淺談大跨度門式剛架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法

1、淺談大跨度門式剛架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法 淺談大跨度門式剛架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法摘要：本文圍繞大跨度門式剛架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法提出了一些使設(shè)計(jì)更具經(jīng)濟(jì)性的建議。關(guān)鍵詞：門式鋼架；設(shè)計(jì)方法；經(jīng)濟(jì)性近年來(lái)門式剛架結(jié)構(gòu)房屋以其造價(jià)低廉施工快捷，從而得到了廣泛普及，通過(guò)多年的設(shè)計(jì)實(shí)踐，對(duì)門式剛架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有了一些心得，現(xiàn)在僅就大跨度門式剛架指跨度大于30m的設(shè)計(jì)方法談一些見(jiàn)解：眾所周知，就鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)而言，比擬鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，鋼材材質(zhì)更具各向同性，其計(jì)算結(jié)果與理論值更接近。對(duì)大跨度門式剛架而言，因?yàn)榭缍却笤谙嗤木€荷載作用下，其內(nèi)力及變形與中小跨度的門式剛架相比差異還是較大的，尤其是邊跨相差更大，所以邊跨梁的布置應(yīng)有

2、很大區(qū)別，中小跨度的門式剛架其邊跨梁的布置一般為兩端變截面中間等截面。而如果大跨度的門式剛架邊跨梁也如此布置，為使強(qiáng)度及撓度滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，那么其含鋼量會(huì)大幅增加，因此大跨度的門式剛架邊跨梁中部也應(yīng)采用變截面，即兩端支座及跨中截面大，截面隨彎矩圖變化，這樣能用較少的鋼材滿足邊跨的強(qiáng)度及撓度的要求。以下就筆者主持設(shè)計(jì)的幾個(gè)較大跨度的門式剛架結(jié)構(gòu)工程談一些體會(huì)：一某廠房為三跨門式剛架結(jié)構(gòu)，跨度均為32m，檐口標(biāo)高6.9m，屋面坡度5%，柱距8.1m，計(jì)算模型為柱腳均為鉸接，中間兩根圓截面搖擺柱。在計(jì)算中發(fā)現(xiàn)兩邊跨的強(qiáng)度及撓度起控制作用，為滿足強(qiáng)度及撓度要求，按中小跨度門式剛架的思路布置梁柱為到達(dá)邊跨

3、強(qiáng)度及撓度的設(shè)計(jì)要求，含鋼量會(huì)增加較多，很不經(jīng)濟(jì)。后來(lái)邊跨梁截面改為隨彎矩圖變化，即兩端支座及跨中截面大，這樣在滿足強(qiáng)度及撓度的要求情況下，含鋼量大為減小。對(duì)于大跨度的門式剛架，鋼材應(yīng)選用Q345高強(qiáng)度鋼，因?yàn)榇罂缍鹊拈T式剛架一般均為強(qiáng)度起控制作用。另外梁截面的布置也有講究，一般規(guī)律是板件盡量不要太厚，截面高度應(yīng)高一些，這樣對(duì)控制撓度作用很明顯?？傊畬?duì)于大跨度門式剛架的設(shè)計(jì)，要經(jīng)過(guò)不斷的試算與調(diào)整才能到達(dá)較合理的狀態(tài)：各個(gè)截面的鋼材強(qiáng)度均得到充分的利用，經(jīng)濟(jì)性得到充分的表達(dá)。此外大跨度門式剛架結(jié)構(gòu)的柱間支撐有時(shí)受到工藝專業(yè)的限制，不能做成剪刀撐，只能做成門式支撐，筆者主持設(shè)計(jì)的幾個(gè)較大跨度的門

