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摘要：本篇根据作者多年的钢结构设计经验，结合轻型门式刚架厂房建造理念，对门式刚架轻型钢结构厂房的设计特点进行概述和分析，并指出门式刚架轻型钢结构厂房的设计要点，以及设计过程中需要注意的一些事项，以提高门式刚架轻型钢结构厂房结构设计的安全性和经济性。
关键词：轻型钢结构；门式刚架；厂房结构设计；支撑构架；
中图分类号：TU391 文献标识码：A 文章编号：
门式刚架轻型钢结构采用的是轻型屋面，这种结构的屋面的荷载较小，减少了梁柱等构件的基本尺寸和截面，同时轻型钢结构因自身重量较轻、材质均匀、用料节省、工业化程度高和制作安装方便简单等诸多优点，使门式刚架轻型钢结构的厂房在现实厂房建造中得到了广泛的应用。本文就对门式刚架轻型钢架构的设计进行简要分析。
轻型门式刚架的结构体系。
门式刚架一般情况下考虑为平面结构，由檩条和墙梁等作为横向受力支撑的刚架结构体系。在结构中檩条不但是承受竖向和水平荷载的构件，同时也担任了刚架之间连接的作用。厂房的纵向水平力由支撑体系承受，其余位置每隔40cm左右的距离设置一道横向支撑，以确保整个房屋形成空间稳定性。
二、轻型门式刚架的结构设计。
2.1温度区段的长度。
当门式刚架轻型钢结构的屋面和外墙都采用压型钢板，其温度区段长度可适当的放宽。一般轻型门式刚架的横向温度区段长度不要超过150m，纵向不要超过300m。需要设置伸缩缝时，应设置双柱，或者在搭接檩条的螺栓连接处采用长圆孔，并使该处的屋面板在构造上允许胀缩。
2.2结构的构件分布。
在多跨刚架的局部抽掉边柱或中间柱处，可布置托架或托架梁。檩条的布置应考虑采光带、天窗、通风屋脊、屋面材料等因素的影响。屋面的荷载跟压型钢板的厚度、板型和檩条间的距离都有关系，要根据实际计算确定。山墙处可设置由抗风柱、斜梁和墙梁以及其支撑组成的山墙墙架，或者直接采用门式刚架。
2.3墙架的布置。
轻型门式刚架结构的侧墙，在采用压型钢板作护面时，墙梁应设置在刚架柱的外侧。它的间距随墙板的厚度和板型而定。
2.4支撑分布。
轻型门式刚架结构需要采用各种可靠的支撑结构来加强整体的稳定性。应在横梁顶面设置横向水平支撑，在刚架柱之间设置支撑，房屋比较高时，柱间支撑应该分层设置。
轻型钢门式刚架的结构设计。
3.1轻型钢门式刚架的主要形式。
轻型钢门式刚架的形式主要有：单脊单坡、单脊双坡多跨与多脊多坡等。门式刚架的横梁一般多是变截面，而刚架柱是根据建筑物不同的高度、跨度和荷载的大小与种类等诸多因素来确定是采用变截面或是等截面。剛架柱脚普遍下设计成铰接，既降低对基础的要求，又减少了厂房的基础造价。刚架的构件一般采用热轧H型钢或实腹焊接工字型截面。根据结构内力的情况而选择相应的截面，使材料的作用能得到充分发挥。
3.2门式刚架轻型钢结构的受力分析和构件设计。
3.21结构的受力分析。
在对屋面荷载的计算时，应设想屋面的活载是满布的。要是荷载量取值过大的话，虽然说安全度高，但是用钢量会很大，严重造成浪费。所以，荷载效应组合应符合以下几点原则：
1〉、当屋面均匀荷载与雪荷载不同时，取最大值。
2〉、当雪负荷与积灰负荷值差别较大时，应取最大值。
3〉、吊车的组合、安装要负荷国家《建筑结构荷载规范》的标准。
4〉、检修或施工荷载等集中荷载不同时，考虑最大值。
5〉、地震荷载不与风荷载同时考虑。
3.22构件的设计。
1〉、横梁与柱端弯距，近似估计，当横梁和柱端为变截面时，要借用计算机进行准确计算。
2〉、梁的平面外计算长度分上翼缘和下翼缘两种不同情况。
3〉、隅撑的设计构造计算。
N=（A∕60ncosθ）
在公式中：A：横梁受压翼缘的截面面积。
：横梁所采用钢材的硬度设计值。
：横梁所采用钢材的屈服强度。
n—隅撑的数量。
