轻型门式刚架钢结构厂房分析及轻量化设计探讨

赵 靖

国粮武汉科学研究设计院有限公司

轻型门式刚架钢结构厂房分析及轻量化设计探讨

赵 靖

国粮武汉科学研究设计院有限公司

轻型门式钢结构厂房设计，需要技术人员从房屋的抗震设防烈度控制角度出发，开展一系列有效的设计管控。在整个过程中，技术人员应该控制好房梁结构的刚跨度距离，保证厂房的结构强度稳定。从屋檩用钢量和墙檩用钢量上进行轻量化设计，从而减少钢结构房屋的自重。文章根据轻型门式钢结构厂房的建筑质量要求进行出发，提出利于提高厂房设计稳定性的可行性措施。

轻型门式刚架；钢结构；厂房；轻量化设计

随着社会经济建设的发展以及科学技术的不断进步，我国的工程建设单位在进行轻工业厂房设计操作的过程中，为了进一步促进工程建设质量以及效率的提高，逐步加强了对于轻钢结构的运用。一般而言，轻钢结构在工程建设的过程中普遍具有重量轻、造价低、施工周期短的工厂化程点，故而容易受到工程建设单位的青睐以及广泛的运用。本文基于此，以实际的轻钢结构厂房设计以及建设为例，就设计过程中的问题进行分析，希望以此为基础，为同侪提供相关的经验。

1 轻型门式刚架钢结构厂房材料控制与监控重点

1.1 原材料质量控制对设计与施工影响

原材料的质量控制，对于钢结构产房的施工效果影响比较大。在原材料抵达站点时，技术监督人员应该做好钢结构原材料的检验工作，保证材料检验符合一定的程序要求。原材料运抵工厂仓库前，技术人员应认真核对质保书，且抽样型钢堆场的样本，进行轻量化标准要求下的工艺试验。抽查钢结构材料的长、宽、厚度和钢板的平整度，检查钢板堆场材料的外形和尺寸，且要检查表面质量。初步检查合格之后，技术人员还应认真清点数量和计算数量，防止材料管理活动中出现差错。钢筋工程质量监理应满足一定的流程，钢筋进厂检验工作，应该由承包人和专业的监理工程师来实施。在检查结果合格后，监理工程师还应检查焊工的合格证，且要求工人对所选材料进行试焊操作，根据一定的标准来检查钢筋成型焊接质量的好坏。

1.2 施工项目中的设计问题

分析为了保证后期建筑审查工作的高效进行，监理工程师和承包人需要对焊接现场取样留存。根据具体的实验结果决定后期的绑扎、预埋件和留空验收的监理操作。钢结构厂房常见的房屋面形式有三种：对于北方冬季连日大雪天气施工来说，选用双坡屋面施工的设计方法，可以显著提高房屋的抗雪压能力；对于西北建筑厂区的轻质钢施工来说，使用多坡锯齿形屋面的厂房房顶施工，能够有效减少风力对建筑房屋的压力。除此之外，使用多坡高低跨屋面能够显著增强施工地区厂房的抗震性能，主要作用于西南多地震灾害的施工地区。

2 轻型门式刚架钢结构厂房分析及轻量化设计

2.1 节点设计

2.1.1 柱脚

柱脚根据能否抵抗弯矩分为刚接柱脚或铰接柱脚。在实际工程中，不存在绝对刚接或绝对铰接。铰接一般用于不带吊车的厂房、仓库以及柱上端水平位移不大的刚架中，对于有吊车以及檐口高度较高、风载等其他水平荷载较大的情况下宜用刚接。柱脚铰接时通长为平板式支座，设置为一对或两对地脚螺栓。柱脚刚接时有两种形式：即带加劲肋的刚接柱脚和带靴梁的刚接柱脚。柱脚形式的选择还要考虑土质情况及基础造价。当采用刚接柱脚时，基础承受较大的偏心弯矩，基础平面尺寸和造价较采用铰接柱脚的基础要大，土质情况差的时候，相差会更大。因此，选用何种柱脚形式要根据房屋的高度、风载大小、有无吊车、吊车的吨位和工作情况及土质情况综合考虑。

2.1.2 梁柱连接节点

门式刚架斜梁与柱的连接，可采用端板竖放、端板横放和端板斜放三种形式。端板竖放适用于局部等截面柱。当竖向荷载起控制作用时，将端板横放可减少节点的设计剪力，同时柱能在安装时起到临时支座作用。如果节点弯矩很大，可采用端板斜放形式，加长抗弯连接的力臂，有利于布置螺栓，但此时对加工精度要求较高，且应注意安装空间的问题。端板拼接连接形式有外伸式和平齐式两种情况，端板外伸式节点受力合理，承载力高于平齐式节点，因此应尽量采取外伸式端板连接，同时应在结点板外伸部分设置加劲肋，使靠近受拉翼缘两侧的螺栓受力均匀，接近一致，提高节点的抗剪能力，有效减少节点板的变形。中柱与梁的连接一般可采用铰接处理，但当跨中反弯矩很大或需控制水平位移时此处可设计为刚接。将端板平放与梁的下翼缘连接，受力合理，也便于加工安装。

2.2 轻型门式刚架钢结构厂房轻量化设计

2.2.1 减轻荷载和使用高强钢材

采用轻质多功能新型屋面、墙体材料，不仅使用方便灵活，最重要的是使重力荷载大为减轻。另外，承重构件采用高强钢材，以减小构件截面，减轻结构自重。

2.2.2 选择合理的截面形式和连续支承构件

轻型钢结构厂房由于重力荷载小，故强度不是主要矛盾，关键在于提高构件的整体稳定性及结构刚度，因而承重构件大都采用薄壁宽肢的C形、Z形和工字型截面，板材则压成各种波形。当荷载一定时，连续支承构件较简支构件的截面要小，故在轻型门式刚架中，连续支承方式采用较多。

2.2.3 合理的柱网布置

在门式刚架中，主刚架和檩条的用钢量占了很大的比重。在相同荷载条件下，柱网布置不同，对主刚架的檩条的用钢量影响很大，因此要采用合理的柱网布置形式。

2.2.4 塑性设计

钢材的塑性性能较好。而轻型钢结构厂房大都采用超静定的框架结构，可以充分利用钢材的塑性性能，提高结构承载力，减小截面尺寸。

3 结束语

在建筑施工活动中，质量监理是整个施工活动的主要把关部分。轻型门式钢架结构厂房轻量化设计，必须要满足一定的抗震化需求。柱体边结构的连接需要技术人员使用连接螺栓和连接板，将钢结构厂房的房梁连接在一起。在相同荷载情况下，做好钢结构厂房的轻量化设计，需要技术人员从稳定应力的分析入手，保证一定施工质量标准下的结构厂房的施工负荷达到前期设计要求。

[1]黄礼琼.门式刚架厂房钢结构焊接工艺优化[J].设备管理与维修，2017，(09)：87-88.

[2]张扬.轻型门式刚架钢结构厂房分析及轻量化设计探讨[J].住宅与房地产，2017，(17)：114.