戚保同

摘要：随着建筑行业的发展，钢结构类型不断增多。其中，轻型门式钢架结构是重要的一种类型，目前已经被广泛应用于建筑工程中。在轻型门式钢架结构应用中，需要对其设计工作充分重视，合理把握轻型门式钢架结构的设计要点，不断提升设计水平和设计质量。

关键词：轻型门式;钢架结构;设计

1前言

调查发现，我国于上个世纪六十年代开始应用轻型门式钢架房屋结构。九十年代后，较大程度上提升了彩色钢板产量，且出现了焊接H型钢，促进了轻钢结构的广泛应用。就目前来讲，通常将焊接H形变截面构件作为门式钢架的梁和柱，利用刚接方式连接单跨钢架的梁柱节点，配合使用刚接与铰接形式，连接多跨钢架的梁柱节点。利用压型钢板作为主要围护结构，将玻璃棉作为主要的保温隔热材料。通常基于极限状态设计技术，开展门式钢架轻型房屋钢结构设计工作。

2合理确定柱网布置

调查研究发现，柱网平面布置是轻钢厂房结构设计的首要考虑内容。在具体设计实践中，需要将生产工艺、使用功能等要求内容充分纳入考虑范围，在跨度确定时，则要紧密依据房屋高度来进行。结合工程设计经验，在柱网布置方面需要注意这些细节：

首先，根据相应计算得知，如果柱距、檐高分别为7.5m和6m，且具有统一的荷载状态，那么跨度不同，就会有差异化的单位用钢量。如果檐高和跨度分别在12m和38m以上，和单跨钢架相比，如果不考虑空间利用效率和施工吊装便利性，可以节约10%左右的用钢量，。因此，门式钢架结构设计过程中，需要充分考虑现实状况，对跨度合理控制，以便节约资金和成本。钢架用钢量在门式钢架轻型钢结构用钢量中占据了较大比例，如果设计了较小的钢架跨度，钢架用钢量可以占据到一半以上的比例。墙架梁、柱间支撑等部分用钢量较小。针对这种情况，门式钢架设计过程中，需要充分提升设计的科学性和精确性。

其次，在增大柱距的过程中，会随之增大各个部分结构的用钢量。吊车梁的变化尤其显著，在较大柱距状态下，需要将格构形式应用过来，其具有较大比例的用钢量。檩条的用钢量变化也非常显著，主要原因是为了促使长细比要求得到满足。

在设计过程中，需要综合考虑不同设计方案下各个部分的用钢量情况，科学对比各项指标与因素，进而将最佳方案确定出来。

3合理进行门式钢架荷载取值

一般情况下，竖向荷载、水平荷载、地震荷载等是作用于门式钢架房屋结构的主要荷载类型。其中，结构自重、雪荷载是主要的竖向荷载，风荷载、吊车刹车力是主要的水平荷载。研究发现，轻钢结构具有较轻的自重，抗震性能较高。

4钢架内力与侧移计算

首先，在内力计算方面。一般情况下，借助于弹性分析法的实施，来对变截面轻型钢架的内力进行确定。采取钢架全部采用等截面的梁柱，则可以将塑性分析方法应用过来。利用直接刚度法来计算变截面门式钢架的内力，通过底部剪力法的实施，合理确定地震作用效应。在内力分析过程中，需要在不同荷载条件下实施，以便对控制截面的内力组合合理确定。通常来讲，柱顶、梁端、柱底等为控制截面的主要位置。

其次，在侧移计算方面。要借助于彈性分析方法，合理确定变截面门式钢架的柱顶侧移。一般来讲，按照标准荷载值来进行计算，荷载分项系数不需要考虑。验算环节内，钢架侧移刚度与要求存在差距的话，则需要采取针对性的调整措施：如对柱、梁的截面尺寸进行放大、利用刚接柱脚取代传统的铰接柱脚等。

