浅谈钢结构门式刚架厂房设计和施工

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1、浅谈钢结构门式刚架厂房设计和施工　　【摘要】本文围绕钢结构门式刚架厂房的设计进行了详细分析，对施工工艺流程和施工中应注意的问题进行了阐述，希望能够对施工实践提供借鉴和参考。【关键词】钢结构；刚架厂房；设计；施工中图分类号：TU391文献标识码：A一、前言门式刚架厂房具有施工周期短、造价低、自重轻等众多优点，被广泛应用于各种工业以及民用建筑当中。本文重点对其设计中关键点和施工中需要注意的问题进行分析。二、结构形式与跨度对用钢量的影响门式刚架的结构形式按跨度可以分为单跨，双跨和多跨，按屋面坡脊数可分为多脊双坡，单脊双坡和单脊单坡。由于多脊双坡常常采用内沟排水，而内

2、沟排水因其特点从而具有下列缺点:1、钢耗量增大；2、室内排水系统增多；3、由于屋面节点较多为日后房屋漏水留下较多隐患。11因此在刚架形式上，设计工程师常采用外挂彩板天沟，单屋脊的多跨大双坡的形式。在设计中，房屋高度往往由生产条件和使用要求所确定，而房屋的高度对应其合理的跨度。总体来说，在一定的荷载和柱高条件下，由于跨度的适当增加所引起的用钢量增加并不是很明显，但跨度的增大却增加有效的使用面积，同时也降低了基础的造价。在用钢量最小的求解过程中，不同的柱高对应不同的最优经济跨度。通过特定条件下的计算表明，无吊车轻型门式刚架单位用钢量随着跨度的增加是单调递增的，而有

3、吊车的门式刚架情况较为复杂，总体来说，吊车的起重量与经济跨度密切相关，不同吨位的吊车又对应不同的经济跨度，随着吊车起重量的增加，经济跨度向高处攀升。三、刚架最优柱距的确定从综合的角度分析，柱距(模数)的选择对设计的优劣有着非常重要的影响。归纳起来有以下几点:1、钢耗量始终是评价刚架结构方案优劣的最好指标，研究表明，柱距和门式刚架用钢量关系最为密切。2、使用轻质屋面材料和轻型墙体材料，取代传统工艺所常用的钢筋混凝土屋面板和钢筋混凝土围护墙体的做法，可以降低厂房总体造价。113、钢材的供应与费用，标准化程度等指标都与厂房的柱距(模数)有关。刚架的间距与刚架的跨度大

4、小、屋面荷载多少、檩条间距的大小等多种因素有密切关系。正常情况下，间距的增大，檩条和墙梁跨度增大，直接导致其相应用钢量增加，同时支撑的用钢量也增加，但主刚架榀数的减少可以降低总用钢量。工程经验表明，6m～9m是门式刚架的合理柱距，7．5m左右的经济效果最好。刚架的间距如果超过9m，檩条与墙架体系的用钢量将增加，导致整体造价较高。四、钢材与刚架截面的选取一般情况下，当刚架跨度较小时，结构主要由强度控制，此时可选用较高强度等级的钢材，较厚的翼缘，这样可以减小构件截面高度，降低造价，同时又能满足结构的安全性。但当刚架跨度较大时，结构往往由钢梁挠度控制，此时宜选用较薄

5、的翼缘，较高的腹板，来达到控制钢梁挠度的目的，同时又不致于使结构应力比过小。由于钢材强度对挠度没有影响，此时设计人员应优先选用价格较低的钢材型号，以达到既安全又经济的目的。在满足强度、挠度的同时，构件还应满足局部稳定的要求(翼缘应满足宽厚比，腹板应满足高厚比)。《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》中规定的腹板高厚比比《钢结构设计规范》中宽松很多，原因是轻钢结构设计时考虑了腹板的屈曲后强度。利用腹板屈曲后强度的前提是腹板高度变化不大于60mm/m。因此不能为了降低用钢量而过多的减小变截面构件小端头截面高度。五、最优化截面的选择11门式刚架常常采用实腹式梁和柱，梁柱

6、的截面也随内力变化而变化，往往由其挠度控制截面尺寸，而不是由强度控制。横梁通常为加腋梁，楔形柱的最大截面高度通常取最小截面高度的2倍～3倍。无吊车轻型钢结构房屋，还要注意柱截面和梁截面的协调，通过调整梁柱截面关系可以达到节省钢材的目的。当变形直接影响刚架截面时，可以通过调整梁连接处截面和刚架柱相接处，从而求出最小的用钢量。在用穷竭法解决截面最优化问题时，多变量因素导致了计算次数与构件数目是呈指数关系比例增加的。当设计工程师确定了结构形式后，最优化截面是根据构件的内力变化来相应调整截面的尺寸大小，经过多次反复测算最终确定最优化的截面大小。这种最优化方法的优点:1

7、、计算量相对较小；2、人工可以干预截面优化范围，进而快速得到最优化的截面大小。腹板主要承受剪力，翼缘用来抵抗弯矩，在无振动荷载下，可以通过运用腹板的屈曲强度来决定构件的强度及稳定性，将构件设计成窄而高的截面，通常跨度取最小截面高度的45倍～60倍，截面的高是其宽的3倍～5倍。确保构件的平面外稳定性问题。并且为了确保结构具有可靠的整体稳定性，在屋脊和柱顶设计刚性系杆，纵向设计由屋面横向水平支撑及十字交叉圆钢组成的竖向支撑。在具体工程中，在确保檩条的刚度的前提条件下，当檩条与屋面连接可靠，设计者也常常把型钢檩条同时兼作刚性系杆。11六、钢梁的分段很多设计人员认为，

8、应当将钢梁的拼接节点设在钢梁弯矩最小的