门式刚架轻型钢结构用钢省、造价低、施工周期短，适用范围广泛。目前，已经广泛应用于厂房、仓库、加层房屋及其他各类商业建筑中，这类建筑已基本取代了传统的大型屋面板梯形钢屋架钢柱的单层钢结构厂房的应用。我院近几年设计的门刚结构类型的建筑很多主要用于工业车间、仓库等建筑，设计人员的做法也不尽相同。本文主要阐述对这类结构设计的认识，以便设计出更好的产品。
标签：轻型钢结构；工业厂房；设计
1、引言
《门式刚架轻型房屋钢结构技术规范》规定：此规范适用于房屋高度不大于18m，高宽比小于1的单层钢结构房屋[1]。有吊车厂房规定起重量不大于20t的A1-A5工作制的限制条件。设计条件不满足时，应采用《钢结构设计规范》进行设计。另外，由于结构构件的截面较薄，不适用于有强腐蚀介质的房屋。因此，设计时应注意正确选用规范。
2、轻钢结构的围护系统
2.1 屋面水平支撑和屋面檩条
屋面水平支撑布置尽量与柱间支撑位置对应，形成封闭空间，支撑一般采用交叉杆支撑形式，杆件可仅按轴心拉杆设计。非地震区，支撑杆件可以用园钢截面，地震区或风荷载较大时，宜采用型钢截面。屋面在边柱柱顶、屋脊及多跨刚架的中柱顶均需设置通长刚性系杆，系杆一般按压杆设计，截面形式一般为园杆截面。对于带驾驶室且重量大于15t桥式吊车的跨设纵向支撑，当有抽柱的柱列沿托架长度设局部纵向支撑。
屋面檩条计算和拉条的设置有关，目前屋面板一般采用暗扣式板型。这种连接方式在温度变化大时屋面板能产生滑动，不宜将它假定为能阻止檩条上翼缘侧向位移和扭转，这时檩条除了计算强度还需计算其稳定性。檩条在恒荷载、活荷载以及风压力的作用下上翼缘受压拉条此时应设在上翼缘1/3处，在风吸力作用下，上下翼缘受压，还应在檩条下翼缘1/3处设置拉条[2]。
当采用普通螺栓或钩头螺栓连接屋面板和檩条，能够阻止檩条上翼缘侧向失稳，可仅在檩条下翼缘设置拉条。因此，设计时应和工程实际相结合。
2.2 墙梁
钢构房屋造价墙梁一般设计成简支梁，墙梁设计要考虑墙板、拉条的约束作用，拉条设置原则，当跨度4～6米时，在跨中设置一道拉条，大于6米时，等距离设置二道拉条。目前墙梁上挂板有两种型式，一种是两侧挂板的墙梁，这种构造一般设计为自承重墙板，没有竖向荷载作用的扭矩作用，可仅在梁中间设置拉条；另一种是一侧挂墙板另一侧设有可阻止其扭矩变形的拉杆的墙梁，当为非自承重墙板时应在墙梁的内外侧均设拉条，当外侧为自承重墙板时，可仅在内侧设置拉条。拉条和撑杆一般在有窗时应窗上下均设一道。
3、抗风柱与端部刚架的连接
工业厂房一般设计抗风柱底部刚接，柱顶与屋面边梁形成竖向铰支座。这样柱的风荷载将传递到边梁底，需要在梁底部设置刚性系杆传递风荷载，这种情况由于边梁计算跨度减小，梁的截面高度也相应减小，这样有利于刚性系杆的布置。如有吊车的厂房，还宜调整柱网将抗风柱的上柱支撑在屋面边梁的上翼缘。
4、柱间支撑
柱间支撑的作用，就是保证纵向稳定形成纵向几何不变体，轻钢厂房当无吊车时可以不需每
个柱列设置柱间支撑。《门式刚架轻型房屋钢结构技术规范》第8.2.1条 “当房屋宽度大于60m时，在内柱列宜设置柱间支撑” [1]，这就是说，60m内多跨厂房也不需要每列设置柱间支撑，这条在上一版
规程里就有，主要是依据蒙皮作用。门钢规范条文解释为屋面横向支撑可以形成横向水平放置桁架，柱间支撑是桁架的的支座。设计中也可参照按当水平支撑的跨中刚度（水平支撑的跨度为两侧柱间支撑的距离）大于有侧移刚度的5倍来确定两个柱间支撑的距离。当不等高的多跨厂房还是应在高跨和低跨处分别设置支撑。当建筑高度较高时，柱间支撑应分层设置。柱间支撑是厂房整体稳定的重要构件，设计中应充分重视，合理布置。
当有吊车的厂房建筑，应在每个柱列设置柱间支撑，当纵向不允许设柱间支撑时，可以设计成纵向框架，此时柱脚在纵向设计成刚接。
吊车梁在很多设计中作为上下支撑中间刚性系杆，我认为吊车梁不宜兼作刚性系杆，因为吊车梁承受水平刹车力作用，对柱有一个扭矩作用，使其受力复杂，当无检修走道时宜增设一道系杆，当吊车设检修过道时可用外側钢梁兼系杆。
5、门式刚架梁柱计算长度
厂房边榀框梁由于不宜设置单侧隅撑，梁的平面外弯曲稳定计算长度取侧向支撑点之间的距离，其他处框梁均设有双向隅撑计算长度取不小于两倍的隅撑之间的距离。
实腹式刚架柱平面外稳定计算长度取纵向柱间支撑点的距离。当侧向支撑的距离不相等时，取大值。当有吊车时吊车梁作为纵向支撑点，将柱分成上下两段。当柱间支撑分层设计时，纵向系杆也作为柱支撑点。
抗风柱可在抗风柱和墙梁之间设置隅撑，柱平面处计算长度取不小于两倍隅撑间距。当厂房跨度和高度都不大且无吊车时，也可按不小于两倍隅撑间距计算。
6、门刚设置天窗架型式
工业厂房经常在门刚架上设置天窗架，此时，门刚框架应按《钢结构设计规范》设计。天窗架宜选用三支点式天窗架，这种天窗架节点荷载分散，施工方便。由于轻型屋面刚架梁侧向支撑较弱，在天窗架支撑处应设置刚性系杆，屋面支撑和天窗支撑尽可能布置在同一开间，形成整体。当抗震设防烈度8、9度时，在天窗开洞范围内的两端各设局部上弦支撑。
8、结论
总之，设计之前首先要确定好屋面、墙面板的施工工艺，掌握正确的设计方法，才能做到安全可靠，经济合理。
参考文献：
[1] GB 51022-2015门式刚架轻型房屋钢结构技术规范[S].中国建筑工业出版社.2015
[2]轻型钢结构檩条间连接设计与探讨[S].中国建筑工业出版社.2011
[3]钢结构震害分析与厂房钢结构抗震设计[S].中国建筑工业出版社.2012
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