5檩条、拉条、撑杆设计

5.1檩条设计

研究发现，檩条呈现出双向受弯的特点。因此，内力分析过程中，就需要对截面主轴方向的弯矩科学计算。设计实践中，檩条的强度计算、变形计算等都是必须要进行的工作。同时，在轻型门式钢架结构中，采用的是冷弯薄壁式檩条，那么受压板件就具有较大的宽厚比。受到荷载作用下，会出现弯曲。针对这种情况，强度计算过程中，需要将有效宽度运用过来，适当减弱原有截面。同时，利用净断面进行强度计算，将钉孔减弱纳入考虑范围。一般情况下，会出现15%以内的减弱，在较大程度上影响到小截面窄翼缘的梁。利用全截面来分析钢架，实践表明，如果没有利用净截面来计算强度，那么计算值就会低于实际应力。在设计过程中，需要充分明确檩条的功能，其除了对屋面板进行支撑之外，还需要支撑钢架梁柱，因此，就需要对隅撑数量合理控制，促使钢架平面外的计算长度得到减少，这样钢架平面外的稳定性也可以得到显著增强。

5.2拉条设置

一般情况下，檩条的侧向刚度决定着檩条拉条的设置与否。如果轻型H型钢具有较大的侧向刚度，那么就不需要对隅撑进行设置。而檩条如果具有较差的侧向刚度，则需要将拉条设置于檩条间，将侧向支撑的作用发挥出来，促使檩条安装使用过程中出现的侧向变形、扭转问题得到控制，整体稳定性得到增强。在具体设计实践中，檩条跨度如果在4m以内，需要经过科学的计算，判断拉条设置是否。如果檩条跨度在4m以上，则需要将一道拉条设置于檩条跨中位置;如果檩条跨度在6m以上，则需要经拉条分别设置于檩条跨度三分点处，同时要将斜拉条、撑杆等设置于檐口处。按照8-10mm的标准，严格控制拉条直径，直径的准确确定，需要将荷载、檩条大小等因素纳入考虑范围。

5.3撑杆设置

通过设置撑杆，可以对檐檩向上、向下的侧向弯曲有效控制。要按照规范标准，科学控制撑杆的长细比，制作材料一般选择的是钢管、方管、角钢等。现阶段，在部分工程中，也会将拉条设置于钢管内。同时，要将斜拉条设置于撑杆处。

6合理确定屋面支撑与柱间支撑

6.1屋面支撑

研究发现，屋面支撑一般不会受到较大的力，要紧密结合容许长细比，合理选择杆件截面。结合拉杆，科学设计交叉斜杆和柔性斜杆。依据工程实际情况，可以将单角钢应用过来。要按照压杆，合理设计非交叉斜杆、弦杆以及竖杆，将双角钢运用过来。如果轻型门式钢架结构具有较大的跨度和高度，容易受到较大的风压作用，则需要结合内力计算结果，合理确定杆件截面。在支撑杆件内力的计算过程中，可以进行科学的假设，仅仅受到水平荷载作用，且压杆不再发挥功能，拉杆独自受力。

6.2柱间支撑

一般情况下，可以从上层支撑和下层支撑两个方面来划分厂房柱间支撑。在计算上层支撑时，温度应力会直接受到支撑刚度的影响，因此，就需要依据柔性拉杆来合理计算支撑腹杆。如果工程使用了较小的吊车，通常利用圆钢来制作下层支撑。如果采用较大的吊车，则利用角钢和槽钢来制作下层支撑。为了促使厂房纵向刚度得到保证，需要依据拉杆来合理设计交叉斜杆。

7合理设计隅撑

通过设置隅撑，可以避免有失稳现象出现于梁的下翼缘和柱的内侧翼缘之间。其中，钢架斜梁受力变化是隅撑设置的主要原因。受到荷载的作用，通常压力作用于梁的上翼缘，通过连接檩条和钢梁，可以有效稳定梁上翼缘。但是，受到风吸力荷载的作用，就无法有效保证下翼缘的稳定性。因此，就需要将隅撑加设于梁的下翼缘，以便发挥支撑作用。

8结语

综上所述，轻型门式钢架结构近些年来得到了较为广泛的应用，其设计工作比较的复杂，容易有问题出现，需要引起人们足够的重视。在具体设计实践中，要紧密结合相关规范要求和工程实际情况，合理把握设计重点。

参考文献：

[1]许建光.工业建筑门式钢架轻型钢结构设计[J].建材与装饰，2016，3（10）：123-125.

[2]黄艳，王东.多跨轻型钢结构门式钢架设计[J].建筑设计管理，2016，7（12）：55-57.

[3]韩明坤.门式钢架轻型房屋钢结构设计优化探讨[J].中国设备工程，2017，4（12）：88-91.