戚保同

摘要：門式鋼架結(jié)構(gòu)是一種新型的輕型結(jié)構(gòu)形式，門式鋼架結(jié)構(gòu)的建筑在我國(guó)建筑行業(yè)運(yùn)用的十分廣泛，其造價(jià)低、結(jié)構(gòu)獨(dú)特、性能好、工程周期短等特點(diǎn)在建筑行業(yè)備受親睞，但其存在的問題依然存在，需要進(jìn)行不斷的研究和完善。門式鋼架結(jié)構(gòu)的建筑物根據(jù)跨度可以分為雙跨、單跨和多跨的單雙坡門式鋼架。還可以根據(jù)業(yè)主需求建成毗屋或者帶挑檐的結(jié)構(gòu)形式。盡量合理科學(xué)的設(shè)計(jì)使得門式鋼架結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)完美的體現(xiàn)出來(lái)。

關(guān)鍵詞：輕型門式;鋼架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);抗剪建

引言

輕型門式鋼架結(jié)構(gòu)是一種傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)體系，此類結(jié)構(gòu)的上部主構(gòu)架包括了鋼架柱、支撐、檁條、鋼架斜梁、山墻骨架、系桿等。門式鋼架結(jié)構(gòu)在我國(guó)已經(jīng)應(yīng)用了近半個(gè)世紀(jì)之久，建筑工作者也已經(jīng)累積了豐富的實(shí)踐和理論經(jīng)驗(yàn)。隨著工業(yè)產(chǎn)業(yè)在我國(guó)不斷發(fā)展，輕型門式鋼架結(jié)構(gòu)的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)展，應(yīng)用水平也不斷深入。輕型門式鋼架結(jié)構(gòu)在超市、單層工業(yè)廠房、庫(kù)房、展覽館以及各種不同類型的倉(cāng)儲(chǔ)式建筑中都有著廣泛的應(yīng)用。

一、門式鋼架結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)

門式鋼架結(jié)構(gòu)不僅僅具有普通鋼架結(jié)構(gòu)的鋼材強(qiáng)度高、高強(qiáng)度的韌性、極強(qiáng)的可塑性、整體重量輕、運(yùn)用周期短等特點(diǎn)，還具有其本身特有的特點(diǎn)：造型美觀、方便制造、用料省、快速安裝、空間充分利用、對(duì)環(huán)境污染小等。

二、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)單思路和步驟

1.鋼結(jié)構(gòu)的適用性分析

門式鋼架結(jié)構(gòu)經(jīng)常用于大跨度、高層、荷載或吊車起重量大、體型復(fù)雜、有較大振動(dòng)、經(jīng)常裝拆或要求能活動(dòng)的結(jié)構(gòu)中，如體育館、大廈、大橋、歌劇院、雕塑、電視塔、住宅、工廠、倉(cāng)棚、臨時(shí)建筑和山地建筑等。這些建筑物的特點(diǎn)都和鋼結(jié)構(gòu)自身相符，有利于開展施工和穩(wěn)固。這是和鋼結(jié)構(gòu)自身的特點(diǎn)相一致的。

2.鋼結(jié)構(gòu)的選型與結(jié)構(gòu)布置

鋼結(jié)構(gòu)的布置及選型是對(duì)結(jié)構(gòu)的定性，由于鋼結(jié)構(gòu)涉及非常廣泛，通常都應(yīng)在經(jīng)驗(yàn)豐富的工程師指導(dǎo)下進(jìn)行。整個(gè)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)的是“概念設(shè)計(jì)”，這種概念的布置和選型中非常重要。對(duì)一些規(guī)范沒有規(guī)定的或者是難以作出理性精確分析的問題時(shí)，可以根據(jù)分體系和整體結(jié)構(gòu)之間的破壞機(jī)理、力學(xué)關(guān)系、試驗(yàn)現(xiàn)象、震害和工程經(jīng)驗(yàn)，從全局的角度控制細(xì)部構(gòu)造及結(jié)構(gòu)布置。在早期，迅速有效地進(jìn)行構(gòu)思、選擇和比較，所得到的結(jié)構(gòu)方案通常是定性正確、力學(xué)行為清晰、易于手算的，并且可以避免結(jié)構(gòu)在分析階段不必要的繁瑣運(yùn)算。

