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摘 要：近年来，门式刚架轻型钢结构房屋在我国城市建设中快速发展起来，而门式刚架轻型钢结构房屋具有内部跨度大而且构造较为简单，外观简洁、美观，柱网布置十分灵活，配件生产标准化等优点，使其已在体育场馆、各类工业厂房、机库、仓库、超市、会议中心等大型的公共建筑中广泛应用，而且对于地基承载力比较低、缺少水泥和砂石等建材的地区或者地震区域特别适用。本文针对门式刚架轻型结构的结构形式、结构布置及设计注意等几点进行归纳总结。
关键词：门式；刚架；轻型；钢结构；房屋；设计；形式；布置；要点
门式刚架轻型钢结构房屋具有施工速度快、建筑造型美观和造价低廉等优点，使得它在工业建筑以及民用建筑中获得了广泛的应用。本人通过学习及结合相关材料对门式轻型钢结构房屋设计相关问题展开几点简单的探讨和总结。
一、门式刚架的结构形式
门式刚架也可称为山形门式刚架，有着多种多样的结构形式。根据以下原则可以对其进行分类：①按其屋面坡向划分：多脊多坡、单脊双坡与单脊单坡；②按其跨度可以划分：单跨度刚架、双跨度刚架和多跨度刚架；③按其结构用材划分：有钢管、薄壁型钢和普通型钢；④按其截面形式划分：有变截面与等截面；⑤按其构件体系划分：可分为格构式与实腹式。在民用房屋以及单层工业钢的厂房结构中经常使用的是单坡或双坡的门式刚架，跨度采用单跨度或者多跨度均可。构建厂房时使用这种刚架建设可根据采光、通风等方面的需要设置天窗架、通风口以及采光带等，目前国内最大的单跨刚架已达到72 m。多跨度刚架在跨度相同的条件下，单脊双坡刚架的用钢量与多脊多坡刚架的用钢量相差无几，但由于多脊多坡刚架自身存在的内天沟很容易会导致堆雪或者渗漏等问题的发生，反而长坡压型的钢板屋面的排水能力及效果相对较好，所以经常会将厂房的屋面构建成单脊大双坡。倘若在单脊双坡多跨度刚架的厂房中并未设有桥式吊车，并且风荷载较小、刚架柱也较低的时候，应采用中柱为两端进行铰接的摇摆柱，由于摇摆柱与抵抗侧向力无关，所以可以使用比较小的截面，使得中间梁与摇摆柱连接位置的构造越发简单化，对其的安装与制作更为方便。但若设有桥式吊车时，为了能增加刚架的侧向刚度，中柱采用两端刚接的方式比较宜适。
二、门式购回的结构布置
1 门式刚架布置
1.1跨度指的是刚架柱横向之间的距离大小，以9.0-36.0m为佳，最好使用3m作为模数，但关键时也可以不被模数所限制。
1.2高度指的是地坪至斜梁轴线（斜梁轴线可取斜梁上表面与通过变截面梁段的最小端中心相平行的轴线）与柱的轴线（柱的轴线可取通过柱的较小端中心的纵向轴线）交点的高度，以4.5-9.0m为佳，若设有桥式吊车时该高度不宜超过12m。门式刚架的高度应根据室内实际净高来确定，若厂房内设有吊车则应该根据轨顶标高及吊车的净空标准来确定。
2 檀条和墙梁布置
屋面的檀条一般按等间距进行布置，但在屋脊处为了防止屋面板外伸的宽度过长（应小于 200 mm），就应该沿着屋脊的两侧各布置一道檀条，并且为了能更好的固定天沟，也应该在天沟的附近另行布置。檀条的间距大小需要参照规格、通风屋脊、天窗、屋面材料、采光带等多种因素。应该根据所需设置的挑檐、门窗、遮雨篷等围护材料和构件的要求进行布置侧墙的墙梁。倘若围护墙面的构建采用压型钢板作为材料时，墙梁应该在刚架柱的外侧进行布置，并且应该随着墙板的规格与板型改变间距。
