摘 要：近幾年由于鋼結(jié)構(gòu)建筑物具有施工周期短以及造價(jià)成本相對比較低等特點(diǎn)，鋼結(jié)構(gòu)被應(yīng)用在了大量的建筑物中，許多大型的鋼結(jié)構(gòu)建筑拔地而起，然而在鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中還存在一些問題，本文較為詳細(xì)的闡述了門式鋼架結(jié)構(gòu)在廣泛應(yīng)用于實(shí)際工程中的設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的一些問題，并進(jìn)行了分析和探討。

　　關(guān)鍵詞：門式剛架,鋼結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)問題,分析

　　一、引言

　　近幾年來，門式剛架輕型鋼結(jié)構(gòu)成為我國發(fā)展最快的新型鋼結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)具有自重小、造價(jià)低以及施工周期較短等優(yōu)點(diǎn)，因此被廣大的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工程師所接受，并且被廣泛應(yīng)用在工業(yè)廠房等建筑結(jié)構(gòu)中，而且取得了比較明顯的經(jīng)濟(jì)和社會效益。在設(shè)計(jì)時(shí)，剛架的用鋼量和剛架的柱高、跨度以及屋面的荷載都有很密切的關(guān)系�，F(xiàn)在的設(shè)計(jì)人員一般是根據(jù)《式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》與《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》進(jìn)行設(shè)計(jì)。然而由于對設(shè)計(jì)規(guī)范的不熟悉以及設(shè)計(jì)規(guī)范的不完善，以至于在鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中出現(xiàn)不合理的現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)�造成建筑結(jié)構(gòu)的安全隱患。

　　二、屋面支撐設(shè)計(jì)

　　在鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)中，設(shè)置屋面支撐系統(tǒng)主要是為了達(dá)到提高結(jié)構(gòu)整體剛度的目的。只有充分的發(fā)揮結(jié)構(gòu)的空間作用，才能保證鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。因此，屋面支撐設(shè)計(jì)是整個(gè)門式剛架鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要組成部分，對鋼結(jié)構(gòu)建筑的質(zhì)量安全具有重大意義。鋼結(jié)構(gòu)房屋應(yīng)該在橫梁上翼緣平面設(shè)計(jì)橫向的水平支撐結(jié)構(gòu)，以確保剛架橫梁的穩(wěn)定。然而有的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行屋面橫向水平支撐的設(shè)計(jì)時(shí)，為節(jié)約成本，不對直腹桿進(jìn)行單獨(dú)設(shè)計(jì)，而是由屋面的檁條兼作直腹桿。所以當(dāng)山墻的風(fēng)荷載向屋面?zhèn)鲗?dǎo)時(shí)，檁條除了要承受屋面活載之外，還要同時(shí)承受山墻的風(fēng)載造成的軸向壓力，造成該結(jié)構(gòu)要處于高壓的狀態(tài)，但是一般結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的檁條為雙向受彎的構(gòu)件，因此兩者所受的強(qiáng)度條件不同。因此在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中檁條兼作直腹桿用時(shí)，必須經(jīng)過認(rèn)真的驗(yàn)算，使檁條的承載能力與長細(xì)比值都要滿足規(guī)定和使用要求。所以在實(shí)際建筑工程的設(shè)計(jì)中，我們一般采用檁條和直腹桿進(jìn)行分開設(shè)計(jì)的方法，只有這樣的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)才能使檁條僅承受屋面的荷載，而風(fēng)荷載造成的軸向壓力讓直腹桿所承受。

　　在進(jìn)行屋面支撐的設(shè)計(jì)中，我們還需要注意的一個(gè)問題是檁條兼作橫向水平支撐直腹桿用，此檁條的設(shè)計(jì)位置必須設(shè)計(jì)在橫向水平支撐與交叉斜桿的相交的地方，而且承載能力及長細(xì)比值都要滿足規(guī)定要求。當(dāng)檁條兼作直腹桿時(shí)成為了橫向水平支撐的一部分，與支撐中的交叉斜桿構(gòu)成了一個(gè)三角形，具有幾何穩(wěn)定性，起到了剛架橫梁側(cè)面支點(diǎn)的用途。