三、門式鋼架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

門式鋼架結(jié)構(gòu)從結(jié)構(gòu)類型上可以分為單跨和雙（多）跨鋼架結(jié)構(gòu)，其截面可以分為變截面和等截面，柱腳可以分為剛接和鉸接;而按照主截面、鋼架梁可以分為實(shí)腹鋼架和格構(gòu)式鋼架。實(shí)腹鋼架的剛性強(qiáng)，但用料較多，不利于節(jié)省成本;格構(gòu)式鋼架多用于跨度較大的復(fù)合型鋼架，其用料較少，但制作較復(fù)雜。

1、柱腳的鏈接方式選擇

柱腳的鏈接方式是根據(jù)綜合條件實(shí)地確定是采用鉸接還是鋼接的。工業(yè)廠房有5T以上橋式吊車時(shí)，比較適宜采用鋼接方式。當(dāng)然，是采用鉸接還是鋼接方式并不只是與吊車有關(guān)，建筑所處的位置也影響這其選擇，建筑物如較高，采用柱腳鉸接的話，導(dǎo)致柱頂移動(dòng)的距離加大，必然的就需要加大柱截面，這樣一來(lái)反而增加了鋼材的用量，同時(shí)得考慮地基等其他因素。而采用剛接的話，需要采用更大的柱腳來(lái)應(yīng)對(duì)由于柱腳承受更大的偏心彎力帶來(lái)的壓力。選用哪種鏈接方式都要考慮建筑物的高度、吊車噸位和地基等情況，根據(jù)全部的實(shí)際情況來(lái)確定采用哪種方式。

2、門式剛架結(jié)構(gòu)的方案選擇

與鋼架間距相聯(lián)系的有房屋的負(fù)荷載、跨度和檀條形式。如鋼架跨度較小卻采用的鋼架間距較大，這樣肯定會(huì)增加檀挑的用鋼量，這就造成了成本上的耗費(fèi)。經(jīng)研究表明：柱腳的柱距越來(lái)越加大的話，鋼架用鋼量會(huì)漸漸縮小，而當(dāng)柱距達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，鋼架的用鋼量會(huì)下降幅度減弱，其他設(shè)施的用鋼量會(huì)增加，譬如檀條。也就是說(shuō)，隨著柱距的增大，用鋼量是先下降再上升，有一個(gè)最佳的柱距會(huì)產(chǎn)生最少的用鋼量。在設(shè)計(jì)時(shí)，可以根據(jù)實(shí)際需要的各種情況，制定最佳的方案。

3、支撐系統(tǒng)機(jī)構(gòu)方案

水平支撐分為壓桿支撐和拉桿支撐，壓桿支撐主要負(fù)責(zé)平衡垂直位移和方向力，而拉力支撐主要負(fù)責(zé)平衡比較小的水平向力。中部是水平支撐的最佳位置，必須將柱間和屋梁的水平支撐設(shè)置在同一開間。水平支撐系統(tǒng)截面大小與縱向水平力大小影響著水平支撐系統(tǒng)截面的大小，需要通過受力計(jì)算。

4、檀條與主門式結(jié)構(gòu)的選擇

現(xiàn)如今，檀條多數(shù)采用的是Z型和C型薄壁型鋼材，受力與截面大小相關(guān)。由于Z型截面的強(qiáng)弱軸的力學(xué)性能比C型截面好，跟鋼架的鏈接采用的也多鉸接，從物理學(xué)和力學(xué)來(lái)分析，Z型截面會(huì)更加合理，所以除了有其它優(yōu)先條件之外，我們首先選擇的是Z型截面，房屋與檀條的間距不得超過1.5米。

5、抗剪建的設(shè)置

在需要防烈程度較高或負(fù)載較大的結(jié)構(gòu)體系中，其基地通常有著較大的水平剪力，這樣就需要加上抗剪建，從而減弱混凝土和柱底板之間產(chǎn)生的摩擦力影響?？辜翩I是將截面剛度比較大的工字鋼垂直焊接在柱底板底面，其復(fù)雜的操作，要確保抗剪鍵發(fā)揮作用，只能是在柱底板下的空隙密實(shí)的情況下，與焊接高度、長(zhǎng)度和本身的截面有關(guān)。

