关于门式刚架轻型房屋钢结构设计中应注意的几个问题分析

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1、关于门式刚架轻型房屋钢结构设计中应注意的几个问题分析-->　　摘要：本文阐述了门式钢架结构作为近几年来广泛应用于实际工程当中的一种快速发展的机构体系在其设计中应注意的几个问题，供设计人员参考。　　关键词：门式刚架轻型钢结构设计1．综述门式刚架轻型房屋钢结构是近年来我国发展最快的一种新型钢结构，它因自重小、施工周期短、造价低等优点而为广大建筑师、结构工程师所接受。现已被广泛应用于单层工业厂房，取得了较明显的社会效益和经济效益。刚架的用钢量与刚架的跨度、柱高以及屋面荷载大小有很大关系，特别是跨度加大，用钢量显著增

2、加，所以，轻型门式刚架的适宜跨度在30m以下，屋面应与各种彩色压型钢钣或压型铝钣配套使用，墙体也应采用轻质围护材料，使结构具有美观轻巧的特点。但由于目前国内系统地论述门式刚架轻钢结构设计的书籍比较缺乏，设计人员大都根据(fl式刚架轻型房屋钢结构技术规程》(cECs1O2：2o02)和《钢结构设计规范}(GB50017—2003)进行设计。有些设计人员因初次接触此类结构，不熟悉设计规程、规范，对设计规程、规范理解不够全面，以致在设计中出现技术经济不合理现象，甚至造成安全隐患。　　2．屋面支撑设计门式刚架轻型房屋

3、钢结构设置屋面支撑系统的目的是为了提高结构的整体刚度，发挥结构的空间作用，保证结构的几何稳定性，为刚架提供平面外可靠的支撑以减小刚架在平面外的计算长度，传递房屋纵向水平荷载以及保证施工安装时刚架的稳定和安全。因此，合理地设计屋面支撑对门式刚架轻钢结构房屋的质量和安全意义重大，是整个结构设计中一个重要的组成部分。门式刚架轻钢结构房屋应在横梁上翼缘平面设置横向水平支撑，以保证刚架横梁的侧向稳定。当山墙抗风柱上端支承于横梁上翼缘或下翼缘某些特定位置上时，横向水平支撑起着传递山墙纵向风荷载的作用。和普通钢结构厂房一样

4、，屋面横向水平支撑可以设在温度区间端部第一个开间或第二个开间，当设在端部第二个开间时，在第一个开间的相应位置宜设置刚性系杆。有的设计人员在设计屋面横向水平支撑时，为了节约，不单独设置直腹杆，由屋面檩条兼作直腹杆。当山墙风荷载传来时，兼作直腹杆的檩条除了承受屋面活载(雪载)之外，同时还承受山墙风载引起的轴向压力，实际受力状态是一压弯构件。而一般的檩条是双向受弯构件，两者的强度条件是不同的。因此，设计中用檩条兼作直腹杆时，应经过验算，当檩条的承载能力以及长细比均满足要求方能兼作横向支撑中的直腹杆。否则，应加大檩条

5、的截面尺寸，这一点应引起设计人员的注意。所以，实际工程中，也可采用檩条与直腹杆分开设置的方法，这样檩条只承受屋面荷载，风荷载引起的轴向压力由单独设置的直腹杆承受，既统一了檩条规格，又简化了计算。　　屋面支撑设计中应注意的另一个问题是横向水平支撑直腹杆由檩条兼作时，除了承载能力和长细比满足要求外，该檩条的位置必须布置在横向水平支撑交叉斜杆的相交处。这是因为兼作直腹杆的檩条是横向水平支撑的组成部分，只有与支撑中的交叉斜杆一起构成三角形几何不变体后，才能起到刚架横梁侧向支点的作用。有些工程在屋面横向水平支撑设计时，

6、斜杆按跨度等分设置，直腹杆用檩条兼作，但因檩条间距固定而未能将兼作直腹杆的檩条布置到支撑斜杆相交点上，不能与支撑斜杆组成几何不变体，因而起不到刚架横梁侧向支点的作用，设计中应避免出现这种情况。　　3．山墙墙架设计门式刚架轻钢结构房屋山墙可采用由斜梁、抗风柱和墙梁组成的山墙墙架或门式刚架。当采用门式刚架时，连接构造与一般钢结构厂房相同。抗风柱顶通过弹簧钢板与刚架横梁上翼缘相连，风荷载通过屋面横向支撑传递给屋面系统。当采用斜梁、抗风柱和墙梁组成的山墙墙架时，由于门式刚架轻型房屋钢结构技术规程未给出标准连接做法，具

7、体构造由设计人员自行设计。有的工程在山墙墙架设计中将抗风柱与斜梁下翼缘相连，但未采取将风荷载传递给屋面横向水平支撑或系杆(当屋面横向支撑设于端部第二间时)的措施。当风荷载传来时，墙架斜梁除了承受抗风柱顶传来的侧向力以外，还承受侧向力引起的扭矩。当房屋的跨度及高度不大时，侧向力个数不多、数值不大，产生的扭矩相应较小。但房屋的跨度及高度较大时，侧向力的个数多、数值大，产生的扭矩对刚架斜梁的影响不能忽略。此时，墙架斜梁不单受弯，而且受扭。因此，当抗风柱与墙架斜梁下翼缘相连时，应在连接处设撑杆或者隅撑，隅撑一端与斜梁

8、下翼缘相连，另一端与横向水平支撑中的直腹杆或系杆相连。将山墙风荷载通过屋面横向水平支撑传递给屋面系统，从而避免山墙墙架斜梁受扭。　　此外，山墙是采用门式刚架还是采用山墙墙架，应根据工程的实际情况而定。山墙墙架因跨度小，斜梁及抗风柱的截面尺寸较小，比较经济，一般的轻钢结构房屋大多采用这种形式。但山墙采用墙架时，由于端部第二榀门式刚架横梁跨度及荷载均大于山墙墙架斜梁的跨度及荷载，其挠度也大于山墙墙架斜梁