4〉、柱脚的设计。要严格按照《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》规定，柱的计算长度可以乘以以下系数：柱脚与基础铰接时0.8，柱脚与基础刚接1.2.柱脚底板与基础顶面预留50mm间隙。等刚架柱稳定后再用无收缩细石混凝土浇注。
3.23隅条、墙梁、拉条的设计。
轻型钢门式刚架结构厂房中的隅条和墙梁一般情况下多采用空腹式带卷边C型和Z型冷弯薄壁型钢。在对隅条、墙梁与拉条的设计时主要注意以下几点：
①计算风荷载标准值时应按照《门式刚架轻型房屋钢结构技术教程》的规定来计算。尽量避免采用双层拉条，以造成施工不便。
②在风吸力作用下隅条的稳定性应采用《冷弯薄壁型钢结构设计规范》或《钢结构设计规范》中公式进行计算。
结构的支撑设计。
4.1屋盖的设计。
屋盖的支撑构件材料最好选用宜用型钢，现在普遍采用的是圆钢，一些地震区应根据当地的地震级别分别选用适合当地环境的钢材。
4.2柱间的设计。
与屋盖支撑一样，构件材料普遍多采用圆钢，由于柱间支撑是抗震中的主要受力构件，它不仅要经过抗震检验才确定其构件截面，而且还要满足钢材的长细比例。
吊车梁的设计。
《轻型门式刚架房屋结构技术规程》明确规定，轻型钢厂房只可以安装轻、中等桥式吊车，最大载重量不能超过20吨。在满足吊车工作强度的情况下，可适当加强吊车梁翼缘宽度，以确保其安全性与稳定性。如果不设吊车等制动机械的可以减少建造的工程量，减少厂房的造价。主要要注意的是如果吊车的负载量过大，会造成结构的受力不均匀，容易产生局部结构变形塌陷的现象。
轻型钢门式刚架厂房设计中的问题
6.1厂房投资和质量的关系
一直以来，我们都是以工程的投资量来评断一个工程的质量，一般认为是 投资量跟工程质量是成正比的。其实不然，在现在新形势下，追求效率才是首要目标，以最少的投资获取最大利益。随着科技的发展，一些新的技术和材料的出现，加快了工程的建造，使其提前投入生产，提前收获效益。门式刚架轻型钢结构的厂房建造就是个例子，这种结构的厂房不仅投资量小，而且建造快，质量与传统厂房相比要高很多。
6.2厂房的结构选型
6.21传统厂房的屋面和墙壁都是采用钢筋混凝土，屋面很重，这种结构建造比较传统不仅施工周期长，而且建筑物的外观不太美观，所以这种结构的厂房已慢慢被淘汰。
6.22格构式钢框架和门式刚架轻型钢结构的方案基本上是相同的，其特点是用格构式构件代替了实腹构件。建筑物也很美观，但因其构件的制造时间比较花费时间，工作量大，施工周期较长。
6.23柱——网架架构是和门式刚架结构相对竞争的一种结构，它的特点是屋盖采用钢网架，上面设有双层保温钢板。和门式刚架相比造价也不高，施工周期也不长，但这种结构大多适用一些高度比较大建筑。
6.24门式刚架轻型钢结构的优点是：造价比较低；机构比较轻盈；施工周期短；外部和内部外观较为美观。但这种结构的缺点是：刚度有点差，一些高寒地带常年积雪比较多的地区请慎重考虑。
厂房的结构对厂房后期建成后的应用质量很重要，所以厂房建造的结构选型工作至关重要。既要经济适用，又要造型美观，所以设计者在设计前应多增加在方面的认识，在节省资金的同时建造出美观实用的厂房。
总结：
在进行轻型门式钢架结构的厂房设计时，不仅要求设计人员具备专业的设计知识，而且要有清晰地思路，从大局着想，从细节入手，把设计做的更合理。
参考文献：
［1］李志勇、戴建琪．探讨在厂房中门式刚架轻型钢结构的设计思路［B］．四川建材，2009,08（06）：152—153．
［2］邱孝郎．轻型钢结构门式刚架厂房结构设计探讨［A］．中国高新技术企业，2011，10（02）：02—03．
［3］周百灵、赵玉洁、丁光．河北迎新玻璃集团太阳能薄膜电池厂房设计［J］．工业建筑，2011,23（02）：11—13．
