新材料·新装饰2021年4月第3卷第8期
建筑规划与设计
DOI:10.lxzs.1671-9344.202108031
作者简介：陈凯文（1981—），男，汉族，湖南郴州人，工程师，学士。研究方向：结构设计。
摘要：文章对门式钢架轻钢结构进行了概述，说明了门式钢架轻钢结构的设计要点，包括钢架柱脚的连接方式设计、钢架结构设计、支撑结构设置、钢结构屋面和围护结构设计。关键词：轻钢结构；门式钢架；结构设计中图分类号:TU392.5
文献标志码:A
文章编号:1671-9344(2021)08-0064-02
门式钢架轻型房屋的钢结构设计
陈凯文
（中外建华诚工程技术集团有限公司，湖南长沙，410000）
在钢结构建筑工程中，门式钢结构厂房是其中比较有代表性的现代建筑之一，其在我国各大城市内部应用非常普遍，且使用优势非常明显。为了充分发挥出门式钢结构厂房的使用优势，需要保证门式钢结构厂房安装施工质量符合工程设计工作标准，因此需要掌握每一个施工环节的技术方法以及确保其施工质量，以提高门式钢结构厂房的整体施工质量，确保工程建设单位获得更高的经济效益和社会效益。1门式钢架轻钢结构概述
（1）
门式钢架轻钢结构设计现状。随着我国建筑产业的不断发展，各种不同类型的建筑物也不断涌现，传统的建筑工程结构主要以钢筋混凝结构和砌体结构为主，但一些大跨度轻型吊车工业厂房、仓库、集贸市场等工程对钢结构的使用程度越来越高。门式钢架轻钢结构建筑相比于传统的建筑结构有诸多优势，其不仅跨度大、自重轻、基础造价低、预制程度高及施工效率高，同时由于其具有强度高、延展性好等性能，因此其各部件容易被加工和运输，可以就地取材，满足现今国家推行的绿节能要求。这种钢结构形式前期的经济成本投入相对较低，因此得到建设单位的广泛应用，比较常见的门式钢架有单跨钢架结构和双跨钢架结构、多跨连续钢架结构[1]。
（2）门式钢架轻钢结构的特点。由于门式钢架结构属于钢结构工程项目中常用的一种结构形式，轻型钢结构自身的重量较小，可以实现一些个性化的设计形式，以满足钢建筑结构的设计工作要求。首先，
在实际设计中，相关设计工作人员需要充分了解整个钢结构的跨度大小、吊车工作制度及起重吨位。根据项目的具体特性，明确钢结构各构件的截面尺寸及钢材型号。其次，轻型钢结构的力学性能良好，比如钢结构的抗压效果、抗拉能力、承载能力等相对较强。在钢结构建筑设计中有效应用门式钢架结构可以充分发挥出该结构具有的抗震性能以及抗形变性能，从而保证钢结构建筑的整体安全性和稳定性[2]。
2门式钢架轻钢结构的设计要点
（1）钢架柱脚的连接方式设计。在进行门式钢架的柱脚连接方式设计时，需要对柱脚部分结构的不同情况进行确认。一般使用平板式支座加地脚螺栓连接（具体分为铰接和钢接两种模式），柱脚剪力通过抗剪键传递。当钢结构为吊车工业厂房时，将柱脚设计成钢架柱脚。立柱的支撑体系通过吊车水平荷载等动荷载、风荷载进行控制设计，而不能直接通过简单的构造进行设计。对于柱脚结构使用铰接还是钢接，除了需要通过吊车决定之外，还需要有效判断钢结构建筑的整体高度以及风荷载的大小情况。如果房屋的整体高度较高、风荷载较大，在柱脚部分使用铰接方法，则钢立柱顶部位移较大，必然会加大柱的截面面积，钢材料的消耗量也会进一步增加。因此，在选择柱脚的结构形式时，必须要充分考虑钢结构的整体结构规模以及钢材料的基础造价情况。在使用钢架柱脚时，基础部分承受的偏心弯矩较大，其比铰接柱的基础尺寸更大，如果基础部分的土体质量较差，产生的影响就会更加明显。因此，在钢结构设计工作中，柱脚设计形式的选择必须要充分考虑有无吊车及吊车的吨位大小、基础的地质条件等多方面因素，以有效保证基础部分的设计质量[3]。
（2）钢架结构设计。门式钢架的单跨跨度宜控制在12～48m ，屋顶坡度宜取1/20～1/8，柱距一般在6～9m ，当超过9m 时，屋面檩条与墙架体系的用钢量增加，从而使综合造价偏高。钢架的高度由建筑物使用功能确定，门式钢架一般为实腹式钢架和格构式钢架，当采用实腹式钢架时，柱脚为铰接时可采用变截面钢柱，柱脚为钢接时采用等截面钢柱，一般不改变翼缘截面；当两相邻单元截面的高度相等，可采用变截面实腹式钢梁或桁架式钢梁，针对实腹式钢梁可采用隅撑（中间柱网钢架梁）、纵向支撑等构件以增加平面外稳定性，桁架式钢梁可设置纵向支撑以提升平面外稳定性。在钢架之间采用柱间支撑、水平支撑、钢性系杆作为连接。还应考虑温度区段长度，纵向温度区段长度不宜大于300m ，横向温度
