门式刚架轻型钢结构房屋

[摘 要】近几年来，门式刚架轻型钢结构房屋在我国得到迅速的发展，《门式剐架轻型房屋钢结构技术规程&>(以下简称《规程&>)颁布已经几年了，对门式刚架的设计与施工起到了很大的推动作用。本文主要介绍门式刚架的荷载取值、柱间支撑、檩条和檩托、拉条和撑杆、抗风柱等方面的设计经验，结合《规程&>提出了一些较好的做法．供大家设计时参考。

1．荷载取值

《钢结构设计规范》规定不上人屋面的活荷载为0．5kN／m2，但构件的荷载面积大于60m 时可乘以0．6的折减系数，门式刚架通常满足此条件，故设计时活荷载取值为0．3 kN／m2。这主要是对刚架的设计，但对屋面结构，包括屋面檩条和屋面板的设计。取0．3kN／m 不太合适。国外规范考虑到0．15kN／m ～0．60kN／m 的附加荷载，而我们无此规定。但遇到超载情况时，屋面结构就会出现安全问题，所以建议还取0．5kN／m 进行屋面檩条和屋面板的计算。另外，在钢架计算时，屋面恒载保守的取大一点，对刚架安全不会产生负面影响，但檩条计算往往不是由强度起控制作用，而是由风吸力作用下的下翼缘稳定性来控制的，如果恒载取的较大。算得的檩条就不一定安全可靠。

2．柱间支撑和屋面支撑

2.1柱问支撑对于无吊车的厂房宜采用圆钢支撑。这样施工方便；当风荷载较大或设防烈度大于8度时，也宜采用型钢支撑；对于有吊车的厂房不论吨位大小，均应采用型钢支撑．因为采用圆钢支撑在吊车荷载作用下吊车轨道易产生较大偏位。另外。柱问支撑要分层设置，否则，刚架在平面外有吊车的纵向刹车力作用，会对柱产生不利影响。有时为了检修吊车的方便，下部支撑常与检修钢梯做成整体。型钢支撑常采用不等边角钢，因为不等边角钢的平面外和平面内的长细比不同，正好满足要求。
2．2在屋面纵向尺寸较小时，可以只设置少量柱问支撑来抵抗纵向风荷载。但如果支撑传给柱脚的拉力很大，在柱脚应考虑抗拔构造，例如锚栓端部设置锚板等。当建筑物宽度大于60m时，在内柱宜适当设置柱问支撑，如果不设，在纵向荷载作用下边柱和中柱的纵向位移不协调，会带来附加应力。考虑蒙皮效应。不必每列都设。当内柱不能设置交叉支撑时，可改用人字支撑或设置纵向刚架。
2．3《规程》规定在温度区段端部吊车梁以下不宜设置柱间刚性支撑，主要是为了减小温度应力。这在混凝土结构中也有类似规定。只不过是剪力墙考虑温度影响不宜布置在端部。通常柱问下柱支撑布置在温度区段的中部或温度区段较长时设在三分点处。这样在计算柱问支撑时一般就可以不考虑温度应力的影响。若布置在端部，则必须考虑温度应力对支撑的影响 另外，屋面支撑和柱问支撑通常布置在同一柱间。

3．隅撑

隅撑的作用有两点：①保证梁柱内翼缘局部稳定；②减小梁柱的计算长度，防止整体失稳。
在檐13位置刚架斜梁与柱内翼缘交接点附近的檩条和墙梁上应该各设置一道隅撑．当柱高较大时，要求分段进行平面外稳定性验算，有时应设置几道柱隅撑。如考虑到柱设隅撑影响美观的话。可在隅撑位置用刚性系杆代替，由于柱长度一般较小，整体稳定性通常满足。一般情况下。梁的隅撑只需在梁端和屋脊处设置2-3道，不必每檩均设。因为只有梁端和屋脊处下翼缘才可能局部失稳，但同时要验算梁的整体稳定性。另外．隅撑有时因安装有误差，很难装上。这样可以采用在檩条上设两个安装孑L来解决。习惯将隅撑做成图l所示，这样可以省去连接板，另外隅撑和梁柱的连接常采用螺栓连接。这样可以避免大量的高空焊接作业。


4 檩条和檩托

4．1在檩条计算方面。国外采用的是高强度低合金钢，而我国Q345的冲压性能不行，只能采用Q235。在设计时结构构件的受拉强度按净截面计算，而受压强度和稳定性应按有效截面计算。
4．2屋面c、z型檩条开121应向上。这样受力合理，并可以减小屋面荷载偏心引起的扭矩；而墙檩开口常规做法是向下，这样不容易集水、集灰，但如果不设内层板会影响美观。


4-3檩条和钢梁应保持一定的距离10mm～20mm，主要考虑以下因素(见图2)。
①受力明确，避免檩条翼缘板局部受压变形；
②相邻檩条截面高度可能不一致，保留此空隙，是为了檩条安装的统一；
③ 因为檩托板的焊接容易产生误差，保留空隙方便檩条安装。

5．拉条和撑杆

5．1屋面设置拉条的目的是为了防止檩条的整体失稳，故
在檩条受压翼缘处设置拉条，以前屋面板重，故拉条设置在靠近上翼缘1／3处，但现在厂房屋面多采用彩钢板，较轻，在风吸力作用下，檩条的下翼缘能失稳，而上翼缘由于考虑到屋面板的蒙皮效应，稳定有保证，故将拉条下移至距下翼缘l，3处，但是如果屋面没有内层板，且外层板为咬合板或暗扣板，宜在檩条上下翼缘l，3处各设一道拉条，或一道拉条而在另一边焊角钢(圆钢)以保证檩条上、下翼缘不能同时失稳。
5．2屋脊处和檐口处都宜设置斜拉条和撑杆(尤其在风大的地区)，这样才能形成檩条的一个完整的支撑体系。有时刚架粱跨度过大，拉条根数过多，安装时檩条易产生挠曲，此时可将拉条改为一拉一撑，撑杆可用角钢，也可以用檩条代替。

6．抗风柱

6．1抗风柱不宜参与刚架计算，若参与，则山墙上风荷载作
用在抗风柱上，抗风柱将荷载传递至基础(下端)和边刚架粱上(上端)，那么此时边刚架梁下翼缘将受到侧向力作用，刚架梁很有可能失稳破坏。
6．2抗风柱与梁宜采用图3、图4所示的连接，这样屋面板荷载将不会传递给抗风柱，同时纵向风载可以正常地传到屋面支撑系统。
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7．其他
当采用混凝土柱代替钢柱节省钢材时，此时梁柱宜做成铰接。若采用刚接，应保证高强螺栓的抗拉和锚固满足要求，同时要保证混凝土局部抗压满足要求，另外柱应满足大偏心、小偏心受压要求，柱顶箍筋应加密。
参考文献
1．门式刚架轻型房屋钢结构技术规程(CECS102：2002)【S】2003
2．陈绍蕃钢结构设计原理【l垤1 北京科学出版社2000
3．钢结构设计规范(GB50017-2001)fSs 】2003