用桁架。钢结构设计相关规程在关于吊车梁和相关设置的设计中要求轻钢钢结构厂房能够且仅能在轻型钢结构中安装轻、中级的工作用桥式吊车且吊车的超重质量要小于等于20吨。只需要符合吊车梁在变形、强度和构成上的相关要求，并于横向的水平方向刹车力的影响下保证吊车梁在侧方向上具有良好的稳定性，在需要且合适的时候可以扩大吊车梁的翼缘宽度，从而确保吊车梁具有良好的稳定性。吊车上不设计制动用桁架可以降低制造与安装施工的作业量，减少工程造价。设计吊车梁的端部分为突缘式与平板式两种，实践中使用突缘式较为普遍和常见，当前钢柱设计上普遍采用这种设计方式，而平板式设计的支座上合力点并不位于腹板处，要使柱牛腿加设加劲肋。若吊车具有较大吨位，必须考量柱距内设有吊车和柱距不设置无吊车两种状况中，采用平板式设计的支座上合力点发生偏心现象导致按照厂房在纵向上的弯矩给予柱影响作用。
五、结束语
多跨门式刚架轻型钢结构厂房对于现代厂房的建设有着十分重要的意义，其轻型钢结构具有的轻质、高强度等特点，不仅能够增加现代厂房结构的稳定性，同时能够降低厂房结构建造的费用。解析多跨门式刚架轻型钢结构厂房设计要点，有利于优化厂房结构体系设计的合理性，并会进一步降低厂房钢结构所占的造价比例，以提高企业建造厂房的投资回报率。
参考文献：
[1]CECS 102:2002，门式刚架轻型房屋钢结构技术规程[S].
[2]李海涛，杨海军，张瑞青.门式刚架轻型钢结构厂房设计中的几个构造问题[J].河北建筑工程学员学报，2003，21（02）：39.
[3]李志勇,戴建琪.探讨在厂房中门式刚架轻型钢结构的设计思路[B].四川建材，2009,35（06）：78-79.
[4]张利永,方岚.轻型钢结构厂房设计要点[A].浙江水利水电专科学校学报，2005，17（02）：30-32.
关键词：轻型钢结构厂房；门式钢架；设计要点；分析
中图分类号：TU391 文献标识码：A 文章编号：
多跨的门式钢架是轻型钢结构厂房设计中较为使用的钢结构设计形式，其对保持厂房结构的稳定性和安全性有着重要的意义，因此要重视多跨度轻型钢结构中门式钢架的设计工作。
一、确定门式钢架柱的网尺寸和设计结构体系
（一）挑选柱网尺寸
多跨门式轻型钢结的钢架柱在网布上的要求应该先符合厂房建造工艺的基本需求,常见门式刚架的间隔是六米到九米, 设计时不论是否具有吊车，合理的门式钢架的间隔宜设置在八米到九米范围内。工程使用构件的数量对工程中造价、施工进度、施工质量和加工都会造成直接的影响。在工程使用九米的柱距将会使工程中吊车梁、檩条和刚架等工程构件在数量上较之使用六米的柱间距节约了百分之三十左右。使用九米的柱间距截面变大,却有利于使施工周期变短，减少了工程造价。多跨门式的刚架设置经济的跨度范围宜设置在21～24米之间，而门式钢结构的跨度最大值不宜超过36米。
（二）结构体系
多跨门式钢结构中刚架一般要坚固平面结构，当做横向受力主次结构的支撑、墙梁和檩条等共同构成门式轻型钢结构的钢架受力体系。墙梁与檩条是承担水平与竖向荷载构件,同时是刚架间连接的构件。轻型钢结构厂房在纵向的水平力是钢结构支撑来负担，单个温度区的第二开间或者端部开间设计屋盖用横向支撑，余下的位置一般情况下以30～45米为間隔对钢结构设计横向的支撑，确保房屋构成具有稳定性的空间结构。轻型钢结构厂房在纵向的温度区设置上小于等于300米，在横向的温度段设置上小于等于150米。
二、设计多跨门式的钢架
（一）钢架形式
多跨门式的刚架形式通常是的形式是单脊式双坡且多跨形式与多脊且多坡形式,相见图1。
多跨门式的钢架形式 图1
门式刚架具有的横梁通常是变截面，厂房钢架中架柱的设置是依据则厂房的荷载种类、荷载大小、高度、跨度等具体情况来针对性的使用等截面或者变截面。当结构中具有桥式吊车的，要在架柱施工中用等截面构件。门式刚架在柱脚上通常设置为铰接,对柱脚的构成进行简化,降低针对基础的条件要求,缩减基础性造价。当结构中存在桥式吊车设置，同时在侧向的刚性指标上给予更为严苛的要求，该情形下的钢架柱脚是使用刚性连接。刚性符合使用规定条件的,厂房采用的门式刚架在中间柱的上部顶端位置和衡量进行铰接，构成摇摆式门柱。厂房的门式钢结构中刚架使用的构件通常是实腹焊接的工字截面或者热轧式工字截面钢，使用变截面能够调整截面自身高度和腹板厚度，或者调整翼缘的宽度与厚度。调整截面要依据厂房个内力的状况来进行，从而更好的发挥相应建材的功能特性。
（二）探究门式钢架的荷载和受力
