摘 要：随着科学技术的进步以及建筑行业自身的不断发展，越来越多性能优良的材料以不同的形式被应用到建筑物中。钢架结构就是其中应用范围较为广泛的一种。钢架结构在新时期的建筑中有多种的应用形式，其中较为常见的就是门式钢架结构。本文通过对门式钢架的分析，了解其自身的优势，为其在其他领域的应用做好准备，同时对门式钢架轻型房屋结构设计的要点进行分析。这不仅仅有利于促进门式钢架的发展及应用，同时也有利于我国建筑行业的进步和发展。

关键词：门式钢架；轻型房屋；钢结构设计

引言

近年来，钢结构在工程建设中的应用愈加广泛，其应用优势极为明显，但是其稳定性问题也较为突出。在建设当中，工作人员应当对钢结构设计予以关注，做好布置、选型、估算构件截面、设计构件与节点等工作，严控所有设计环节，确保钢结构的稳定性。

1、门式钢架简介

在我国建筑行业发展过程中，随着技术的进步，可以使用的建筑材料也在不断的增多。钢架结构作为一种以钢材为原料的结构体系，在现在的建筑中有较多的应用。其中门式钢架应用的范围更为广泛。门式钢架结构最早起源于美国，到目前已经经历了近一个世纪的发展。这是一种较为传统的结构体系，由多个部分组成，包括钢架斜梁、钢架柱、系杆、山墙骨架、支撑以及模条等。每个部分在具体的建筑中，根据设计的要求可以采用具有不同性能的钢材，但是必须满足建筑的最低要求，这样才能保证建筑物整体的结构性能。

在经济发展速度不断加快，房屋建设过程也更加追求速度和效率，这就为门式钢架的发展提供了更为广阔的市场。在不断的发展过程中，门式钢架也经历了不断的修改和调整，到目前形成了一个较为标准、完善的结构体系。在不断的发展中形成了更加优质的性能，使其更具有市场竞争力。

2、门式钢架的结构优势

与其他的钢架结构相比较，门式钢架的结构具有不可替代的优势。主要有：第一，钢结构厂房自重轻，但是强度大抗震性能较好；第二，门式钢架的建造跨度较大，并且建筑本身材料的占用空间面积较小，结构整体的空间较大；第三，门式钢架结构的整体刚性好，防火性能好，能够有效的减少意外发生带来的损害。

3、门式钢架轻型房屋钢结构设计

3.1门式刚架轻型房屋钢结构的选型

为有效保障门式刚架轻型房屋钢结构的设计质量，在实际的设计过程中，设计人员要结合实际的施工情况需要，不断的加强对各种结构形式的设计变化加强改善。一般我们在对门式刚架轻型房屋钢结构的设计过程中，对其选择的设计形式非常重要，其中单层钢结构的框架形式要通过我们对其安全性的考虑，利用一个并排平面设计来连接形成一个空间结构。并且，我们在这种结构下进行设计应用，需要我们按照一种平面框架结构设计要求进行，从而帮助提高整体空间的稳定性。此外，对于钢结构的主框架进行选择时，需要根据设计要求的实际情况选择，一般都是通过选择钢结构框架来代替传统的框架，并且将三角形屋架作为主要的房屋结构，所以在房屋的选择设计形状时，需要通过屋面进行确定。

3.2钢结构计算

通常情况下，对钢结构进行计算的时候都是采用结构设计软件程序，计算结果是对钢结构设计进行评估的关键，并且对不同软件的计算结构进行对比和分析，选择合适的截面，起到节约成本的目的。同时在进行荷载取值的时候，针对降雪量比较大的地区，作为设计人员应该根据该地区的降雪量适当的增加钢结构荷载，对荷载最大值是不是能够承受最大量的降雪量进行检验。同时在进行构件设计的时候要对净截面、长细比等结构参数引起高度重视。此外在开展连接设计工作的时候，应该根据实际的施工条件选择合适的连接方式，如果使用承压型方式进行连接，就要对压力和剪切力两个方面的要求进行考虑，并且螺栓不可以安装在剪切面上，这个时候还要对位置的合理性、施工的便利性进行讨论和分析。