［4］周奋生．钢结构厂房设计中应注意的几个问题［J］．工程建设与设计，2010,21（11）45—47．
［5］樊俐、高淑玲．轻型钢厂房的结构设计和思考［A］．低温建筑技术，2009,04（02）：42—44．
关键词：轻型钢结构；门式刚架；厂房结构设计；支撑构架；
中图分类号：TU391 文献标识码：A 文章编号：
门式刚架轻型钢结构采用的是轻型屋面，这种结构的屋面的荷载较小，减少了梁柱等构件的基本尺寸和截面，同时轻型钢结构因自身重量较轻、材质均匀、用料节省、工业化程度高和制作安装方便简单等诸多优点，使门式刚架轻型钢结构的厂房在现实厂房建造中得到了广泛的应用。本文就对门式刚架轻型钢架构的设计进行简要分析。
轻型门式刚架的结构体系。
门式刚架一般情况下考虑为平面结构，由檩条和墙梁等作为横向受力支撑的刚架结构体系。在结构中檩条不但是承受竖向和水平荷载的构件，同时也担任了刚架之间连接的作用。厂房的纵向水平力由支撑体系承受，其余位置每隔40cm左右的距离设置一道横向支撑，以确保整个房屋形成空间稳定性。
二、轻型门式刚架的结构设计。
2.1温度区段的长度。
当门式刚架轻型钢结构的屋面和外墙都采用压型钢板，其温度区段长度可适当的放宽。一般轻型门式刚架的横向温度区段长度不要超过150m，纵向不要超过300m。需要设置伸缩缝时，应设置双柱，或者在搭接檩条的螺栓连接处采用长圆孔，并使该处的屋面板在构造上允许胀缩。
2.2结构的构件分布。
在多跨刚架的局部抽掉边柱或中间柱处，可布置托架或托架梁。檩条的布置应考虑采光带、天窗、通风屋脊、屋面材料等因素的影响。屋面的荷载跟压型钢板的厚度、板型和檩条间的距离都有关系，要根据实际计算确定。山墙处可设置由抗风柱、斜梁和墙梁以及其支撑组成的山墙墙架，或者直接采用门式刚架。
2.3墙架的布置。
轻型门式刚架结构的侧墙，在采用压型钢板作护面时，墙梁应设置在刚架柱的外侧。它的间距随墙板的厚度和板型而定。
2.4支撑分布。
轻型门式刚架结构需要采用各种可靠的支撑结构来加强整体的稳定性。应在横梁顶面设置横向水平支撑，在刚架柱之间设置支撑，房屋比较高时，柱间支撑应该分层设置。
轻型钢门式刚架的结构设计。
3.1轻型钢门式刚架的主要形式。
轻型钢门式刚架的形式主要有：单脊单坡、单脊双坡多跨与多脊多坡等。门式刚架的横梁一般多是变截面，而刚架柱是根据建筑物不同的高度、跨度和荷载的大小与种类等诸多因素来确定是采用变截面或是等截面。剛架柱脚普遍下设计成铰接，既降低对基础的要求，又减少了厂房的基础造价。刚架的构件一般采用热轧H型钢或实腹焊接工字型截面。根据结构内力的情况而选择相应的截面，使材料的作用能得到充分发挥。
3.2门式刚架轻型钢结构的受力分析和构件设计。
3.21结构的受力分析。
在对屋面荷载的计算时，应设想屋面的活载是满布的。要是荷载量取值过大的话，虽然说安全度高，但是用钢量会很大，严重造成浪费。所以，荷载效应组合应符合以下几点原则：
1〉、当屋面均匀荷载与雪荷载不同时，取最大值。
2〉、当雪负荷与积灰负荷值差别较大时，应取最大值。
3〉、吊车的组合、安装要负荷国家《建筑结构荷载规范》的标准。
4〉、检修或施工荷载等集中荷载不同时，考虑最大值。
5〉、地震荷载不与风荷载同时考虑。
3.22构件的设计。
1〉、横梁与柱端弯距，近似估计，当横梁和柱端为变截面时，要借用计算机进行准确计算。
2〉、梁的平面外计算长度分上翼缘和下翼缘两种不同情况。
3〉、隅撑的设计构造计算。
N=（A∕60ncosθ）
在公式中：A：横梁受压翼缘的截面面积。
：横梁所采用钢材的硬度设计值。
：横梁所采用钢材的屈服强度。
n—隅撑的数量。
4〉、柱脚的设计。要严格按照《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》规定，柱的计算长度可以乘以以下系数：柱脚与基础铰接时0.8，柱脚与基础刚接1.2.柱脚底板与基础顶面预留50mm间隙。等刚架柱稳定后再用无收缩细石混凝土浇注。