4、式剛架結(jié)構(gòu)工程的柱間支撐均為門式支撐，門式支撐可以做成縱向單跨門式剛架結(jié)構(gòu)，其柱腳一般做成鉸接，當(dāng)為圓柱且柱高較大時(shí)也可做成剛接柱腳。門式支撐含鋼量稍大，但比起其他形式的柱間支撐可利用的空間更大，且更為美觀，其性價(jià)比還是很高的。再有對(duì)于梁截面寬度的取用，一般取決于其平面外計(jì)算長(zhǎng)度，而剛架梁平面外計(jì)算長(zhǎng)度通常取3m，而?門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程?6.1.6條第6條規(guī)定：斜梁不需計(jì)算整體穩(wěn)定性的的側(cè)向支撐點(diǎn)間最大長(zhǎng)度，可取斜梁受壓翼緣寬度的13.2倍Q345。如果按此要求確定梁寬，如鋼材選用Q345那么梁寬最小應(yīng)為240。有些設(shè)計(jì)人員據(jù)此進(jìn)行門式剛架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，結(jié)果含鋼量總是居高不下，究其原

5、因，規(guī)程指的是斜梁不需計(jì)算整體穩(wěn)定性的的側(cè)向支撐點(diǎn)間最大長(zhǎng)度，就是說(shuō)按此設(shè)計(jì)是不需要計(jì)算斜梁整體穩(wěn)定性的。而現(xiàn)在程序是可以計(jì)算斜梁整體穩(wěn)定性的。所以在選用梁截面寬度時(shí)可以不受此條的限制，只要斜梁整體穩(wěn)定性計(jì)算能通過(guò)即可。這樣門式剛架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)將更加具有經(jīng)濟(jì)性。再舉一例某廠房為五跨門式剛架結(jié)構(gòu)，跨度為2x28m+26m+2x28m檐口標(biāo)高6.9m，屋面坡度5%，柱距8.4m，計(jì)算模型為柱腳均為鉸接帶柱間支撐的中柱柱腳為剛接，中間四根圓截面搖擺柱，在設(shè)計(jì)中兩邊跨梁的界面選取同上例，只是對(duì)梁寬的取用進(jìn)行了進(jìn)一步的優(yōu)化，即各個(gè)梁段拼接處高度相同，但寬度不同或板件厚度不同，這樣做使各梁段鋼材強(qiáng)度得到充分

6、利用，更具經(jīng)濟(jì)性。另外對(duì)于屋面檁條的設(shè)計(jì)筆者認(rèn)為，當(dāng)柱距較大且吊掛荷載較多時(shí)，采用Q345連續(xù)Z形檁條是更經(jīng)濟(jì)的，此種情況下均為強(qiáng)度控制，當(dāng)有吊頂時(shí)，撓度因素也應(yīng)注意。對(duì)于跨度較小荷載不大且為起撓度控制作用的檁條，一般采用Q235鋼材較經(jīng)濟(jì)。綜上所述對(duì)大跨度門式剛架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)結(jié)合其受力特點(diǎn)，經(jīng)過(guò)反復(fù)試算確定其各梁柱截面尺寸，只有如此才能做到平安與經(jīng)濟(jì)性的完美統(tǒng)一，使每一個(gè)設(shè)計(jì)作品成為經(jīng)得起檢驗(yàn)的優(yōu)秀作品。的設(shè)計(jì)方法談一些見(jiàn)解：眾所周知，就鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)而言，比擬鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，鋼材材質(zhì)更具各向同性，其計(jì)算結(jié)果與理論值更接近。對(duì)大跨度門式剛架而言，因?yàn)榭缍却笤谙嗤木€荷載作用下，其內(nèi)力及變形與

7、中小跨度的門式剛架相比差異還是較大的，尤其是邊跨相差更大，所以邊跨梁的布置應(yīng)有很大區(qū)別，中小跨度的門式剛架其邊跨梁的布置一般為兩端變截面中間等截面。而如果大跨度的門式剛架邊跨梁也如此布置，為使強(qiáng)度及撓度滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，那么其含鋼量會(huì)大幅增加，因此大跨度的門式剛架邊跨梁中部也應(yīng)采用變截面，即兩端支座及跨中截面大，截面隨彎矩圖變化，這樣能用較少的鋼材滿足邊跨的強(qiáng)度及撓度的要求。以下就筆者主持設(shè)計(jì)的幾個(gè)較大跨度的門式剛架結(jié)構(gòu)工程談一些體會(huì)：一某廠房為三跨門式剛架結(jié)構(gòu)，跨度均為32m，檐口標(biāo)高6.9m，屋面坡度5%，柱距8.1m，計(jì)算模型為柱腳均為鉸接，中間兩根圓截面搖擺柱。在計(jì)算中發(fā)現(xiàn)兩邊跨的強(qiáng)度及撓

