门式钢架单层工业厂房的设计探讨

张瑜

摘 要：我国经济的迅速发展，在提升人们生活水平的同时，也加速了工业建设的步伐，而工业厂房的出现大大满足了工业生产需求，为新时期的工业建设提供了巨大的推动力量，门式钢架在单层工业厂房建设中被廣泛采用，其具备质量轻、造价低等多重特性，使其优势得到极大的凸显，也使单层工业厂房结构不断得以优化。本文从门式钢架主要特点出发，对单层工业厂房设计展开探讨，力求实现工业厂房设计的经济性和实用性。

关键词：门式钢架；单层工业厂房；设计探讨；

中图分类号：TU834.5 文献标识码：A 文章编号：1674-3520（2015）-02-00-01

新时期，随着人们生活需求的不断提升，对于工业建设的要求也越来越高，尤其在工业厂房建设中，新型钢材层出不穷，就目前而言，门式钢架在单层工业厂房中的使用程度不断加深，从长期使用过程来看，门式钢架拥有巨大优势，其未来前景一片广阔。单层工业厂房具有跨度大、净空高等特点，必须注重钢材的选用，同时确保安装时墙体、屋顶、面板的完美对接，门式钢架因其质量轻、经济效益高等原因，而被普遍采用。以下对于门式钢架的主要特性展开论述，从而使得门式钢架单层工业厂房的设计不断完善。

一、门式钢架具备的主要特性

（一）门式钢架符合厂房高大的需求。建筑钢材韧性好、塑性强、强度高，而且其密度要大大优于混凝土、砖块，在受力重量同等的情况下，钢结构自重轻，能广泛使用于大跨度、大承载、高度较高的建筑中。目前，人类已经具备了建造400m的超高度和1000m的超跨度的能力。

（二）门式钢架施工周期短。门式钢架的梁、柱等重要组成部分都是在工厂专门制作，再运至现场，按要求组装而成，因此钢结构制作简单快捷，施工进程快、周期短，与混凝土排架结构相比，工期最少缩短70%。对建造小型规模的工业厂房来说，门式钢架只需40天至60天，而混凝土排架结构则至少需要11个月。

（三）门式钢架的防火性。建筑钢材虽然不易燃烧，但是容易导热，耐火性较差，耐火极限为15分钟左右。对于未加防火保护的钢结构来说，当温度升到350°C、500°C、600°C的时候，其强度会降低1/3，1/2，2/3，当钢结构的温度达到600°C以上的时候，其将完全失去承载能力。在2001年美国911恐怖袭击中，纽约世界贸易大厦遭撞击后引发大火，熊熊烈火产生的高温使得420m高的钢结构大厦倒塌。目前为了提高防火性，从钢结构的防火设计和防火保护两个方面同时进行，在其梁、柱子等表面涂抹1.5cm厚的防火隔热涂料，或者覆盖上2cm厚的防火保护层，这样提高钢结构的耐火性，耐火时间可提高到2.3小时左右。

（四）门式钢架耐久性较低。未及时涂装的钢结构由于长时间的暴露，容易导致锈蚀，降低其承载能力，导致其使用周期大幅缩短。所以，在设计环节和施工环节中，应重点解决钢结构的涂装，在其表面敷上防腐涂料，产生一层保护膜来防止钢结构生锈、腐蚀。目前在施工中，会先敷上红丹防锈涂料两度，等到钢结构安装调整后再涂面漆两度。

二、门式钢架单层设计特点

在门式钢结构单层设计中，要综合考虑其结构的具体问题，并将相应的保护措施做到位。具体表现在以下几点：

（一）门式钢结构构件的弯折性相对较差。因此在设计、施工中，必须做好保护措施，尤其是在钢结构构件运输、安装过程中，防止其因外力而产生变形；

（二）为了体现门式钢结构的稳定性，必须在设计时，保证整体的布局合理性，在施工安装时，保证其与墙、屋顶、面板之间的科学对接；

三、门式钢架单层工业厂房的设计探讨

（一）钢结构形式的设计和主要布置。在布置方面，对于门式钢结构设计来讲，应当重点关注钢结构尺寸、檩条和墙梁、支撑刚性系杆等。主要表现在以下几个方面：一是钢结构尺寸布置方面。在门式钢结构的设计中，对其跨度应当控制在10m—35m之间，若钢结构柱宽度不均匀，可将柱的外侧对齐。通常情况下，门式钢结构的高度应在4.5m—9m之间。钢架之间的距离，需要根据负荷等具体情况来定，一般的距离有6m、7.5m、9m三种。在温度区的尺寸设计中，一般情况下横向区段保持在150m以内，纵向区段保持在300m，具体设计施工时应依据厂房的实际建设情况来进行适当的调整；二是檩条和墙梁的布置。在布置檩条时，主要考虑檩条的间距，需综合考虑天窗的数量、尺寸、厂房的采光、檩条的长度等。一般情况下，檩条都是等间距布置的。在布置墙梁时，应依据厂房天窗、雨搭等具体的设计情况综合考虑；三是支撑刚性系杆的布置，需具体考虑以下几点：（1）在每一个温度区设置独立的稳定结构；（2）在设计时，需对厂房屋顶设置横向的支撑结构，提高几何稳定性；（3）在钢结构的弯折端，应设置刚性系杆，加强建筑整体的稳定性。

（二）单层工业厂房钢结构设计。在单层工业厂房钢结构设计中，应重点考虑结构的荷载及梁、柱等构件。具体表现为：一是钢结构的荷载。钢结构的荷载分为永久荷载和可变荷载。永久荷载是指钢结构的自重加上其他附在钢结构上的构件所产生的外力；可变荷载主要包括屋面结构受力情况的变化、钢结构中的吊车重量、风力作用等。二是在钢结构的设计中，要充分考虑梁、柱等，主要有：（1）设计梁、柱的板件厚度、腹板屈曲利用率；（2）测算梁、柱的最大承受值；（3）科学设计梁腹板的支撑结构；（4）测算柱长度上限、内部的物理稳度值；（5）评估变截面柱对钢结构的影响；（6）测算斜梁受力值；（7）科学设计钢结构的梁、柱节点。

（三）附属结构构件的设计。钢结构的附属构件种类繁多，主要是指檩条、压型钢板。在檩条设计时，要严格相关设计标准来操作，依据檩条的跨度选择截面形式，对檩条的受力进行仔细分析，对檩条的稳定性、形变进行严格检测。在压型结构设计时，严格选取符合工业厂房建设的钢材型号，通常为Q235—B。依据厂房的受力具体分布，合理选择压型钢板的截面类型。

四、结束语

综上所述，在门式钢架单层工业厂房的设计、施工过程中，要想提升工业厂房整体的稳定性，使其能够承担各种荷载，须保证门式钢架结构的整体稳定性，展现出设计计算和构造的一致性，只有这样才能使这种质量轻、造价低、技术难度小的新型结构在单层工业厂房的设计中得以普遍使用、推广、普及。

参考文献：

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