门式刚架轻型钢结构厂房设计分析

庄从红

摘  要：随着钢结构再工业建筑中大量的运用，因为受到混凝土性能的诸多限制，所以钢结构迈入时代的舞台，与混凝土相比较，钢结构质量更占优势，抗震的性能也更好，而且对环境的影响也相对较小，本文通过文献分析法，对门式刚架轻型钢结构厂房设计进行了详细的分析，钢管混凝土的柱子更是发挥各自的巨大优势，提高了刚架的承受能力以及侧面刚度所受到的影响，使其拥有良好的经济效益，以期为门式刚架轻型钢结构厂房设计分析提供相应的帮助。

关键词：门式剛架;轻型钢结构;厂房设计

前言：

门式刚架属于轻型的一种房屋钢结构，结构相对简单，刚架也分为多种形式，随着钢结构的推广，钢结构的加工工艺也在不断提高，使门式刚架结构得到广泛应用，主要应用在建筑厂房、临时搭建的建筑以及简单的民用建筑之中，这些项目对钢结构的运用，推动了钢结构的进一步发展，拓宽了其应用的范围，本文通过对门式刚架轻型钢结构厂房设计要点的分析，使其有了更清晰的认知。

一、门式刚架轻型钢结构厂房设计要点分析

（一）门式刚架轻型钢结构的特点

门式刚架轻型钢结构最早起源于美国，经过百年的历史，现在已发展成为一个相对完善的结构体系，在传统的结构体系中，门式刚架结构的类型主要包括刚架柱、刚架梁还有支撑物等，这与盖正常房屋没有任何区别，都是需要梁、房顶、以及柱子等物，而门式刚架结构的受力方式非常便捷，传力的点也相对明确，施工时间较短，技术发展轨迹也相对成熟，因此被广泛应用，包括娱乐方面公共设施都投入了使用，门式刚架结构形式已经是轻型化建筑的主要结构形式，体现了对材料的物尽其用，构造尺寸相对较小，质量也得到了相应保障，工地中安装也更加方便，能满足气候变化的施工要求，其所具有的优势以及带来的经济效益都是无可替代的，其所具有的价值是不可估量的，因此才会被大量应用。

（二）门式刚架轻型钢结构形式

门式刚架轻型钢结构，是采用特殊钢构建，基于门式刚架的受力点，目的是为了节省建筑的一些材料，同时也更加方便，柱子以及屋面梁都几乎采用变截面，如果跨度太大，就应要采用拼接的形式来完成建筑，建筑屋面以及墙面大多采用冷弯并且薄壁型的钢结构，但当柱子距离大于大概12米的时候，冷弯薄壁的钢结构无法满足使用需求，大多时候会采用桁架式檀条的结构，连接方式通过螺栓以及主体的钢架，起到承载的作用并间接的传递给刚架，檀条和刚架之间属于互相借力的关系，刚架承载着檀条，檀条又侧向支撑着刚架，这样会促使整体的稳定性，屋面板以及墙面板也经常使用轻型的钢结构材料，通过相应材料的连接，可直接承受住自然的侵袭，对风和雪等承载负荷都传递给檀条，而屋面的支撑以及柱子间的支撑采用的是圆钢交叉式的支撑形式，按照拉杆的设计原理，在有吊车的情况下，屋面的支撑以及柱子间的支撑通常使用角钢材质或者其他钢结构来进行支撑处理，在设计支撑材质时应按照设计原理进行建筑。

（三）门式刚架轻型钢结构布置

刚架的布置要满足建筑工艺的需求，刚架的跨度也要按照合适的经济来布置，如果跨度太小就会导致基础的造价偏高的情况出现，而跨度太大则会导致用钢量偏大，所以一定对跨度的经济做好选择，柱子距离在使用冷弯薄壁型钢檀条的时候，适用的长度也要做好选择，柱子距离太大如果使用这种结构就必须增加价格预算，众所周知，在建筑的过程中都会需要定位线等装置，刚架定位轴线与温度膨胀轴线之间的间隙应按照规范严格进行。伸缩缝法需要注意以下方面。首先，将无吊车的简易刚架结构，将檀香木条连接替换成椭圆形长孔连接形式，并设置好防水装置。其次，对于有吊车的钢架结构，必须尽量减少柱间的支撑距离，且在伸缩缝隙处安装双柱的形式。由于钢架横向宽度过大，则应采用高低布置方式，以有效降低温度感应力产生的影响。