8、度起控制作用，為滿足強(qiáng)度及撓度要求，按中小跨度門式剛架的思路布置梁柱為到達(dá)邊跨強(qiáng)度及撓度的設(shè)計(jì)要求，含鋼量會(huì)增加較多，很不經(jīng)濟(jì)。后來(lái)邊跨梁截面改為隨彎矩圖變化，即兩端支座及跨中截面大，這樣在滿足強(qiáng)度及撓度的要求情況下，含鋼量大為減小。對(duì)于大跨度的門式剛架，鋼材應(yīng)選用Q345高強(qiáng)度鋼，因?yàn)榇罂缍鹊拈T式剛架一般均為強(qiáng)度起控制作用。另外梁截面的布置也有講究，一般規(guī)律是板件盡量不要太厚，截面高度應(yīng)高一些，這樣對(duì)控制撓度作用很明顯?？傊畬?duì)于大跨度門式剛架的設(shè)計(jì)，要經(jīng)過(guò)不斷的試算與調(diào)整才能到達(dá)較合理的狀態(tài)：各個(gè)截面的鋼材強(qiáng)度均得到充分的利用，經(jīng)濟(jì)性得到充分的表達(dá)。此外大跨度門式剛架結(jié)構(gòu)的柱間支撐有時(shí)受到工

9、藝專業(yè)的限制，不能做成剪刀撐，只能做成門式支撐，筆者主持設(shè)計(jì)的幾個(gè)較大跨度的門式剛架結(jié)構(gòu)工程的柱間支撐均為門式支撐，門式支撐可以做成縱向單跨門式剛架結(jié)構(gòu)，其柱腳一般做成鉸接，當(dāng)為圓柱且柱高較大時(shí)也可做成剛接柱腳。門式支撐含鋼量稍大，但比起其他形式的柱間支撐可利用的空間更大，且更為美觀，其性價(jià)比還是很高的。再有對(duì)于梁截面寬度的取用，一般取決于其平面外計(jì)算長(zhǎng)度，而剛架梁平面外計(jì)算長(zhǎng)度通常取3m，而?門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程?6.1.6條第6條規(guī)定：斜梁不需計(jì)算整體穩(wěn)定性的的側(cè)向支撐點(diǎn)間最大長(zhǎng)度，可取斜梁受壓翼緣寬度的13.2倍Q345。如果按此要求確定梁寬，如鋼材選用Q345那么梁寬最小應(yīng)為

10、240。有些設(shè)計(jì)人員據(jù)此進(jìn)行門式剛架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，結(jié)果含鋼量總是居高不下，究其原因，規(guī)程指的是斜梁不需計(jì)算整體穩(wěn)定性的的側(cè)向支撐點(diǎn)間最大長(zhǎng)度，就是說(shuō)按此設(shè)計(jì)是不需要計(jì)算斜梁整體穩(wěn)定性的。而現(xiàn)在程序是可以計(jì)算斜梁整體穩(wěn)定性的。所以在選用梁截面寬度時(shí)可以不受此條的限制，只要斜梁整體穩(wěn)定性計(jì)算能通過(guò)即可。這樣門式剛架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)將更加具有經(jīng)濟(jì)性。再舉一例某廠房為五跨門式剛架結(jié)構(gòu)，跨度為2x28m+26m+2x28m檐口標(biāo)高6.9m，屋面坡度5%，柱距8.4m，計(jì)算模型為柱腳均為鉸接帶柱間支撐的中柱柱腳為剛接，中間四根圓截面搖擺柱，在設(shè)計(jì)中兩邊跨梁的界面選取同上例，只是對(duì)梁寬的取用進(jìn)行了進(jìn)一步的優(yōu)化，即各個(gè)梁段拼接處高度相同，但寬度不同或板件厚度不同，這樣做使各梁段鋼材強(qiáng)度得到充分利用，更具經(jīng)濟(jì)性。另外對(duì)于屋面檁條的設(shè)計(jì)筆者認(rèn)為，當(dāng)柱距較大且吊掛荷載較多時(shí)，采用Q