3 布置支撑与刚性系杆
门式刚架轻型房屋钢结构可使用带有张紧功能的十字交叉圆钢起到了支撑作用，相连构件与圆钢之间的夹角应在 30-60？ 范围内，45？为最佳角度。当设有的桥式吊车的起重量大于5t时，则采用型钢对其柱间进行支撑。
三、设计时的注意要点
1 因组成门式刚架的构件板件比较薄，抗扭刚度、抗弯刚度较小，所以应该严格要求运输、安装、制作、涂装的过程，尤其应防止在运输与安装的过程中，有构件扭转或弯曲变形等现象发生。而个别构件的标准应该注意以下几点：①墙面、屋面的压型钢板基材的厚度应大于0.4mm；②冷弯薄壁构件中板的厚度应大于1.5 mm；③焊接构件板的厚度应大于3.0mm。并且对隅撑与支撑体系的布置，墙梁、擦条以及墙面板、屋面板等连接部位的构造都需要得到足够的重视。
2 一般情况下，将框架斜梁的纵向挠度限值规定为1/180，但除此之外，是否要验算跨中垂度呢？有研究表明，在美国的建筑工程中是需要进行计算跨中垂度的。首先他们会进行分析框架，常用的办法是需要先对构件进行分段，然后采用等截面程序进行计算，计算每段构件其纵向和水平位移，严格控制大于允许值。个别工程由于屋面纵向刚度较小的原因，使屋面与第一榀刚架出现斜坡，导致屋面变形的现象发生。所以对此应该严格规定，当侧移刚架后，若山尖下垂较大程度影响着坡度时，必须对山尖垂度进行验算，对屋面的刚度控制十分有利。
3 个别单位为了降低造价和节省钢材，从而获得更大的利益，在设计门式刚架时均采用輕钢斜梁与钢筋混凝土柱组成，并用在斜梁的部位使用竖放式端板与预埋砼柱中的螺栓进行相接。混凝土是一种非均质脆性的建筑材料，即便在制作构件时可以通过配筋增加承受剪力与弯矩，若将其使用在连接部位，由于抗冲切、抗拉的能力很弱，很容易在外力作用下将其松动与破坏。
4 刚性系杆和支撑应按照下列要求进行布置：①在分期建设区段或者每个温度区段中间，应该设置一个支撑体系，使其能够独立稳定结构。②应根据房屋的受力情况、纵向柱距以及安装条件等因素对柱间支撑的间距进行确定。若厂房无吊车时应取 30～45m，而设有吊车时则应设在其温度区段的中部。③当柱间距小于房屋高度时，应进行分层设置柱间支撑。④在设有起重量不小于15t并带有驾驶室的桥式吊车的跨间，应该纵向将支撑析架设置在屋盖边缘，当桥式吊车的起重量比较大时，则必须对吊车梁的侧向采取相应措施以增加其刚度。⑤擦条也可替代刚性系杆，但此时的擦条应符合压弯杆件的承载力和刚度要求。若不满足时，应在刚架与斜梁中间设置H 型钢、钢管或其它截面形式的杆件进行辅助，以此达到要求。
四、结束语
综上所述，轻型钢结构在我国是建筑结构的发展方向，有着较大的优势。而在设计钢结构时，需从工程实际情况出发，要选择高强度、具有良好经济、质量指标的钢材；在连接设计中，须选用尽量满足构造要求的并且构造简单、传力直接的节点；在结构选择上，应多采用模数化、标准化的结构布置；另外，还应该保证钢结构在使用、安装、运输以及加工过程中的稳定性、刚度和强度，并应针对钢结构应用的实际情况，做好防火、防腐的相应措施。
参考文献
[1] 陈友泉，魏潮文.门式钢架轻型房屋钢结构设计与施工疑难问题释义[M].北京：中国建筑工业出版社，2009：33，66.