3.3柱网设计

在荷载完整、均匀的情况下，柱距7.5米，当钢架跨度为18米到30米之间时，钢用量大概是18到28kg/m2，当钢架跨度是21到48 米时，钢用量是在25到40kg/ m2，厂房高度是12米，跨度达到48米以上时一般可用多跨类型钢架，相较于单跨类型钢架要节省18%的用钢量，因此门式钢架钢结构设计时应当按照实际情况选择经济型跨度，不适合盲目性的选择较大跨度。

3.3估算构件截面

结构布置结束后，设计人员应当对断面形状、梁柱尺寸等进行判断与选择，如选择使用槽钢、轧制或H型钢截面。通常，估算构件截面时，板件厚度估算应当将截面高度、翼缘宽度等作为依据；截面高度、翼缘宽度估算应当将支座情况以及荷载情况作为依据；钢梁选择、梁柱大小与性质、支撑断面的设计则都应当以建筑需要为依据。

3.4支撑系统设计

（1）屋盖支撑系统的优化设计。此支撑系统具体包括以下结构：系杆、横向与竖向支撑、垂直支撑等，要想确保设计水平，就要结合此工业厂房的跨度、屋盖结构形态、主网的布局状态、厂房现实高度、振动设备等来选择支撑的设计、安置模式。不管选择哪一种形式的屋盖，都要配设垂直支撑，而且要注意上弦横向支撑的安装。

（2）柱间支撑的设计。钢结构工业厂房的不同区域都应该设置柱间支撑，而且要确保此系统的牢固度、稳定性，确保其能同屋盖结构的横向水平支撑之间处于协调、均衡状态。通常情况下，下柱支撑影响着温度应力以及厂房的竖向结构的稳定性等，对此就要重点做好下柱支撑的安装，通常配设在温度区段的核心地区，以此来保证竖向结构的稳定、牢固。当温度区段的范围较大、长度较长，达到150m以上时，就要将下段柱支撑配设在温度区段，而且要把握好安装部位，通常要在温度区段中间1/3处，通过这种方式来增强厂房的竖向刚度。

3.5刚架节点设计

门式刚架柱脚宜按铰接设计，工程上经常使用平板锚栓式铰接柱脚。当用于工业厂房且有5t以上桥式吊车时或未设置柱间支撑时，应将柱脚设计成刚接，常见的刚接做法有锚栓式、插入杯口式。柱脚锚栓不宜承受柱脚底部水平力，柱底剪力较小时可利用柱底板与砼面摩擦传递，剪力较大时应在平板底部设置抗剪键承受。一般刚架边柱与斜梁刚性连接，中柱与斜梁多采用铰接，对于柱顶位移限制严的情況（带有驾驶室的桥式吊车厂房）也可采用中柱柱顶刚接。斜梁与柱的刚接，可采用端板竖放、端板平放和端板斜放三种形式。刚性连接宜采用高强度摩擦螺栓，螺栓应成对对称布置，在受拉翼缘和受压翼缘的内外侧均应设置。焊接实腹式I型截面门式刚架承重结构由刚架和基础两部分组成。这里须着重指出的是，与传统钢结构体系在受力计算时传力路径明确相比，门式刚架承重结构体系的刚架、檩条（或墙梁）以及压型钢板间通过可靠的连接和支撑相互依托，体系受力更趋向于空间化。

结语

综上所述，钢结构设计人员在实际设计阶段，需立足于实际，综合考虑建筑施工和使用实际需求，同时考虑到钢结构的优缺点，科学确定设计方案，满足相关规定要求的基础上，做到经济、合理、稳定、牢靠，以促进门式钢架的进一步应用发展。

参考文献

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[2]刘启.工业厂房结构设计中钢结构设计的应用研究[J].建材与装饰，2016（3）：100-101.

[3]俞智钦.探析工业厂房结构设计中钢结构设计的应用[J].江西建材，2015（23）：26-32.

作者简介

汪洋（1981-），男，江西赣州，本科，初级工程师，钢结构方向

（作者单位：深圳市三义建筑系统有限公司）