门式钢架轻型钢结构厂房设计相关问题探讨.doc

1、门式钢架轻型钢结构厂房设计相关问题探讨【摘要】近几年来,随着我国国民经济建设的飞快发展,轻钢建筑行业得到了长足的发展。轻钢结构以其自重较轻、工作的可靠性较高、钢材的抗振(震)性、抗冲击性好、制造的工业化程度较高、可以准确快速地装配、钢结构室内空间大、容易做成密封结构的特点，在我国的工业建筑行业及民用建筑行业等都得到了广泛的应用。基于此，本文对门式钢架轻型钢结构厂房设计的相关问题进行了研究。 【关键词】门式钢架轻型钢结构厂房设计 中图分类号： TU391 文献标识码： A 由于经济飞速发展和建筑业技术的进步，在厂房设计中轻型钢结构的应用越来越广泛，它具有建造周期短、质量轻、操作简便、 ，成本低等

2、优点，已经成为主要的房屋设计结构形式之一。但随着轻型钢结构的应用，由于缺乏良好的控制，相应的工程施工出现了一些质量安全问题，它的安全性和经济性无法保障。 轻钢结构厂房的特点 采用轻型围护结构 由于钢结构厂房采用彩色涂层的压型钢板和夹芯金属板，以其自重轻，保温隔热效果好，安装速度快，外表美观、简洁的优点，已经取代传统厂房的砌体围护墙体，成为轻钢结构厂房不可缺少的围护材料。 2、形成板肋结构体系，抗震性强 一般所见的厂房屋面多为坡屋面。这种坡面的结构一般是十分牢固的“板肋结构体系” ，因为这种屋面大多采取三角型屋架体系，在封完它的冷弯型钢构件板材和石膏板之后，就会形成板肋型结构。这种结构体系的抗震

3、和抵抗水平荷载的能力非常强，抗震烈度达到 7 度以上。 3、结构简洁轻巧，扩大了建筑物的内部空间 与传统的厂房板砖墙体不同的是，轻型钢结构的材质是彩色涂层的压型钢板和夹芯金属板，具有重量轻、安装快速便捷、外观简洁大方的优点，其保温隔热材料以玻纤棉为主，保温隔热效果良好，已经发展呈为轻型钢结构厂房必不可少的外围建材。 施工周期短，可异地搬迁，重复使用 与传统的钢筋混凝土厂房相比，轻型钢结构厂房的设计、生产、施工趋于一体化，加之现场无焊接，无湿作业，这些都有利于缩短周期，加快资金流通。 门式刚架柱网尺寸的选择及结构体系的布置 1、柱网尺寸的选择 门式刚架柱网布置首先应满足厂房工艺使用的要求, 门式

4、刚架间距通常为 6 m 9 m, 不论是否具有吊车、门式刚架的合理柱距, 建议采用8 m 9 m, 因为工程中构件数量的多少, 将直接影响加工、安装的工程量、施工进度及造价, 一个工程采用 9 m 柱距时的刚架、檩条、吊车梁等构件的数量要比采用 6 m 柱距时约减少 30%, 虽然其截面有所增大, 但其对缩短施工周期、降低工程造价的有利影响十分明显。门式刚架的较经济跨度建议在 21 m 24 m 范围内采用, 其合理的最大跨度不宜大于36 m。 2、结构体系 门式刚架通常考虑为平面结构, 作为横向受力主结构与次结构, 如檩条, 墙梁和支撑等组成整个门式刚架轻型钢结构体系。檩条和墙梁既是承受竖向

5、和水平荷载的构件, 也是刚架和刚架之间的连系构件。厂房纵向水平力由支撑体系承受, 在每个温度区段端部柱间或第二柱间应设置屋盖横向支撑, 其余位置每隔 40左右设置一道横向支撑,以使整个房屋形成空间稳定结构。门式刚架轻型结构房屋的纵向温度区段不大于300;横向温度区段不大于 150。 门式钢架轻型钢结构厂房设计 荷载及受力分析 考虑到计算时假设屋面活载是满布的, 如荷载取值过大, 则安全度较大, 用钢量也增大, 规程 I 规定: 当采用压型钢板轻型屋面时, 屋面竖向均布活荷载的标准(按水平投影面积计算) 应取 0. 5 kN/ , 包括计算屋面板、檩条, 但对受荷载水平投影面积大于 60的钢屋架