钢构房屋造价
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区段长度不宜大于150m 。在设置伸缩缝时，伸缩缝搭接檩条和吊车梁柱连接点处应设置长圆孔。山墙由斜梁、
抗风柱、墙梁等支撑体系组成山墙架，钢架结构整体设计如图1所示。
除此之外，在设计过程中，需有效考虑钢柱结构平面以外约束力所产生的影响。当钢结构周围存在由砖
墙做成围护结构，通常会在砖墙内设置钢筋混凝土构造柱，同时在窗体顶部位置设置现浇圈梁。通过圈梁和钢柱结构之间的有效连接，可以将其作为钢柱平面以外的支撑点，还可以对围护墙的钢柱结构起到一定的约束作用。但由于混凝土圈梁和砖墙对钢柱结构产生的约束作用力主要表现在钢柱结构的平面外，因此钢柱结构的平面效果并不明显。砖墙混凝土构件和钢结构构件属于完全不同的材料形式，因此在外部荷载的作用下，可能会导致砖墙混凝土结构出现开裂问题，进而使钢结构丧失约束力。通常情况下，会采用系杆的方法来有效解决立柱平面的支撑结构问题，但系杆不能作为互相支撑体的结构，必须要设置系杆的支撑柱或是以某个钢结构的独立面作为受力点，才能提升整个系杆结构的稳定性。
（3）
支撑结构设置。将柱间支撑结构和屋面支撑设置在同一柱间，能够有效保证钢结构的纵向框架结构体系更加稳定，从而达到传递纵向水平荷载的目的。支撑体一般设置在第一柱间或第二柱间的位置。无吊车时，一般每隔30～40m 设置一道柱间支撑；有吊车时，吊车梁上部支撑与无吊车情况一致，将吊车梁下部支撑设置在温度区段中部。当将支撑设计在第二柱间时，需要保证第一柱脚所对应的钢性杆支撑结构能够满足钢结构的支撑稳定性要求。同时，钢性支撑杆和抗风柱的支撑方向需要保持一致，以保证钢结构外部的风荷载能传输到结构中。在钢结构钢架的转折位置，需要直接沿着房屋全长方向设置钢性支撑杆。当门架的实际跨度相对较大时，在设计支撑柱时需要适当地增加支撑的使用数量。由于可能会受建筑体功能的限制影响而无法设置柱间支撑，因此需要设置纵向钢架结构，以有效提高整
个钢架结构的稳定性。
（4）钢结构屋面和围护结构设计。钢结构建筑的屋面和墙面围护部分是非常重要的构成部分。一般采用冷弯薄壁型钢作为维护结构的檩条，将钢彩板作为维护墙
体。当钢柱间距小于6m 时，可以在檩条中间跨设置一道拉条，当超过6m 时，设置两道拉条，辅以斜拉条，从而保
证檩条系统的结构稳定性。同时，在建筑屋面墙体结构的设计过程中，需要避免出现受压立柱部分弯曲等情况。经相关人员研究分析后发现，门式钢架结构产生的破坏性问题是受压部位产生边缘位置弯曲造成的，同时斜梁下方的钢柱结构需要在横向支撑部位设置隅撑结构，这对提升整个钢结构支撑的稳定性非常关键[4]。3结语
在钢结构建筑的设计工作中，门式钢架轻钢结构的应用效果非常明显[5]。由于轻钢结构的重量较轻、材料成本较低、钢材料的消耗量相对较小，并且钢结构构件是在工厂化条件下生产的，整体的生产效率相对较快，且对环境产生的污染相对较少，因此其在一些大跨度的钢结构设计工作中具有非常明显的优势。参考文献院
[1]陈国庆.门式钢架轻型房屋钢结构设计探讨[J].居舍,2020(34):65-66.
[2]黄锦生.门式钢架轻钢结构设计中的若干问题解析[J].门窗,2019,176(20):148.[3]王晓波.浅谈门式钢架轻型钢结构工业厂房的结构设计与研究[J].建筑与预算,2017,256(8):27-29.[4]王志鹤，姚守龙.门式钢架轻钢结构设计中的若干问题解析[J].绿环保建材,2017(1):47.[5]张特.门式刚架轻型房屋的钢结构设计探析[J].工程技术研究,2019,4(12):175-176.
图1钢架结构整体设计
屋面檩条檐檩
屋脊
屋面系统
墙面系统
墙面墙梁
支撑
屋面
隅撑墙面隅撑
主刚架
刚架梁
端框架
刚架柱
侧墙
端墙
抗风柱
地脚锚栓
角部抗风柱
吊车梁
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