大跨度門(mén)式剛架結構廠(chǎng)房的設計要點(diǎn)論文

大跨度門(mén)式剛架結構廠(chǎng)房的設計要點(diǎn)論文

　　從小學(xué)、初中、高中到大學(xué)乃至工作，大家一定都接觸過(guò)論文吧，借助論文可以達到探討問(wèn)題進(jìn)行學(xué)術(shù)研究的目的。怎么寫(xiě)論文才能避免踩雷呢？以下是小編收集整理的大跨度門(mén)式剛架結構廠(chǎng)房的設計要點(diǎn)論文，希望能夠幫助到大家。

　　摘要：

　　隨著(zhù)現代社會(huì )的不斷發(fā)展，廠(chǎng)房工程建造技術(shù)也不斷提高，很多企業(yè)在建造廠(chǎng)房時(shí)使用大跨度門(mén)式剛架，因為這一施工結構的造價(jià)成本較低，并且具有一定的美觀(guān)性，同時(shí)安裝技術(shù)非常簡(jiǎn)便，因此得到很多施工企業(yè)的高度重視，甚至在許多的高層建筑、倉庫、展覽廳當中也十分常見(jiàn)�；�于此，論文主要對大跨度門(mén)式剛架輕鋼廠(chǎng)房的設計與應用進(jìn)行探討，從構造、應用等方面研究其設計要點(diǎn)，針對一些剛架輕鋼廠(chǎng)房設計中需要注意的問(wèn)題進(jìn)行全面的研究，并提出適當的建議。

　　關(guān)鍵詞:

　　門(mén)式剛架;廠(chǎng)房設計;應用;建議;

　　1、引言

　　相對于傳統的廠(chǎng)房建筑，大跨度門(mén)式剛架廠(chǎng)房由于工作量較小，能夠為企業(yè)節省很多的成本，并且綜合效益要更高，拆卸也非常方便，適合于各種企業(yè)的施工建設，工期較短。如果企業(yè)想快速建造廠(chǎng)房，大跨度門(mén)式剛架輕鋼廠(chǎng)房是一個(gè)非常好的選擇。近年來(lái)，很多的企業(yè)都開(kāi)始著(zhù)手于大跨度門(mén)式剛架輕鋼廠(chǎng)房的設計工作，但在現階段的工程建設中仍然會(huì )存在一些質(zhì)量問(wèn)題，論文仔細闡述門(mén)式剛架設計技術(shù)要點(diǎn)等內容，希望能給各行企業(yè)帶來(lái)一點(diǎn)思考與啟發(fā)。

　　2、大跨度門(mén)式剛架結構的特點(diǎn)及適用范圍

　　近年來(lái)，工業(yè)的生產(chǎn)水平逐年提高，制造加工的條件得到有效的改善，整體工業(yè)化進(jìn)程進(jìn)入新時(shí)代。建筑行業(yè)的技術(shù)含量及運用價(jià)值都得到了跨越式的進(jìn)步，大跨度門(mén)式剛架輕鋼廠(chǎng)房是彩鋼板制作成型材的結構，由于重量較輕，抗震效果好，符合我國大力發(fā)展綠色建筑的要求，受到了很多建筑師的青睞，特別是這種建筑結構有著(zhù)得天獨厚的優(yōu)勢，給企業(yè)帶來(lái)更高的安全性能和經(jīng)濟效益。目前我國各行各業(yè)都開(kāi)始加大對大跨度門(mén)式剛架輕鋼廠(chǎng)房的應用，使用成熟的鋼結構技術(shù)，將信息化、智能化、人性化與其相結合，致使大跨度門(mén)式剛架輕鋼廠(chǎng)房的發(fā)展前景更為明朗。目前適用于大跨度門(mén)式剛架輕鋼廠(chǎng)房的規程為《門(mén)式剛架輕型房屋鋼結構技術(shù)規程》，在規程中詳細規定了剛架的跨度不能超過(guò)36m，整體房屋高度在4～9m，房屋整體的剛度結構設備應進(jìn)一步加強。

