輕型門式剛架設計

時間：2022-09-30 12:55:36 機電一體化畢業論文我要投稿

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輕型門式剛架設計

　　摘要：與其它結構形式相比，輕型門式剛架具有施工迅速、物廉價美、維護方便以及擴建靈活等特點，其在建筑工程中的應用也十分廣泛，因而在當前建筑市場中，占據著主要地位。文章闡述了輕型門式剛架特點，并分析了其設計要點。

　　關鍵詞：輕型門式剛架設計結構

　　輕型門式剛架結構最早在我國出現于上世紀80年代，通過幾十年的發展，輕型門式剛架結構在我國的應用十分普遍，尤其在輕型廠房、倉庫以及大型體育館、展覽館等等。

　　1.輕型門式剛架概述

　　隨著我國經濟的飛速發展以及現代化進程的不斷推進，輕鋼建筑工程應運而生并在輕型的廠房、倉庫、展覽廳、體育館及加層建筑、活動房屋等工程中得到了廣泛應用，輕型門式剛架房屋結構憑借其質輕價廉，安裝維修方便等特點迅速在建筑市場中占據了主要地位。輕型門式剛架結構多是由等截面或變截面的輕型焊接H形鋼、冷彎薄壁型鋼或等截面的熱軋H形鋼等構成的，而墻梁多采用槽形或Z形冷彎薄壁型鋼，以壓型鋼板、鋁板等壓型金屬板做墻面及屋面等維護結構，并采用聚苯乙烯泡沫塑料、硬質聚氨酯泡沫塑料、巖棉、礦棉、玻璃棉等作為保溫隔熱材料。獨特的結構決定了其不同于鋼筋混凝土結構，總的來講，主要有以下幾方面的特點：

　　1)質輕價廉

　　一方面輕型門式鋼架結構所采用的材料噸位輕質型材料：屋面及墻面等維護結構采用壓型金屬板，保溫材料采用玻璃棉，鋼結構則較多采用了輕型薄壁鋼等材料。另一方面輕型門式鋼架結構鋼用量較少，一般為0-30kg/m2，與鋼筋混凝土結構相比僅為其相同荷載和跨度情況下鋼結構用量的5%左右。鑒于輕型門式鋼架結構結構總體質量較輕，相應的基礎也可以做得較小，地基處理費用也較低。

　　2)施工周期短，綜合經濟效益高

　　門式剛架結構中的構件一般是工廠直接制作，其質量能夠有所保證，而且在施工中，安裝非常方便，而且構件之間的相互連接多為螺栓連接，安裝相當迅速。而且在門式剛架結構的設計中，大多采用計算機輔助設計，自動化程度高，而且運輸非常方便，綜合經濟效益非常高。

　　3)柱網布置比較靈活

　　傳統鋼筋混凝土結構形式由于受屋面板、墻板尺寸的限制，其柱網布置受到約束，而門式剛架結構的圍護體系采用金屬壓型板，所以柱網布置不受模數限制，柱距大小主要根據使用要求和用鋼量最省的原則來確定。

　　2.輕型門式剛結構設計分析

　　2.1鋼梁設計

　　鋼梁的設計，必須把握節點的設計，在梁的長度超過14m，必須設置剛性節點，其位置的設定必須根據剛架的力矩圖來確定，一般位于彎矩最小處。一般在跨度的l/4至l/3之間，設置剛節點，充分保證鋼料斷面高度能夠降低。一般而言，鋼粱的高度受到鋼結構應力圖和鋼材料梁撓度的影響，所以設計中，保證應力系數≤l，在梁撓度設計中，當無吊頂與懸掛物時，撓度控制在l/180L之內，當有吊頂時，撓度控制在l/240L之內，特殊情況如有懸掛起重機時，撓度控制在l/400L之內。門式鋼架結構的構件，一般情況下抗彎剛度以及抗扭剛度不高，其整體剛性比較弱，所以在實際的設計中，必須充分考慮運輸以及安裝過程中的相關保護措施。

　　2.2荷載及荷載組合

　　1)永久荷載

　　所謂永久荷載，必須考慮結構構件的自身重量，不僅如此，還要考慮懸掛在構件上的荷載，包括屋面荷載、吊頂荷載以及墻面構件等的荷載。

　　2)可變荷載

　　可變荷載也就是幾個方面的荷載，如當設計屋面以及檁條時考慮的施工以及檢修過程中的荷載，即屋面活荷載，還有地震荷載、風荷載以及積雪荷載等等。

　　3)荷載組合

　　荷載組合是門式剛架結構設計中必須考慮的，在設計過程中必須遵循《建筑結構荷載設計規范》相關規定，荷載組合設計中，必須遵循以下基本組合原則：a.屋面均布活荷載以及雪荷載都必須考慮時，設計荷載應取兩者之間的最大值。c.雪荷載和積灰荷載都應該考慮，取各自最大值的疊加值為設計值。c.施工檢修的集中荷載、屋面材料以及檁條自重以外的荷載不能同時考慮。d.在建筑設計考慮地震等級時，可不考慮風荷載。

　　2.3結構布置

　　1) 剛架的建筑尺寸和布置

　　一般而言，剛架跨度不能超過36m，也不宜小于9m，當柱的寬度并不統一時，遵循外側對齊原則，其高度由是室內凈高來控制，宜取4.5-9m。門式剛架的間距必須考慮剛架跨度、荷載條件及使用要求相關因素，設計中，一般間距為6m、7.5m、9m。在溫度區的設計中，縱向溫度區段不宜超過300m，橫向溫度區段不宜超過150m。

　　2)檁條的布置

　　在檁條間距的設計中，必須把天窗、通風屋脊、采光帶、屋面材料、檁條規格等方面考慮進去，通過合理的計算，確定其間距，并采取等間距布置形式，在屋脊處應沿屋脊兩側各布置一道，在天溝附近布置一道。

　　2)支撐和剛性系桿的布置

　　不同的溫度區段，應設置獨立的支撐體系，設置支撐時，不僅設置縱向支撐，而且必要情況下，同時設置屋蓋橫向支撐，這樣便可形成幾何不變體系，達到穩定狀態。在第一個或者是第二個開間處，設置端部支撐。一般而言，柱間支撐的間距設計值為30-45m，特殊情況如有吊車時，設計值控制在60m之內。房屋的高度超過一定范圍時，柱間支撐必須分層進行設置，如果房屋的寬度超過60m。如果是在第二個開間處設置端部支撐，必須在第一個開間處設置剛性系桿。一般情況下，剛性系桿可由檁條兼做，但是檁條的承載力以及剛度應滿足相關要求。

　　3.結語

　　與鋼筋混凝土結構相比，輕型門式剛架結構有著十分顯著的特點，因此其應用十分廣泛。在設計中必須充分把握結構的的整體性，加強荷載的核算，把握各個環節，才能達到理想的設計效果。

　　參考文獻：

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　　[2]李丙辰,趙巍.淺談輕型門式剛架的設計與施工[J].中小企業管理與科技,2009,(3):234―234.

　　[3]賴東林.淺談輕型門式剛架結構設計[J].廣東科技，2007,(5)：92―94.

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