[2] 章 军，王元清，陈 宏，石永久.地震作用下门式刚架轻型房屋钢结构的设计与分析[J].四川建筑科学研究，2004，（2）.
[3] 张利民.门式刚架轻型钢结构房屋设计探索[J].中国新技术新产品，2012，（4）：169.
关键词：门式；刚架；轻型；钢结构；房屋；设计；形式；布置；要点
门式刚架轻型钢结构房屋具有施工速度快、建筑造型美观和造价低廉等优点，使得它在工业建筑以及民用建筑中获得了广泛的应用。本人通过学习及结合相关材料对门式轻型钢结构房屋设计相关问题展开几点简单的探讨和总结。
一、门式刚架的结构形式
门式刚架也可称为山形门式刚架，有着多种多样的结构形式。根据以下原则可以对其进行分类：①按其屋面坡向划分：多脊多坡、单脊双坡与单脊单坡；②按其跨度可以划分：单跨度刚架、双跨度刚架和多跨度刚架；③按其结构用材划分：有钢管、薄壁型钢和普通型钢；④按其截面形式划分：有变截面与等截面；⑤按其构件体系划分：可分为格构式与实腹式。在民用房屋以及单层工业钢的厂房结构中经常使用的是单坡或双坡的门式刚架，跨度采用单跨度或者多跨度均可。构建厂房时使用这种刚架建设可根据采光、通风等方面的需要设置天窗架、通风口以及采光带等，目前国内最大的单跨刚架已达到72 m。多跨度刚架在跨度相同的条件下，单脊双坡刚架的用钢量与多脊多坡刚架的用钢量相差无几，但由于多脊多坡刚架自身存在的内天沟很容易会导致堆雪或者渗漏等问题的发生，反而长坡压型的钢板屋面的排水能力及效果相对较好，所以经常会将厂房的屋面构建成单脊大双坡。倘若在单脊双坡多跨度刚架的厂房中并未设有桥式吊车，并且风荷载较小、刚架柱也较低的时候，应采用中柱为两端进行铰接的摇摆柱，由于摇摆柱与抵抗侧向力无关，所以可以使用比较小的截面，使得中间梁与摇摆柱连接位置的构造越发简单化，对其的安装与制作更为方便。但若设有桥式吊车时，为了能增加刚架的侧向刚度，中柱采用两端刚接的方式比较宜适。
二、门式购回的结构布置
1 门式刚架布置
1.1跨度指的是刚架柱横向之间的距离大小，以9.0-36.0m为佳，最好使用3m作为模数，但关键时也可以不被模数所限制。
1.2高度指的是地坪至斜梁轴线（斜梁轴线可取斜梁上表面与通过变截面梁段的最小端中心相平行的轴线）与柱的轴线（柱的轴线可取通过柱的较小端中心的纵向轴线）交点的高度，以4.5-9.0m为佳，若设有桥式吊车时该高度不宜超过12m。门式刚架的高度应根据室内实际净高来确定，若厂房内设有吊车则应该根据轨顶标高及吊车的净空标准来确定。
2 檀条和墙梁布置
屋面的檀条一般按等间距进行布置，但在屋脊处为了防止屋面板外伸的宽度过长（应小于 200 mm），就应该沿着屋脊的两侧各布置一道檀条，并且为了能更好的固定天沟，也应该在天沟的附近另行布置。檀条的间距大小需要参照规格、通风屋脊、天窗、屋面材料、采光带等多种因素。应该根据所需设置的挑檐、门窗、遮雨篷等围护材料和构件的要求进行布置侧墙的墙梁。倘若围护墙面的构建采用压型钢板作为材料时，墙梁应该在刚架柱的外侧进行布置，并且应该随着墙板的规格与板型改变间距。
3 布置支撑与刚性系杆
门式刚架轻型房屋钢结构可使用带有张紧功能的十字交叉圆钢起到了支撑作用，相连构件与圆钢之间的夹角应在 30-60？ 范围内，45？为最佳角度。当设有的桥式吊车的起重量大于5t时，则采用型钢对其柱间进行支撑。