　　三、山墻設(shè)計(jì)

　　鋼結(jié)構(gòu)建筑的山墻一般是由斜梁、抗風(fēng)柱以及墻梁組成的墻架或者門式剛架。而采用門式剛架鋼結(jié)構(gòu)時(shí)，其連接構(gòu)造和普通鋼結(jié)構(gòu)建筑相同。當(dāng)山墻墻架的結(jié)構(gòu)是由斜梁、抗風(fēng)柱和墻梁組成時(shí)，由于相關(guān)規(guī)范的不完善，具體的鏈接構(gòu)造一般是由設(shè)計(jì)人員自行設(shè)計(jì)的。山墻墻架在設(shè)計(jì)時(shí)將抗風(fēng)柱和斜梁的下翼緣相連結(jié)，當(dāng)風(fēng)荷載進(jìn)行傳導(dǎo)時(shí)，墻架的斜梁不僅要承受抗風(fēng)柱傳來的側(cè)荷載向力，而且還要承受側(cè)向力的扭矩。如果房屋的跨度和高度較小時(shí)，側(cè)向荷載較小，而且產(chǎn)生的扭矩也相應(yīng)較小。但是房屋的跨度和高度較大時(shí)，側(cè)向荷載較大，而且產(chǎn)生的扭矩對于剛架的斜梁的影響需要我們重視。這種情況下墻架的斜梁不僅受彎而且還受扭力作用。所以在抗風(fēng)柱和墻架斜梁的下翼緣相連結(jié)時(shí)，必須在連接處設(shè)置撐桿，將山墻墻架的風(fēng)荷載通過屋面的橫向水平支撐傳遞到屋面鋼結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，從而消除山墻墻架斜梁的受扭影響。

　　在一些工業(yè)廠房的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，山墻的墻架由于具有跨度比較小，斜梁以及抗風(fēng)柱的截面尺寸比較小等原因，因此一般選用比較經(jīng)濟(jì)的門式鋼結(jié)構(gòu)山墻墻架的形式。但是在進(jìn)行山墻墻架設(shè)計(jì)時(shí)，由于端部的第二榀門式剛架橫梁的跨度以及其荷載都大于山墻墻架的斜梁的跨度以及荷載，所以該撓度也大于山墻斜梁的撓度。然而隨著墻架的跨度增加，門式剛架的橫梁的撓度也大于山墻墻架的斜梁的撓度。但是由于兩者變形相差比較大，因此可能造成屋面發(fā)生開裂及滲漏的現(xiàn)象，會使雨水滲入到保溫層中，增加屋面的荷載，對屋面的安全造成隱患。因此當(dāng)建筑跨度比較大時(shí)，我們就要采用門式剛架山墻。

　　四、基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

　　在鋼結(jié)構(gòu)建筑的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)，其柱腳的形式可以設(shè)計(jì)為鉸接柱腳與剛接柱腳兩種形式。鉸接柱腳的設(shè)計(jì)時(shí)，由于基礎(chǔ)僅受軸心荷載的作用，所以設(shè)計(jì)相對比較簡單。

　　對于門式剛架的輕型鋼結(jié)構(gòu)建筑廠房來說，決定基礎(chǔ)的受力特點(diǎn)的因素主要有以下幾種：

　　(1)在廠房的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，需要對帶動(dòng)吊車的裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)、計(jì)算，而吊車噸位比較大，在控制其橫向水平位移時(shí)，必須設(shè)計(jì)柱腳剛接。

　　(2)因?yàn)殇摻Y(jié)構(gòu)的自振周期比較長，并且結(jié)構(gòu)自重比較輕，所以設(shè)計(jì)時(shí)需要注意的水平控制荷載一般為風(fēng)荷載以及吊車水平制動(dòng)荷載。

