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門式剛架輕鋼結構由于采用輕型屋面．可減小梁柱截面及基礎尺寸，在大跨度建筑中增設中間柱做成一個屋脊的多跨大雙坡屋面，可避免內天溝排水．中間柱可采用上下鉸接搖擺柱，具有所占空間小，構件可全部在工廠制作，工業化程度高，構件單元可根據運輸條件劃分．單元之間在現場用螺栓連接，安裝方便快捷，土建施工量小等優點。因此，門式剛架輕鋼結構普及很快。但目前專門的輕鋼結構設計單位還較少．有的設計單位在設計輕鋼結構時，往往沿用傳統的鋼結構概念，筆者在近年來的設計中。也體會到有些方面應加以注意，盡量把門式剛架結構設計的更合理一些。

1防火設計

現代工業廠房中，很多是大空間、大跨度、通透的。為了有效的把火災控制在較小范圍內，《建筑設計防火規范》要求在建筑物內劃分防火分區，并明文規定了各級防火分區的最大允許面積。鋼結構廠房的承重構件一般為鋼柱、鋼梁，建筑外表面覆以彩色壓型鋼板。根據《建筑設計防火規范》的規定，其柱、梁的耐火時間均為0．25～0．5小時建筑物的耐火等級僅為四級(耐火等級較低)。以設計中經常遇到的煤預均化堆場為例，其生產類別為丙類，規范要求的最低耐火等級為二級，這樣，輕鋼結構廠房就達不到要求。解決的方法，可在柱、梁表面噴涂防火隔熱涂料，使其耐火時間可達1．52．5小時，這樣，建筑物的耐火等級可按二級考慮，滿足規范要求。但應注意，在結構計算時考慮防火涂層的重量。

2設計有關規則

1)剛架設計首先是材料的選擇，目前比較常用的鋼材是Q235鋼和Q345鋼。當強度起控制作用時，可選擇Q345鋼，剛度控制時，宜使用Q235鋼。

2)剛架一般按彈性理論設計，而等截面的實腹式剛架亦可采用塑性設計。但對結構進行塑性設計的內力分析時，采用簡單塑性理論，應同時滿足下列三個基本條件，并遵循《鋼結構設計規范)(GB50017-2003)的有關規定。①平衡條件：任何隔離體上的內力和外力應相互平衡，按不同的荷載組合求出內力，再取其中最大者進行設計；②全塑性彎矩條件：以截面的全塑性彎矩(Mp=Wp•fp)作為極限彎矩，在等截面構件內，沿構件全長所有截面內的彎矩M<Mp；③形成機構條件：使結構整體或一部分形成機構。

3)設計人員在進行剛架構件截面試算時，當預估的截面不滿足，需加大截面時，應該分情況區別對待。①強度不滿足：工字型截面受彎構件中．腹板以受剪為主，翼緣以受彎為主。若強度不滿足，通常采用加大組成截面的板件厚度或采用加大腹板的高度兩種方法。其中若僅采用加大組成截面的板件厚度的方法，抗彎能力不滿足可加大翼緣厚度，抗剪能力不滿足可加大腹板厚度。如采用增大腹板高度的方法可使翼緣的抗彎能力發揮更為充分。若在增大腹板高度的同時厚度也相應增加。則腹板耗鋼量過多，不經濟。因而不過多增大腹板厚度而充分利用板件屈曲后的強度是比較合理的。需要提出的一點是，當工字型截面構件腹板受彎及受壓板幅利用屈曲后強度時，應按有效寬度計算截面特性；②變形超限：通常不應加大板件厚度，而應考慮加大截面的高度，否則，會很不經濟的。

3剛架梁、柱連接節點形式比較

剛架梁柱連接節點應具有足夠的強度和剛度．以及適當的變形能力，同時要求構造簡單，加工、制作、安裝方便。

3．1剛架節點的形式及特點剛架梁柱不加腋的矩形節點。轉角處應力集中高，剛度小，轉動能力大，構造簡單：剛架梁柱加腋的矩形節點，加腋高度一般不超過梁高的1／2’岡0度較大，轉動能力小，施工并不麻煩，但不太美觀。

3．2梁柱剛性連接方式及特點端板平放，對邊柱來說可減少連接處的剪力，受力情況有利，連接剛度較好，構造簡單、易于施工，適用于廠房高跨比較小，豎向荷載起控制作用時：對中柱來說受力合理，構造簡單，節省螺栓．施工方便。端板豎放，連接處剪力較大、使用螺栓最多，連接剛度較差，施工亦不方便；對中柱來說構造復雜，所需螺栓多，施工困難。端板斜放，對邊柱來說適用于節點彎矩較大時，連接剛度最好，構造復雜。施工不方便。需要注意的是，由于多種因素的影響，各種端板連接仍不能達到理想的剛性連接。因此當假設按剛接計算時，橫梁的撓度和柱頂水平位移宜乘以較大系數，建議取1．15。另外，平齊式端板連接剛度較小，應限制使用，一般采用外伸式端板。為改善外伸式端板受拉螺栓的受力情況，端板外伸部分宜予以加筋。當條件許可時，在柱節點域內宜設置斜加勁筋，端板連接時，螺栓布置宜對稱、較均勻．在翼緣附近的螺栓不宜太密．中部亦不宜過疏。

4屋面板及檁條設計

現在不少施工圖紙檁條通常是等間距布置，檁條對屋面板是等跨支座。例如跨度15m以上的剛架多為雙坡，每坡屋面板在7．5m以上，根據檁條布置，屋面板多按5跨等跨連續梁設計，其結果是屋面板端跨的跨中彎矩比中跨的跨中彎矩大很多，按端跨跨中彎矩選用屋面板，則中跨屋面板不能充分發揮作用。對檁條的荷載又以屋面板第二支座反力為依據．第二支座反力是5跨連續板中反力最大的支座．以此反力設計檁條，此時只有屋面板第二支座的檁條能充分發揮作用，中跨支座檁條承載力富裕很多．不能充分發揮作用。為此建議檁條采用不等跨布置，檁條的布置在屋面板端跨處間距減少而中跨處間距放大，使屋面板的端跨彎矩和中間跨彎矩比較接近，或由于檁條不等跨布置使屋面板支座反力比較接近，這樣能充分發揮屋面系統的材料性能，降低造價。檁條設計常出現的一個問題是忽略計算檁條在風吸力作用下的穩定．導致檁條在風吸力作用下很容易失穩破壞，設計時應注意驗算檁條截面在風吸力作用下是否滿足要求。檁條與剛架斜梁上翼緣連接處需注意的是不應設單板檁托。而應增加加勁肋檁托的作用除固定檁條，防止檁條傾覆外，尚要承受檁條因荷載偏心產生的扭矩。因此檁托應有必要的剛度和承載力，以便對檁條端部提供扭轉約束。

5荷載的選用

屋面活荷載一般取為O．5kN／m，當受荷水平投影面積超過60m。且只有一種可變荷載時．可取為0．3kN／m，雪荷載與屋面活荷載不同時考慮，取其大值計算，應考慮積雪不均勻分布的最不利情況。風荷載：房屋風荷載的體型系數與房屋形狀有關，與所選結構類型無關，一般應采用《建筑結構荷載規范》GB50009—200lf2006年版)第7．3節中所列的風荷載體型系數計算結構風荷載。《門式剛架輕型房屋鋼結構技術規程》(CECSl02：2o02)是根據美國金屬房屋制造商協會MBMA<低層房屋體系手冊}(1996)并經過實測作出規定的，可供設計人員作為加強剛架個別截面和驗算的參考。