摘 要：钢结构房屋以其自重轻、抗震性能好、施工进度快等优点在轻重工业厂区应用日益广泛，在钢结构房屋中特别是门式刚架轻型钢结构厂房在轻重工业厂区应用最为广泛。轻型门式刚架是梁柱采用刚性连接的单层钢结构，其具有结构简单、自重轻、受力合理、施工方便等特点，并便于工厂、标准化的加工制作。下文就针对门式刚架轻型钢结构厂房得设计展开简要得分析与论述。
关键词：门式钢架；轻型钢结构；厂房；设计
一、门式刚架轻型钢结构厂房的特点
1.轻型围护结构。门式刚架轻型钢结构多采用轻质的围护结构，比如说夹心金属板或是压型钢板，这种材料不仅自重比较轻，而且具有防火、隔热、保温等作用，而且还可以承受较重的荷载。而且安装方便，可有效的取代以前那种结构重、耗材多的围护结构。
2.层高与柱网尺寸大。与常见的居民建筑有所不同，在施工工艺方面，门式刚架轻型钢结构厂房的要求更高。另外，门式刚架轻型钢结构厂房要求内部活动空间较大。因此，门式刚架轻型
钢结构厂房的层高与柱网尺寸会居民建筑会大很多，也是确保更多使用空间的关键。
3.施工周期短，便于拆除和再利用。以前的厂房结构多采用钢筋混凝土的形式，这种形式不仅工艺比较复杂，而且施工起来难度很大。现有的轻型钢结构厂房由于设计、施工和验收都实现一体化的操作，可以有效的缩短施工周期，并且便于拆除和再利用，能够降低建设成本。
二、门式刚架轻型钢结构厂房的结构
门式刚架轻型房屋钢结主要有两种形式：双坡、单坡。门式刚架不仅仅只针对轻钢，也包括普钢。轻钢门规仅仅是门式刚架结构中的轻钢部分。“轻钢”，这里有比较具体的限定：“单跨或多跨实腹式门式刚架”、“轻钢屋盖和轻钢外墙”、“起重量不大于20t的A1~A5工作级别桥式吊车或没有吊车”、“悬挂吊车起重量不超过3t”、“单层”、“跨度一般不宜超过36m”、“高度一般不宜超过12m”、“柱距一般不宜超过9m”。后面三条，一般超过36米就不宜在选用轻钢规范设计了。刚架高度、柱距可根据实际情况选择规范，并不是限定的那么严格。门式轻钢，多用于生产车间、仓库、厂房钢结构。设计时，首先要确定规范的采用，不能一概而论的所有门式的就都是轻钢。一些大吨位吊车，格构柱等的门式结构为重（普）钢结构，需按《钢
结构设计规范》来采用。门式轻钢厂房结构体系的构成：主结构、次结构、围护结构、其他附属结构。
1．主结构：横向主钢架结构中最主要的部分，也是主受力部分，在门刚中为平面结构，面外稳定需要依靠其他系统来辅助达成，在设计时，要充分考虑到钢架的面外稳定问题。刚架主要包括实腹钢梁、钢柱，在轻钢中多用楔形截面，有效利用构件截面特性。
2．主刚架：支撑系统支撑系统在整个结构体系中的用钢量并不大，但却是非常重要的。对比主钢架来说，虽然其重要程度不如主钢架，但是因现在的设计均为计算机辅助设计，主钢架的计算可以利用设计软件非常准确的计算求得，但支撑系统的布置，截面选择等却需要有一定的人为因素参与，所以其显得更为重要。并且支撑系统承担着整个结构纵向传力及整体稳定的重要作用。以后在其他结构体系特别是空间结构设计中，在选型的最前期，就该有整个体系的稳定概念，这样才能从大方向上把握住整个结构的安全性和选型的合理性。门刚支撑系统包含屋面横向支撑、柱间支撑、系杆等。注意在屋脊及柱顶位置的系杆一般均需通长设置。
3．支撑系统：吊车系统吊车系统包括吊车梁（桁架），制动系统、辅助系统、支撑系统等，
钢构房屋造价其自身系统相对来说比较独立，但也需和其他结构有效配合，才能形成安全、稳定的结构体系。托梁系统托梁仅在抽柱的情况下出现，计算时可利用托梁的弹性刚度作为抽柱榀的弹性支座（仅指竖向），把该位置支座反力传递至两相邻刚架，同时水平力靠与屋面纵向支撑系统传递给相邻榀。（一般情况下屋面系统仅设置横向支撑）