　　(3)鋼結(jié)構(gòu)重量較輕，所以風(fēng)荷載與吊車的水平制動(dòng)荷載相對比較大，以至于基礎(chǔ)偏心距比較大，往往最大的偏心距可以大約達(dá)到1.5m—2.0m。

　　(4)門式剛架輕型鋼結(jié)構(gòu)廠房的基礎(chǔ)多設(shè)計(jì)為單獨(dú)基礎(chǔ)，并且埋深比較淺。

　　根據(jù)以上受力特點(diǎn)，對于鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房設(shè)計(jì)時(shí)，常常采用剛性柱腳，這種柱腳形式不僅可以提高鋼結(jié)構(gòu)的整體剛度，而且能減少側(cè)移現(xiàn)象的發(fā)生。因此會產(chǎn)生比較大的彎矩作用在基礎(chǔ)，在門式剛架鋼結(jié)構(gòu)體中這個(gè)問題特別明顯。

　　對于鋼結(jié)構(gòu)建筑的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)的一些可以采取以下措施加以解決：

　　(1)設(shè)計(jì)增加基礎(chǔ)的壓重：在鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)底部加重墻，通常為粘土磚，并且使該重量通過地基梁傳到基礎(chǔ)上。在基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)，增加基礎(chǔ)埋深對基礎(chǔ)設(shè)計(jì)有兩個(gè)變化：一、充分考慮深度修正后基礎(chǔ)承載能力的設(shè)計(jì)值增大的現(xiàn)象;二、是使基礎(chǔ)底面以上的壓重增加，這種變化對降低偏心距來有有利的影響。

　　在實(shí)際工程中可以通過增加基礎(chǔ)的埋深達(dá)到降低偏心距的目的，一、保持基礎(chǔ)底部的標(biāo)高不變，可以通過使混凝土基礎(chǔ)的高度增加的方法來達(dá)到，這種方法還在增加由柱腳的水平剪力V，還會造成的附加彎矩V·H增加;二、降低柱底的標(biāo)高，但保持H不變，這種方法可以使剛架柱的長度增加，而且會使柱腳的反力以及彎矩值增加。所以我們可以用增加基礎(chǔ)的埋深的做法來降低偏心距e，在設(shè)計(jì)時(shí)還必須要綜合的考慮和衡量。使e保持在一定的有效范圍內(nèi)，防止超出該范圍后將引起負(fù)面的效應(yīng)。

　　(2)采用偏心基礎(chǔ)：這種方法只能適用在偏心距e比較小的情況中，主要是根據(jù)基礎(chǔ)本身受力偏心的原理，其相當(dāng)于給一個(gè)較大的彎矩增加一個(gè)反向的彎矩，使基礎(chǔ)能滿足設(shè)計(jì)要求。

　　(3)采用樁基礎(chǔ)：進(jìn)行偏心距過大的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)，可以采用以上的幾種措施，當(dāng)它們不能有效解決基礎(chǔ)側(cè)移過大的問題時(shí)，我們可以考慮設(shè)計(jì)采用樁基礎(chǔ)的措施，但是這種方法不僅增加了設(shè)計(jì)和施工的復(fù)雜性，并且造價(jià)成本的預(yù)算與比較高，是門式剛架輕型鋼結(jié)構(gòu)建筑基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中不常采用的基礎(chǔ)形式。

　　五、總結(jié)

　　我們設(shè)計(jì)人員不僅要熟悉各相關(guān)的規(guī)范要求, 還要注重對于相關(guān)設(shè)計(jì)知識的學(xué)習(xí),才能對其進(jìn)行切實(shí)、合理的應(yīng)用。時(shí)刻關(guān)注最新的科技和技術(shù)成果,并積極將其應(yīng)用到實(shí)際鋼結(jié)構(gòu)工程的設(shè)計(jì)中,促進(jìn)科技與實(shí)踐相結(jié)合的鋼結(jié)構(gòu)建筑發(fā)展。

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