在对屋面荷载与受力进行分析时，假定屋面上布满活载，若荷载值太大,就会导致安全度高,使用钢材的总量也较大,钢结构厂房设计的相关规定要求，轻型屋面使用压型钢板,房顶屋面在竖向上的均布活荷载的标准值应取0.5kN/m2，分析包含对檩条和屋面板的运算分析。荷载水平的投影面积超过六十平方米的厂房钢架结构构件中,厂房屋面在竖向上均布活荷载标准值可取不小于0.3kN/m2。组合荷载效应的原则是:在屋面分布的平均活荷载和雪荷载两者之间选较大的荷载值进行荷载效率考量；对积雪荷载、灰荷载以及屋面分布的平均活荷载三者中数值较大也兼顾考量；检修或者施工中积聚荷载与屋面檩条或者材料本身重量外的荷载做兼顾考量；在进行多台吊车组合时，应该按照国家相关标准的要求进行考量；风荷载和地震影响不同时做考量。
（三）计算隅撑
在门式刚架轻型房屋钢结构体系中，主刚架斜梁下翼缘和刚架柱内翼缘出平面的稳定性，由与檩条或墙梁相连接的隅撑来保证。隅撑设计依据轴心的受压构件来完成,运算分析轴力公式如下:
改变表达式中，A表示横梁上受压翼缘具有的截面面积值；f表示的是横梁上钢材在设计中的强度值；fy表示横梁上钢材具有的屈服强度；n表示隅撑数的值，N表示檩条和隅撑之间形成的夹角值。
（四）设计柱脚
设计柱脚是刚接或者铰接之时,无法考虑柱脚位置实际承受的约束条件，必须按照相关规程让柱的长度和相应的调整系数相乘进行柱的计算：柱调整系数的规程规定了基础和柱脚进行铰接的调整系数是0.8，而基础和柱脚进行钢接的调整系数调整系数是1.2。在门式刚架设计中较适合使用平板型柱脚。基础顶面和柱脚底板之间应该预先设置40至50毫米的预留间隙，等钢架柱进行安装定位之后，采用高一个等级的水泥砂浆、细石砼或自流型高强无收缩水泥基灌浆料进行浇筑施工。
在柱脚位置处的水平方向的剪力通常是柱底和浇硂基础的顶面之间的摩擦力负担,该顶面间摩擦系数是0.4。若柱底的水平方向剪力超过摩擦力,要在柱底板安装钢性抗剪键来负担柱底的剪力。柱脚的锚栓不宜用于承受柱脚底部的水平剪力，如考虑负担部分剪力，需采取一些构造措施（例如减小垫板开孔，安装后垫板和底板焊接，提高柱底版下二次灌浆的牢靠性等），并经过计算后确定。
三、拉条、墙梁和檩条设计要点
多跨门式的轻型钢架结构厂房设计中墙梁与檩条通常使用经济实用的实腹型带有卷边特征的Z型或者C型的冷弯性薄壁式钢材，该类钢材具有较大的惯性距离与回身用半径，且在整体上具有良好的刚性,可以完全展现材料具有的性能.并在这个过程中截面具有相对小的抗扭刚性,与荷载有否偏心有着极为密切关系。在设计拉条、墙梁和檩条等护具构件过程中，要慎重解决以下问题。
在设计风荷载所具备的标准值时应该按照相关的设计规程进行以确保计算出的荷载标准和实际更为匹配。要确保工程施工的效率，在施工中尽可能不使用双层的拉条。
檩条受到风吸力综合影响中存在下翼缘存在受压状况,能够利用稳定的运算分析将这个问题处理掉，风吸力影响中的檩条稳定性运算分析要使用钢结构和冷弯性薄壁式钢结构的相关设计规范中提供的计算公式进行验算分析。
四、设计吊车梁
钢架构中吊车的吨位小于20吨与跨度小于24米的轻型钢结构厂房通常不会设计制动用桁架。钢结构设计相关规程在关于吊车梁和相关设置的设计中要求轻钢钢结构厂房能够且仅能在轻型钢结构中安装轻、中级的工作用桥式吊车且吊车的超重质量要小于等于20吨。只需要符合吊车梁在变形、强度和构成上的相关要求，并于横向的水平方向刹车力的影响下保证吊车梁在侧方向上具有良好的稳定性，在需要且合适的时候可以扩大吊车梁的翼缘宽度，从而确保吊车梁具有良好的稳定性。吊车上不设计制动用桁架可以降低制造与安装施工的作业量，减少工程造价。设计吊车梁的端部分为突缘式与平板式两种，实践中使用突缘式较为普遍和常见，当前钢柱设计上普遍采用这种设计方式，而平板式设计的支座上合力点并不位于腹板处，要使柱牛腿加设加劲肋。若吊车具有较大吨位，必须考量柱距内设有吊车和柱距不设置无吊车两种状况中，采用平板式设计的支座上合力点发生偏心现象导致按照厂房在纵向上的弯矩给予柱影响作用。
五、结束语
多跨门式刚架轻型钢结构厂房对于现代厂房的建设有着十分重要的意义，其轻型钢结构具有的轻质、高强度等特点，不仅能够增加现代厂房结构的稳定性，同时能够降低厂房结构建造的费用。解析多跨门式刚架轻型钢结构厂房设计要点，有利于优化厂房结构体系设计的合理性，并会进一步降低厂房钢结构所占的造价比例，以提高企业建造厂房的投资回报率。
参考文献：
[1]CECS 102:2002，门式刚架轻型房屋钢结构技术规程[S].
[2]李海涛，杨海军，张瑞青.门式刚架轻型钢结构厂房设计中的几个构造问题[J].河北建筑工程学员学报，2003，21（02）：39.
[3]李志勇,戴建琪.探讨在厂房中门式刚架轻型钢结构的设计思路[B].四川建材，2009,35（06）：78-79.
[4]张利永,方岚.轻型钢结构厂房设计要点[A].浙江水利水电专科学校学报，2005，17（02）：30-32.