轻型门式刚架设计与施工论文

浅谈轻型门式刚架的设计与施工

摘要：近几年来，大量的轻钢结构建筑拔地而起，而在西部大开发的浪潮中，我国轻钢结构的发展更是如火如荼，由于轻钢结构施工周期短、工程造价相对较低等原因，大量的工业厂房、超市、汽车展厅等等都采用了轻钢结构的形式。对轻型门式刚架而言，通常以h型钢，采用焊接连接作为梁柱，以c形或z形轻钢板作檩条，屋盖系统或楼面系统用压型彩色钢板作面层，面围护也可采用单层或夹层压型钢板，夹层板内部可充填各种保温层。然而，在此类工程迅速发展的同时，也时常见到一些令人触目惊心的场面：房屋被压坏，漏水严重等现象，以下就门式刚架设计及施工，浅谈几点体会。

关键词：轻型门式刚架；屋面活荷载取值；现场施工

中图分类号：tu7文献标识码：a 文章编号：

1 设计方面

1.1 屋面活荷载取值

gb50009-2012《建筑结构荷载规范》不上人屋面活荷载取

0.5kn/m2。gb50017-2003《钢结构设计规范》规定支撑轻屋面的构件或结构，当仅有一个可变荷载且受载水平投影面积超过60m2时，屋面的活荷载为0.3kn/m2。框架结构一般符合此条件，但取活荷载为0.3kn/m2时，应同雪荷载比较，取大值。国外这类，要考虑

0.15~0.5kn/m2的附加荷载，而我们无此规定，所以设计的时候可适当提高一些，绝对不允许在有限的活荷载中做文章。

1.2 内力和侧移计算

对于变截面门式刚架，应采用弹性分析方法确定各种内力，只有当刚架的梁柱全部为等截面时才允许采用塑性分析方法。变截面门式刚架的内力通常采用杆系单元的有限元法（直接刚度法）编制程序上机计算。地震作用的效应可采用底部剪力法分析确定。根据不同荷载组合下的内力分析结果，找出控制截面的内力组合，控制截面的位置一般在柱底、柱顶、柱牛腿连接处及梁端、梁跨中等截面。变截面门式刚架的柱顶侧移应采用弹性分析方法确定，计算时荷载取标准值，不考虑荷载分项系数。如果最后验算时刚架的侧移刚度不满足要求，需采用下列措施之一进行调整：放大柱或（和）梁的截面尺寸，改铰接柱脚为刚接柱脚；把多跨框架中的个别摇摆柱改为上端和梁刚接。

1.3 檩条计算不安全

檩条一般采用冷弯薄壁构件，受压板件或压弯件的宽厚比较大，在受力时要屈曲，强度计算应该采用有效宽度，对原有截面要减弱，不能像热轧型钢那样全截面有效。有效宽度理论是在《冷弯薄壁型钢构件技术规程》中讲的，有些设计软件并未考虑。但是设计不能光靠软件，还要自己熟悉规范，理解规范，做出正确的判断，软件未考虑的，自己要考虑，充分结合规范和软件，做出正确的计算。另外，我们往往忽略强度计算要用净截面，忽略钉孔减弱，这种减弱，一般达到6~15%，对小截面窄翼缘的梁影响较大。刚架整体分析采用的是全截面，如果强度计算不用净截面，实际应力将高于计

算值。《规程》3.1.7条规定：结构构件的受拉强度应按净截面计算，受压强度应按有效截面计算，稳定性应按有效截面计算，变形和各种稳定系数均可按毛截面计算。

1.4 钢柱换砼柱

少数单位设计的门式刚架，采用钢筋混凝土柱和轻钢斜梁组成，斜梁用竖放式端板与砼柱中的预埋螺栓相连，形成刚接，目的是想节省钢材和降低造价。在厂房中，的确是有用砼柱和钢桁架组成的框架，但此时梁柱只能铰接，不能刚接。多高层混合建筑中，钢梁与墙的连接也是如此。因为混凝土是一种脆性材料，虽然构件可以通过配筋承受弯矩和剪力，但在连接部位，它的抗拉、抗冲切的性能很弱，在外力作用下很容易松动和破坏。还有的单位，在门式刚架设计好之后，又根据业主要求将钢柱换成砼柱，而梁截面不变。应当指出，砼柱加钢梁作成排架是可以的，但将刚架的钢柱换成砼柱，而钢梁不变，是不可行的。由于连接不同，构件内力也不同，有的工程斜梁很细，可能与此有关。