6、构件, 屋面竖向均布活荷载的标准值可不小于 0. 3 kN/。荷载效应组合应符合下列原则: （1）屋面均布活荷载不与雪荷载同时考虑, 应取两者中较大值;（2）积灰荷载与雪荷载或屋面均布活荷载中的较大值同时考虑;（3）施工或检修集中荷载不与屋面材料或檩条自重以外的其他荷载同时考虑;（4）多台吊车的组合应符合现行国家标准 12 J 的规定;（5）风荷载不与地震作用同时考虑。 布局设计 （1）温度区段长度 门式刚架轻型房屋的屋面和外墙采用压型钢板时，其温度区段长度（伸缩缝间距）可适当放宽。一般门式刚架轻型房屋钢结构的纵向温度区段长度不大于 300m，横向温度区段长度不大于 150m。当需要设置伸缩缝

7、时，可在搭接凛条的螺栓连接处采用长圆孔，并使该处屋面板在构造上允许胀缩；或者设置双柱。吊车梁与柱的连接处也沿纵向采用长圆孔。（2）结构构件布置 在多跨刚架局部抽掉中间柱或边柱处，可布置托架梁或托架。屋面檩条的形式和布置，应考虑天窗、通风屋脊、采光带、屋面材料和檩条供货规格等因素的影响；屋面压型钢板的板型、厚度与檩条间距和屋面荷载有关，应根据计算确定。山墙处可设置由斜梁、抗风柱和墙梁及其支撑组成的山墙墙架，或直接采用门式刚架。 （3） ）墙架布置 门式刚架轻型房屋钢结构的侧墙，在采用压型钢板作围护面时，墙梁宜布置在刚架柱的外侧，其间距随墙板板型及规格而定，但不应大于计算确定的值。当抗震设防烈度不

8、高于 6 度时，房屋的外墙可采用轻质钢板墙或砌体；当为 7 度、8 度时，不宜采用嵌砌砌体；9 度时宜采用轻质钢板墙或与柱柔性连接的轻质墙板。 3、节点设计 连接节点的设计是轻型钢结构厂房设计重要步骤,在结构分析前,应该对钢结构节点的形式预先确定, 应避免最终设计的节点与结构分析模型中使用的形式不完全一致。在设计时根据传力特性不同, 节点分刚接、铰接以及半刚接。连接的不同对结构影响较大, 例如刚接节点虽然承受弯矩但不会产生较大转动,不符合结构分析中的假定,会造成计算数据的变形小于实际工程变形, 因此合理地选取节点连接方式是一个关键问题。节点设计必须考虑安装螺栓、现场焊接等的施工空间及构件吊装顺

9、序等。构件运到现场无法安装是初学者长犯的错误。此外, 还应尽可能使工人能方便的进行现场定位与临时固定。另外,节点设计还应考虑制造厂的工艺水平,如钢管连接节点的相贯线的切口需要数控机床等设备才能完成。 4、防水设计 （1）纵向搭接缝: 这是存在于屋面因板材单位长度不够造成的搭接缝。处理方法是采用 25cm 宽的 OFAN 防水系统对板缝进行覆盖,对于老旧屋面的原 防水层, 需清除。 （2）横向搭接缝:这是老旧板型的屋面及新型屋面板在边缘位置锁口不好也存在此类问题,通常处理方法是采用 10cm 宽的防水层覆盖。 （3）屋面的风机底座、排风口、透气窗等设备根部。首先要确保需要防水处理的部位排水通畅,

10、如易留存积水,要对屋面板进行改造后再做防水。通常很多施工单位在处理这些部位时, 会增设一些挡水板(泛水),但我们发现,有很多都设计的不合理,起反作用, 甚至在雨停后的相当长的一段时间雨水都会存留在里面, 从而腐蚀设施及屋面板。通常产生漏水的这些屋面设施, 有些是因为其根部的迎水面在两条波峰之间雨水大时, 排水不畅, 加之采用的一些繁杂 的防 水材料存在一些微孔、接缝、裂缝等原因。我们建议裁减掉迎水面设施根部 20cm 范围内屋面板隆起的波峰。 （4）穿过屋面管口的根部 OFAN 防水系统在处理屋面上各种大小复杂管口方面具备绝对的优势。通常采用橡胶盖片处理的大型管口,在其橡胶层的上口、下口及侧边封口这三处,无疑又自然形成了三道接缝(也就是说三处防水隐患)。我们采用的 OFAN 防水系统是在液态状况下进行施工,全干后形成整体无接缝的、于管道及屋面板紧密结合的柔性防水层。 总结 门式钢架轻型房屋钢结构在我国应用已比较广泛，技术日渐成熟，但需要完善的问题仍较多，只有充分理解该类结构的设计概念才能使结构设计既经济合理，又安全可靠，在市场竞争中立于不败之地。 参考文献 1闫桂森，陈旭。设计钢结构厂房应注意的问题J山西建筑，2008，22(04) 2 韩瑞芳。钢结构厂房设计中需注意的问题J科学之友（B 版） ，2009，21（07）：112-114