门式刚架结构设计中应注意的问题

1、门式刚架结构设计中应注意的问题作者：徐飞 钟海彦来源：科技创新导报2011年第14期        摘 要:简要介绍门式刚架结构在设计过程中应注意的问题及部分构件的设计方法。         关键词:门规抗震措施支撑系统材料长度系数涂料         中图分类号:TU3 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)05(b)-0099-01 &

2、#160;       门式刚架结构作为一种新型的轻型结构形式在工业生产以日常生活中得到广泛的应用。门架结构的建筑物根据跨数来分,可以分为单跨、双跨、或多跨的单双坡门式刚架,同时可以依据业主的需要建成带挑檐或毗屋的结构形式,兼顾通风和采光的要求时可以设置通风天窗和采光带等。         1 门规的适用范围         目前国内设计门刚所采用的规范为门式刚架轻型

3、房屋钢结构技术规程CECS 102:20021。上述规范有其特定的使用范围:(1)具有轻型屋盖及墙体的建筑。轻型屋盖和墙体要求重量轻,同时其蒙皮作用所产生的刚度有利于增强整体房屋的整体性,增加建筑物的整体刚度。(2)门式刚架的跨度不应过大,一般不应超过36m,檐口高度不超过15m。上述数据只是从经济上来考虑,如果跨度过大或檐口高度过高,结构的整体刚度不易保证,即使采取多种措施,其提高的程度也不是很大。在这种情况下,采用门式刚架就不经济,应考虑其他的结构形式。(3)轻、中级工作制的桥式吊车起重量不大于20t,悬挂式起重机不大于3t。(4)门式刚架的构件截面很薄,如果环境有强腐蚀性,那么应考虑其他

4、的结构形式。(5)如果结构底部为钢框架,顶部为门式刚架的混合结构,其结构类型已经超出了规范的应用范围,这时,应将门刚与下部结构整体分析,充分考虑下部结构对门架的影响,合理分析受力,利用门规1及钢规2进行截面的设计。         2 钢材的合理选择         设计文件中应对钢材的品种、强度等级、质量等级及钢材所采用的质量标准明确提出。钢材的强度等级为结构计算的重要数据,在此不再叙述,钢材的质量等级也是影响结构性能的重要影响因素。

5、质量等级A、B、C、D、E是根据钢材在不同温度下的抗冲击韧性来划分的。根据钢规2的第3.3.4条的规定,对于需要演算疲劳的钢构件,在不同的工作温度下,钢材应有相应的冲击韧性保证值,它是选择钢材质量等级的依据。对于处于寒冷和严寒的北方地区,处于室外环境下承受重复荷载的钢结构,钢材的质量等级至少为C级。         3 围护材料的选择         门式刚架厂房可选择的维护结构材料很多,目前市场上可供选择的材料有:压型钢板、太空板、石

6、棉水泥波形瓦、加气混凝土屋面板、砖砌体等几种材料。规范1对结围护材料的使用有一些限制,有当抗震设防烈度不高于6度时,可采用轻型钢墙板或砌体;当抗震设防烈度为7度、8度时,可采用轻型钢墙板或非嵌砌砌体;当抗震设防烈度为9度时,宜采用轻型钢墙板或与柱柔性连接的轻质墙板。在平时的使用过程中,以压型钢板的使用最为广泛。压型钢板可以采用单层钢板承重,当有保温隔热要求是,可以在两层钢板之间增加一层保温材料来满足要求。         4 地震作用参与的组合起控制作用时,门架应采取相应的抗震措施   

7、0;     当结构的受力受地震作用控制时,结构应采取抗震措施。建筑抗震设计规范3的规定只适用于一般的单层钢结构厂房的规定,不适用单层轻型钢结构厂房。不过,在门规中有相应的规定。         (1)柱间支撑应采用角钢制作,支撑与水平面得夹角应在 35°55°之间。支撑与柱的连接应采用节点板,其设计应按照钢规的有关规定进行。支撑与柱的交点应汇于柱底板,若不满足要求,设计时,应考虑支撑对柱产生的附加弯矩。    &#

8、160;    (2)地脚螺栓不应小于M24,锚固长度不小于25d(d为锚栓直径),当柱脚为设计为铰接时,可采用一对或两对螺栓;当设计为刚接时,柱脚板下应设置抗剪键及调平螺母。         5 屋面水平支撑及柱间支撑的布置         (1)屋面横向水平支撑应布置在每个温度区间的端开间,但有时为厂房通风需要在屋面设置天窗或气楼,这时为保证天窗或气楼的稳定性,屋面的横向水平支撑应与天窗的支撑

9、处于同一开间之内,保证厂房的整体性。这时,在端开间应设置刚性系杆,保证风荷载的传递。         (2)柱间支撑应与屋面水平支撑设置在同一开间之内,保证厂房的整体刚度。         (3)当每个温度区间的屋面处于不同高度时,为保证同一高度屋面的整体性,其屋面支撑系统应独立设置,保证各自的整体性。         (4)结构的纵向水平力应由柱间支撑承受

10、,同一柱列的柱间支撑按刚度均匀受力,所以在布置支撑时,不同刚度的支撑不应布置在同一柱列之内。         6 当底部为框架,顶层为门架时,边柱计算长度系数的确定         底部为框架顶层为门架的结构,为超限结构,设计时不能单纯的按照门刚或者钢规来设计。底层框架结构的边柱既是框架柱,同时还是门架柱。在确定其长度系数时,应该格外注意。(1)将底层框架柱及顶层门架柱按照钢规的线刚度比法计算;(2)将底层框架删除,单独计算门架柱的长度

11、计算;(3)取两次计算结果的最大值最为顶层门架柱的计算长度系数。         7 门式钢梁平面外计算长度的确定及规范的选择         门式钢梁一般为楔形截面,其截面变化的依据为斜梁弯矩图。斜梁的平面外的计算长度一般按照屋面水平支撑点距离或隅撑的距离来确定。屋面斜梁进行截面计算时,应选择门规来设计截面,如果选择钢规,无论斜梁截面如何变化,规范均不做稳定计算。原因在于钢规中只计算等截面的构件。    

12、     8 檩条兼做刚性系杆的设计         兼做刚性系杆的檩条一般采用双檩条,檩条之间用缀板连接,该檩条除了承受屋面传来的水平及竖向荷载外,同时还承担由山墙传来的纵向风荷载,所以在计算时该檩条应按压弯构件设计,长细比180。         9 钢结构防腐涂料的选择         钢结构防腐涂料的

13、选择应注意以下几点:(1)应考虑结构所处的使用条件,根据腐蚀介质的特点(如气相腐蚀、液相腐蚀),建筑物所处的环境特点(干燥、潮湿)的条件来选择涂料的品种。同时,如果腐蚀介质呈酸性或碱性时,应选择耐酸性或耐碱性较好的涂料。(2)应考虑施工的便利性。涂料的施工方法不一致,对施工的要求也不一样,有的涂料适宜喷涂、有的适宜刷涂。设计在选择涂料的品种时,应尽量选择那些便于喷涂的冷固型的涂料。         10 结语         门式刚架是一种重要的结构形式,其设计的成功与否,直接关系到建筑的安全和使用。通过本文的简要陈述,介绍了其在设计中需要注意的问题及一些处理方法,使结构设计的更加合理,发挥其应有的作用。