3.23隅条、墙梁、拉条的设计。
轻型钢门式刚架结构厂房中的隅条和墙梁一般情况下多采用空腹式带卷边C型和Z型冷弯薄壁型钢。在对隅条、墙梁与拉条的设计时主要注意以下几点：
①计算风荷载标准值时应按照《门式刚架轻型房屋钢结构技术教程》的规定来计算。尽量避免采用双层拉条，以造成施工不便。
②在风吸力作用下隅条的稳定性应采用《冷弯薄壁型钢结构设计规范》或《钢结构设计规范》中公式进行计算。
结构的支撑设计。
4.1屋盖的设计。
屋盖的支撑构件材料最好选用宜用型钢，现在普遍采用的是圆钢，一些地震区应根据当地的地震级别分别选用适合当地环境的钢材。
4.2柱间的设计。
与屋盖支撑一样，构件材料普遍多采用圆钢，由于柱间支撑是抗震中的主要受力构件，它不仅要经过抗震检验才确定其构件截面，而且还要满足钢材的长细比例。
吊车梁的设计。
《轻型门式刚架房屋结构技术规程》明确规定，轻型钢厂房只可以安装轻、中等桥式吊车，最大载重量不能超过20吨。在满足吊车工作强度的情况下，可适当加强吊车梁翼缘宽度，以确保其安全性与稳定性。如果不设吊车等制动机械的可以减少建造的工程量，减少厂房的造价。主要要注意的是如果吊车的负载量过大，会造成结构的受力不均匀，容易产生局部结构变形塌陷的现象。
轻型钢门式刚架厂房设计中的问题
6.1厂房投资和质量的关系
一直以来，我们都是以工程的投资量来评断一个工程的质量，一般认为是 投资量跟工程质量是成正比的。其实不然，在现在新形势下，追求效率才是首要目标，以最少的投资获取最大利益。随着科技的发展，一些新的技术和材料的出现，加快了工程的建造，使其提前投入生产，提前收获效益。门式刚架轻型钢结构的厂房建造就是个例子，这种结构的厂房不仅投资量小，而且建造快，质量与传统厂房相比要高很多。
6.2厂房的结构选型
6.21传统厂房的屋面和墙壁都是采用钢筋混凝土，屋面很重，这种结构建造比较传统不仅施工周期长，而且建筑物的外观不太美观，所以这种结构的厂房已慢慢被淘汰。
6.22格构式钢框架和门式刚架轻型钢结构的方案基本上是相同的，其特点是用格构式构件代替了实腹构件。建筑物也很美观，但因其构件的制造时间比较花费时间，工作量大，施工周期较长。
6.23柱——网架架构是和门式刚架结构相对竞争的一种结构，它的特点是屋盖采用钢网架，上面设有双层保温钢板。和门式刚架相比造价也不高，施工周期也不长，但这种结构大多适用一些高度比较大建筑。
6.24门式刚架轻型钢结构的优点是：造价比较低；机构比较轻盈；施工周期短；外部和内部外观较为美观。但这种结构的缺点是：刚度有点差，一些高寒地带常年积雪比较多的地区请慎重考虑。
厂房的结构对厂房后期建成后的应用质量很重要，所以厂房建造的结构选型工作至关重要。既要经济适用，又要造型美观，所以设计者在设计前应多增加在方面的认识，在节省资金的同时建造出美观实用的厂房。
总结：
在进行轻型门式钢架结构的厂房设计时，不仅要求设计人员具备专业的设计知识，而且要有清晰地思路，从大局着想，从细节入手，把设计做的更合理。
参考文献：
［1］李志勇、戴建琪．探讨在厂房中门式刚架轻型钢结构的设计思路［B］．四川建材，2009,08（06）：152—153．
［2］邱孝郎．轻型钢结构门式刚架厂房结构设计探讨［A］．中国高新技术企业，2011，10（02）：02—03．
［3］周百灵、赵玉洁、丁光．河北迎新玻璃集团太阳能薄膜电池厂房设计［J］．工业建筑，2011,23（02）：11—13．
［4］周奋生．钢结构厂房设计中应注意的几个问题［J］．工程建设与设计，2010,21（11）45—47．
［5］樊俐、高淑玲．轻型钢厂房的结构设计和思考［A］．低温建筑技术，2009,04（02）：42—44．