门式刚架轻型房屋结构设计中应注意的问题

门式刚架轻型房屋结构设计中应注意的问题
师玉增
【摘要】根据实际工作经验,对门式刚架轻型房屋结构设计中常遇的一些问题进行了探讨.
【期刊名称】《技术与市场》
【年(卷),期】2011(018)012
【总页数】1页(P110)
【关键词】门式刚架;轻型钢结构;结构设计
【作者】师玉增
【作者单位】郑州南瑞继保工程技术有限公司,河南郑州450000
【正文语种】中文
门式刚架轻型房屋（以下简称“门刚”）是近年来我国发展较快的一种新型钢结构房屋，因其工业化生产程度高，施工速度快，对环境的污染小等优点，广泛应用于工业厂房、仓库、飞机库、集贸市场、体育场馆等。

目前，国内设计人员大都根据《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》（CECS102：2002）（以下简称“门规”）和《钢结构设计规范》（GB50017—2003）（以下简称“钢规”）进行设计。

1 关于柱间支撑的设置问题
门刚是否必须设置柱间支撑？从理论上讲，如果设计成双向刚接框架，且在水平力作用下，柱顶位移满足“门规”的要求，可以不设置柱间支撑。

但是，对于同一结
构，一种情况设置柱间支撑，另一种情况不设置柱间支撑，通过计算机建模分析可发现，不加支撑时，大部分节点的变形值是设有柱间支撑时的5～10倍。

为控制
柱顶位移，不设柱间支撑时，往往要增加梁、柱的截面，从而增加结构的用钢量。

另外，设置柱间支撑还可以提高结构的整体抗震性能，因此，门刚宜设置柱间支撑。

设中间摇摆柱的门刚。

如果边柱柱间支撑、屋面支撑等均已设置，是否还需设置中柱的柱间支撑？设不设中柱柱间支撑，从理论上讲不是绝对的，只要边柱有支撑，屋面有支撑，并形成一个空间体系，且此体系有足够的平面刚度、侧向刚度和足够的承载力，能保证中柱的平面外稳定，中柱就可以不设支撑。

如果工艺允许，中柱还是应设置柱间支撑，这样各柱纵向刚度较均匀，纵向水平力传力路径较短。

从而可以节约结构用钢量，较为经济；如果受工艺限制，厂房中柱不允许设置柱间支撑，此时，为保证中柱纵向有一定的刚度，应将中柱纵向设计成刚接刚架，或在柱顶设置桁架，纵向设置成类似框架的结构形式，并取刚架的计算长度作为中柱平面外计算长度进行计算；同时，边柱的柱间支撑、屋面支撑应按空间分析来确定。

2 屋面支撑设计
合理地设计屋面支撑，对门刚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。

因此，应在门刚的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下翼缘某个特定位置时，横向水平支撑起着传递山墙纵向风荷载的作用。

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（通常为雪载）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时，方能兼作横向支撑中的直腹杆。

否则，应加大檩条的截面尺寸。

所以，在实际工程中，常采用檩条与直腹杆分开设置的方法，这样檩条只承受屋面活载，而风荷载引起的轴向压力由设置的直腹杆承受，既统一了檩条规格，又简化了计算。

3 刚架计算
门刚属平面受力体系，其内力一般取单榀刚架按平面计算。

刚架梁、柱的内力可按门式刚架计算公式进行计算，也可用专用计算软件电算。

根据“门规”的规定：结构构件的受拉强度按净截面计算，受压强度按有效截面计算，稳定性按有效截面计算，变形和各种稳定系数均按毛截面计算。

所以，采用程序进行电算时，程序会提示设计人输入刚架净截面与毛截面的比值，并提供一个默认值。

应注意的是这个比值并非不可改动的固定值，而是应按刚架与支撑的连接方式，根据实际情况确定。

如不修改比值，程序自动按默认值计算。

当刚架的支撑与刚架都是通过焊于其上的网板相连接时，刚架上没有螺孔，刚架的毛截面即为净截面，输入的净截面与毛截面的比值应改为1。

如不作更改，程序按默认值计算，实际上相当于降低了刚架所用钢材的设计强度，计算出的应力就偏高。

反之，刚架开孔较多，净截面与毛截面的比值小于默认值，如计算中不对默认值加以修改，仍按默认值计算，计算出的应力就偏低。

4 柱脚设计
“门规”第4.1.4条规定：“门式刚架的柱脚多按铰接支承设计，通常为平板支座，设一对或两对地脚螺栓。

当用于工业厂房且有5t以上桥式吊车时，宜将柱脚设计
成刚接。

”但笔者认为：门式刚架的柱脚是采用铰接，还是刚接，要看房屋的高度和风荷载的大小，如果房屋的高度较高，风荷载较大，就是无吊车，如柱脚采用铰接，则柱顶位移较大，为控制柱顶位移就要增大梁柱截面，从而增加了用钢量；另外，门刚的柱脚是采用铰接还是刚接，要考虑土质等情况。

如采用刚接柱脚，由于
基础要承受较大的偏心弯矩，基础的平面尺寸较采用铰接柱脚的基础要大，土质情况差的时候，相差会更大。

因此，选用何种柱脚形式要根据房屋的高度、风载大小、有无吊车（吊车的吨位）及土质情况等因素综合考虑。

【相关文献】
[1] 门式刚架轻型房屋钢结构技术规程[S] .（CECS102：2002）.2002.
[2] 钢结构设计规范[S] .（GB50017—2003）.2003.。