三、门式刚架轻型钢结构厂房设计过程
1.构件材料的选择.，经常选择的是Q235和Q345。当稳定控制时，宜使用Q235；强度起控制作用时，可选择Q345。依据《钢结构设计规范》3.3章节，对选用Q235钢，有些部位不能应用沸腾钢，对于需要验算疲劳的焊接构件应依据当地的气候条件适当选取B、C、D类钢材。
2.柱截面按长细比估算.通常按50＜λ＜150，一般取值在80左右。柱与梁设计为刚接，梁的截面可依据受力包罗图分段设计，当为单跨且中间无柱时，一般依据跨度按0.25~0.50~0.25来对称划分截面，将两端0.25部分取变截面，中间0.50部分取等截面，这样设计可以充分发挥梁截面的受力性能，减少钢材用量，降低工程造价；梁截面高度一般在跨度的1/20~1/50之间选择，翼缘宽度根据梁间侧向支撑的间距按l/b限值确定时，可避免钢梁的整体稳定的复
杂计算，这种设计方法较简单，确定了截面高度和翼缘宽度后，其板件厚度可按规范中局部稳定的构造规定估算；梁截面选取时尽量做到“高腹薄壁”；有时为加快工程进度也可选取成型钢材。
3.梁柱截面的验算包括强度、稳定性、刚度三方面。对钢柱一般均为压弯剪构件，钢梁起控制作用的为弯剪力，相关验算按照《门规》和《钢结构设计规范》等规范相关章节计算。这里需要注意的是柱的平面外计算长度可依据《钢结构设计规范》5.3.7条取值，梁的平面外计算长度可依据隅撑的间距取值。
四、门式刚架轻型钢结构厂房设计优化
1.结构体系设计优化。门式刚架轻型钢结构厂房设计之前，应该对结构体系进行明确和布置，对于门式刚架轻型钢主要是由支撑和吊车梁系统、横向刚架等组成的空间体系。其结构体系的主要构成如下：（1）支撑系统。该系统是整个门式刚架轻型钢结构厂房的支柱，主要包括屋盖和柱间的支撑，承担着房屋结构的纵向水平荷载，同时又将横向的刚架组成了一个完整的空间，从而确保了单层钢结构厂房的稳定性。（2）横向刚架。横向刚架主要是由刚架梁和刚架柱所组成，它是门式刚架轻型钢结构厂房的重要组成部分，可以承受该钢结构
厂房的自身重量、吊车荷载以及外界的风、雨、雪等荷载，将其传递到基础。横向刚架可采用变截面实腹刚架，刚架梁下翼缘和刚架柱内翼缘平面外的稳定性，由与檩条或墙梁连接的隅撑来保证。
2.节点设计优化。节点设计是门式轻型钢结构设计中的一个重要内容，首先应该在设计之前，对节点的形式进行明确，确保模型分析的过程中所采用的节点形式与设计过程中的节点形式一致，其次，由于不同部位所传导的作用力是不同的，这就要求不同部位选择不同的节点形式，选择半刚接、刚接以及铰接等形式。再次，在节点设计的过程中，应该确保受力明确，力的传导应该可靠，满足结构节点受力的要求。同时，在节点设计优化的过程中，还需要考虑现场的实际情况，不同的工程项目所处的地质、地址、气候环境不一样，所需要考虑的外界因素也较多。
3.刚架荷载设计优化。在进行无吊车荷载的门式刚架设计时，需要考虑的荷载基本组合为两个：①永久荷载+屋面活荷载（或雪荷载）；②永久荷载+屋面活荷载（或雪荷载）+风荷载，只有当风荷载特别大，而且可能产生内力变化的情况下，才有必要进行考虑。
结束语
随着我国科学技术的发展，门式刚架轻型钢结构不仅得到广泛的应用，技术方面也越来成熟。门式刚架轻型钢结构厂房设计不单是每一个结构的设计，在整体上的把握和细节的精算上也要求十分严格。这就要求相关设计人员，除了要求掌握专业理论知识外，还必须了解结构设计的具体内容和设计创新理念。更深入地理解和探究设计技术，使得门式刚架轻型钢结构厂房设计得到更大的发展。
参考文献
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