二、门式刚架轻型钢结构厂房设计分析

（一）屋盖支撑的设计分析

屋顶顶部和底部的弦杆水平支撑承受风力等因素和抗震效果，并间接传递到纵柱上。当它们属于同一厂房结构时，需要共同承载结构单元和整体说的支撑。屋盖横向水平支撑在水平荷载和地震情况下进行精准的核算，采用采用横腹桁架模式根据各节点应力状态按拉杆原理设计。屋面的连接构造和支撑杆要根据设计和实际需求满足一定的要求。压杆最好采用双角钢形式，形成T型横截面和十字结构，支架一般选用型钢，栏杆使用单角钢结构也最好选用型钢。为了保证连接的稳定性，最好采用节点板对支撑杆和支撑拉杆与房屋进行连接，每个节点都要使用固定的螺栓，直径也要按照相应规定对螺栓进行选择。

（二）柱间支撑的设计分析

支撑体系对刚架整体结构都有很重要的作用，支撑的布置情况以及截面的模式都要为稳定性提出相应的需求，在满足这些需求的同时也要满足工艺的整体流程，柱间支撑的布置应按照国家规定的标准来实施，柱间的支撑模式应采用交叉式，也可以根据实际的条件采用人字形态，就像工艺建筑要考虑柱间的交通或者设备的布置安装以及柱子间的距离等，要使用门架式来支撑一样，对厂房的结构单元也要有相应的考量，要考虑季节以及温度的变化，所以柱间支撑的连接点要设置节点板，节点板的厚度也要通过详细的计算来确定，如果遇到特殊情况，支撑杆的交叉点出现断裂，就要对节点板进行加强处理，不论是钢柱的连接还是具有支撑效果的节点板和钢筋混凝土的连接点都要通过焊接进行加固，，而且要确保其承载力，保障其所具有的安全性能。

（三）门式刚架的节点设计分析

门式刚架节点主要包括三种方式，分别是斜梁与柱连接节点、柱基础连接节点和斜梁与斜梁连接节点。首先，柱基础的连接节点，主要采用平铰形式的柱基础。当然，相对于铰接柱基础只能传递轴力和剪力，刚性筑基还能承受额外额弯矩，所以刚性筑基形式也是经常被采用的形式之一，采用刚性柱基础时，为了保证整体结构的效果，需要根据实际情况减少钢架截面内力和柱顶移位。由于基础需要承受相对较大的弯矩，采用平铰柱基础比较方便。若结构复杂或有特殊需要，则采用刚性柱基础。其次，为了保证结构的坚固程度，需要使用高强螺栓端板对斜梁和柱体进行连接，还要从端板和高强螺栓的厚度考虑来保证刚度达到要求。

连接斜梁与柱时，一般采用的方式是对端板进行延伸，以多种形式对端板的布置进行确定。还要适当的加厚节点在斜梁下翼缘的连接处，保证整体的厚度和节点铸锻是相等的。斜梁和斜梁连接结构的连接形式主要有两种。屋脊接缝和拼接点，

第一种可以把屋面坡度变化的问题从根本上解决掉;第二种则可以更好的选择截面梁，行之有效的将大跨度斜梁运输的问题进行解决。

结论：随着社会的不断发展，门式刚架结构也更加的完善，结构布置的相对简单，而且施工周期性也很短，具备诸多的优势，从而得到广泛的运用，当然也存在着诸多的不足，这些都需要凭借人类的智慧来一一进行解决，促使其得到更好的发展道路。为了提高门式刚架轻型钢结构的设计及应用水平，其实际存在的问题，有必要进行深入的分析，运用科学合理的方法，提高其设计水平，为钢结构的发展奠定良好的基础。

参考文献：

[1]周健宇.浅谈门式钢架轻型钢结构工业厂房的结构设计与研究[J].中国建筑金属结构， 2021，000（6）：2.

[2]刘刚， 刘卫兵.浅析轻型钢结构厂房的设计和施工管理[J].四川建筑， 2019，000（1）：3.

[3]李倩.门式钢架结构工业厂房结构设计探讨[J].建材发展导向， 2020， 18（2）：1.

[4]刘正， 龙资.门式钢架结构工业厂房结构设计探讨[J].工程技术研究， 2019，000（17）：2.