2 施工方面

2.1 柱脚破坏

有的刚架在大风时柱子被拔起，这是实际中常出现的事故。主要原因是刚架计算失误和遗忘抗剪槽的留设和抗剪件的设置。设计柱间支撑及抗剪件时，未考虑支撑传给柱脚的拉力。尤其是房屋纵向尺度较小时，只设置少量柱间支撑来抵抗纵向风荷载，支撑传给柱脚的拉力很大，而柱脚又没有采取可靠的抗拔措施，很可能将柱子

拔起。因此，在风荷载较大的地区刚架柱受拉时，在柱脚应考虑抗拔构造，例如锚栓端部设锚板等。

2.2 没有柱间支撑

这种情况近年较常出现。所谓蒙皮效应是指压型钢板在其平面内的抗剪能力，可称为受力蒙皮作用。如将压型钢板与构件进行可靠连接，则此蒙皮效应可使围护结构同时成为结构的重要组成部分，参与整个结构体系工作，为与之相连的受压、受弯压构件提供连续侧向支撑，从而提高这种构件的刚度及稳定承载力。蒙皮作用的影响因素太多，并非在任何情况都能发挥作用。特别是柱间支撑，受力较大，绝不能省略。蒙皮作用最多只能视为一种刚度储备。

2.3 端板合不上

端板连接是结构的重要部位。由于加工要求不严，而腹板与端板间有夹角，有的工程两块端板完全对不上，合不起来，强行用螺栓拉在一起，仍留下较宽缝隙，严重影响工程质量。

2.4 锚栓不铅直

框架柱柱脚底板水平度差，锚栓不铅直，柱子安装后不在一条直线上，东倒西歪，使房屋外观很难看，这种情况不少。锚栓安装应坚持先将底板用下部调整螺栓调平，再用无收缩砂浆二次灌浆填实，国外常用此法施工，最近在国内讨论轻钢施工验收规程，不少专家强调了这种方法。

2.5门式刚架的安装

有些刚架在大风时柱子被拔起，因此，在风荷载较大的地区刚柱

受拉时，在柱脚更应考虑抗拔构造，例如锚栓端部设锚板等。另外，预埋地脚螺栓与混凝土短柱边距离过近，在刚架吊装时，经常不可避免的会人为产生一些侧向外力，而将柱顶部混凝土拉碎或拉崩。在预埋螺栓时，钢柱侧边螺栓不能过于靠边，应与柱边留有足够的距离。同时，混凝土短柱要保证达到设计强度后，方可组织刚架的吊装工作。另外，施工时遗忘抗剪槽的留置和抗剪件的设置，柱脚螺栓按承受拉力设计，计算时不考虑螺栓承受水平力。若未设置抗剪件，所有由侧向风荷载，水平地震荷载，吊车水平荷载等产生的柱底剪力，几乎都由柱脚螺栓承担，从而破坏柱脚螺栓。有些工程地脚螺栓位置不准确，为了方便刚架吊装就位，在现场对地板进行二次打孔，任意切割，造成柱脚底板开孔过大，使得柱脚固定不牢，螺栓最小边距不能满足规范要求。

3结束语

综上所述，结合设计及现场经验对轻型门式刚架的设计与施工中遇到的实际问题简要概括了以上几个问题的特点。了解以上特点对从事钢结构工作的工程技术人员来说是十分有益的，深入理解这些有助于设计与施工出即能保证安全而又经济合理的结构。

参考文献

【1】门式刚架轻型房屋钢结构技术规程{m}.北京：中国计划出版社，2002.

【2】钢结构设计规范（上册）{m}.北京：中国计划出版社，2003. 【3】钢结构设计手册{m}.北京：中国建筑工业出版社，2003.