6、門式鋼架結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

門式鋼架結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)縱向負(fù)荷小、重量輕，而水平荷載就成為了基礎(chǔ)大小的控制因素，由于門式鋼架結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)容易偏心過大而且不均勻，可能會(huì)發(fā)生偏移而影響結(jié)構(gòu)的正常實(shí)用。因此可以采用一些方法來(lái)加固，譬如基礎(chǔ)深埋、偏心基礎(chǔ)、使用樁基和加大基礎(chǔ)的壓重等方法，在實(shí)際的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中需要經(jīng)過一些分析來(lái)選擇最佳方法。

四、輕型門式鋼架結(jié)構(gòu)常見問題及措施

梁、柱拼接節(jié)點(diǎn)一般按照剛接節(jié)點(diǎn)計(jì)算，但是往往由于端部的封板較簿而導(dǎo)致了與計(jì)算出入較大有，所以應(yīng)該嚴(yán)格的控制封板厚度，以確保證端板有足夠的剛度。有的設(shè)計(jì)柱與斜梁按照鋼接來(lái)計(jì)算而實(shí)際工程中則把鋼柱省去，把斜梁支承在磚柱或鋼筋混凝土柱上，為避免造成工程事故，設(shè)計(jì)的時(shí)候應(yīng)該注意把節(jié)點(diǎn)的構(gòu)造表達(dá)清楚，節(jié)點(diǎn)的構(gòu)造一定要符合計(jì)算。多跨門式鋼架結(jié)構(gòu)中的柱按照搖擺柱設(shè)計(jì)，而實(shí)際工程中卻把斜梁和中柱焊死致使計(jì)算與實(shí)際構(gòu)造不符，容易造成工程事故。常忽略在風(fēng)吸力作用下檁條的設(shè)計(jì)的穩(wěn)定，導(dǎo)致在大風(fēng)吸力的作用下很容易破壞穩(wěn)定，設(shè)計(jì)時(shí)就應(yīng)該注意核算檁條截面在風(fēng)吸力作用下滿足要求沒有。有的工程在門式鋼架斜梁拼接時(shí)，把翼緣和腹板的拼接接頭放在同一截面上，對(duì)工程造成隱患，設(shè)計(jì)拼接接頭時(shí)腹板接頭和翼緣接頭一定要錯(cuò)開。有的單位檁條設(shè)計(jì)上只要求簡(jiǎn)單的鍍鋅，沒有提出鍍鋅的方法和鍍鋅量，故施工單位用電鍍，在工程尚未完成時(shí)，檁條就已生銹了，設(shè)計(jì)時(shí)要提出適宜采用的熱鍍鋅帶鋼壓制鍍鋅方式，并且提出鍍鋅量。柱腳底板下如果采用剪力鍵，或者有空隙的話，在安裝完成時(shí)，則一定要用灌漿料來(lái)填實(shí)，注意底板設(shè)計(jì)時(shí)灌漿孔的預(yù)留。不少的單位為了省人工和省鋼材，取消墻梁和檁條的鋼板支托的側(cè)向肋，這樣將影響墻梁受力的可靠性和檁條的抗扭剛度。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)在圖紙中標(biāo)明支座的具體做法，并且圖紙的總說(shuō)明中應(yīng)強(qiáng)調(diào)施工單位不得任意變改。

五、結(jié)束語(yǔ)

由于鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的應(yīng)用日益廣泛，所以在鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方面也有了更高的要求，既要滿足業(yè)主的要求，也要做到專業(yè)化和規(guī)范化，設(shè)計(jì)要做到實(shí)用、安全、經(jīng)濟(jì)、美觀等相結(jié)合。在保證輕型門式鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)穩(wěn)定性合理的前提下，對(duì)內(nèi)部鋼材的防腐和防火性能進(jìn)行追加，確保建筑空間維護(hù)效能的實(shí)現(xiàn)，保證經(jīng)濟(jì)成本與安全質(zhì)量，促進(jìn)我國(guó)現(xiàn)代建筑事業(yè)的發(fā)展，滿足可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。

參考文獻(xiàn)：

[1]門式鋼架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程，CECS102：2002[S].

[2]《門式鋼架輕型技術(shù)規(guī)程》CECS102：2002

[3]萬(wàn)春.輕鋼結(jié)構(gòu)門式剛架結(jié)構(gòu)的實(shí)際和應(yīng)用[J].四川水力發(fā)電.2010（8）

[4]胡云飛，何穎.淺談?shì)p型門式鋼架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].今日科苑，2009（02）.

[5]沈睿.門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及施工中的體會(huì)[J].建廠科技交流，2006，36，11.

[6]cecs102：2002，門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程[s].