三、设计时的注意要点
1 因组成门式刚架的构件板件比较薄，抗扭刚度、抗弯刚度较小，所以应该严格要求运输、安装、制作、涂装的过程，尤其应防止在运输与安装的过程中，有构件扭转或弯曲变形等现象发生。而个别构件的标准应该注意以下几点：①墙面、屋面的压型钢板基材的厚度应大于0.4mm；②冷弯薄壁构件中板的厚度应大于1.5 mm；③焊接构件板的厚度应大于3.0mm。并且对隅撑与支撑体系的布置，墙梁、擦条以及墙面板、屋面板等连接部位的构造都需要得到足够的重视。
2 一般情况下，将框架斜梁的纵向挠度限值规定为1/180，但除此之外，是否要验算跨中垂度呢？有研究表明，在美国的建筑工程中是需要进行计算跨中垂度的。首先他们会进行分析框架，常用的办法是需要先对构件进行分段，然后采用等截面程序进行计算，计算每段构件其纵向和水平位移，严格控制大于允许值。个别工程由于屋面纵向刚度较小的原因，使屋面与第一榀刚架出现斜坡，导致屋面变形的现象发生。所以对此应该严格规定，当侧移刚架后，若山尖下垂较大程度影响着坡度时，必须对山尖垂度进行验算，对屋面的刚度控制十分有利。
3 个别单位为了降低造价和节省钢材，从而获得更大的利益，在设计门式刚架时均采用輕钢斜梁与钢筋混凝土柱组成，并用在斜梁的部位使用竖放式端板与预埋砼柱中的螺栓进行相接。混凝土是一种非均质脆性的建筑材料，即便在制作构件时可以通过配筋增加承受剪力与弯矩，若将其使用在连接部位，由于抗冲切、抗拉的能力很弱，很容易在外力作用下将其松动与破坏。
4 刚性系杆和支撑应按照下列要求进行布置：①在分期建设区段或者每个温度区段中间，应该设置一个支撑体系，使其能够独立稳定结构。②应根据房屋的受力情况、纵向柱距以及安装条件等因素对柱间支撑的间距进行确定。若厂房无吊车时应取 30～45m，而设有吊车时则应设在其温度区段的中部。③当柱间距小于房屋高度时，应进行分层设置柱间支撑。④在设有起重量不小于15t并带有驾驶室的桥式吊车的跨间，应该纵向将支撑析架设置在屋盖边缘，当桥式吊车的起重量比较大时，则必须对吊车梁的侧向采取相应措施以增加其刚度。⑤擦条也可替代刚性系杆，但此时的擦条应符合压弯杆件的承载力和刚度要求。若不满足时，应在刚架与斜梁中间设置H 型钢、钢管或其它截面形式的杆件进行辅助，以此达到要求。
四、结束语
综上所述，轻型钢结构在我国是建筑结构的发展方向，有着较大的优势。而在设计钢结构时，需从工程实际情况出发，要选择高强度、具有良好经济、质量指标的钢材；在连接设计中，须选用尽量满足构造要求的并且构造简单、传力直接的节点；在结构选择上，应多采用模数化、标准化的结构布置；另外，还应该保证钢结构在使用、安装、运输以及加工过程中的稳定性、刚度和强度，并应针对钢结构应用的实际情况，做好防火、防腐的相应措施。
参考文献
[1] 陈友泉，魏潮文.门式钢架轻型房屋钢结构设计与施工疑难问题释义[M].北京：中国建筑工业出版社，2009：33，66.
[2] 章 军，王元清，陈 宏，石永久.地震作用下门式刚架轻型房屋钢结构的设计与分析[J].四川建筑科学研究，2004，（2）.
[3] 张利民.门式刚架轻型钢结构房屋设计探索[J].中国新技术新产品，2012，（4）：169.