　　3、大跨度門(mén)式剛架廠(chǎng)房設計要點(diǎn)

　　3.1、節省成本，合理布置結構

　　在正常情況下，大跨度門(mén)式剛架廠(chǎng)房一般會(huì )根據實(shí)際建筑的使用情況和工藝要求來(lái)確定，通常會(huì )采用9～35m，跨度在20～30m，有著(zhù)最高的性?xún)r(jià)比。剛架的用鋼量一般要根據其間距的大小而定，但吊車(chē)梁用鋼量會(huì )隨剛架間距的增大而增加，對照以往的施工經(jīng)驗，可以發(fā)現用無(wú)橋式吊車(chē)5～8m并與跨度相匹配，大跨度往往采用大柱距，在3～5m最為適合，如果使用10t以上的吊車(chē)或較大的懸掛荷載時(shí)柱距在6m左右。

　　平均的門(mén)式剛架高度在4～9m，而且橋式吊車(chē)不超過(guò)12m，屋面的坡路在1/8～21/1，屋面排水滿(mǎn)足生產(chǎn)要求，盡量取坡度的最小值，可以有效減少風(fēng)荷載，節省建筑材料，如果風(fēng)荷載不是很大，房屋高度不高時(shí)可以適當地減少剛架的用鋼量，在剛架中間柱可采用兩端均為鉸接的方式。

　　如果廠(chǎng)房的建筑設計跨度不是很大，可以采用單脊雙坡的形式，在其他條件都滿(mǎn)足的情況下，在房脊兩側各需一根檁條，多一根房脊就需要多一根檁條，同時(shí)也要增加室內排水溝的用料，避免出現刮風(fēng)下雨的情況，導致廠(chǎng)房積水積雪，增加廠(chǎng)房的荷載，如果負載過(guò)大會(huì )滲漏到廠(chǎng)房當中，給企業(yè)造成影響，如果廠(chǎng)房的跨度大，可以通過(guò)位移控制設計，采用雙坡增加剛架的用鋼量。因此，從節省成本、增加經(jīng)濟效益的角度來(lái)講，可以采用多脊多坡的方式。

　　3.2、構件截面設計

　　要充分發(fā)揮材料的作用，根據大跨度門(mén)式剛架的結構設計，節省用鋼材料，一般會(huì )采用變截面的梁柱，通過(guò)改變截面的高度，必要時(shí)改變腹板厚度的方式。當有橋式吊車(chē)時(shí)柱采用等截面構件，屋面荷載較輕，鋼梁跨度大，工字形截面在受彎構件中以受剪為主。門(mén)式剛架則考慮，充分利用板件屈曲后的強度，當截面不滿(mǎn)足要求時(shí)，需要優(yōu)先加厚翼緣版，可取得較好的經(jīng)濟效果。設計中也可以簡(jiǎn)化門(mén)式剛架的柱腳結構，減輕基礎要求，進(jìn)一步壓縮建筑造價(jià)，如果有橋式吊車(chē)，并且側向剛度有嚴格要求時(shí)，柱腳則應該設計為鋼接。

　　3.3、支撐結構的布置與構造

　　大跨度門(mén)式框架的支撐體系，包括剛性系桿、柱間支撐和橫向支撐。整個(gè)知識體系可以保障剛架的整體穩定性，并且可以把縱向水平荷載傳遞到基礎。在設置柱間支撐時(shí)，可同時(shí)設置房蓋的橫向支撐，形成幾何不變體系，在剛架轉折處設置剛性系桿。如果廠(chǎng)房的柱較高，而且沒(méi)有吊車(chē)可根據支撐的夾角設置雙層柱間支撐，保持支撐與水面夾角在30°～60°，以吊車(chē)做縱向系桿設置，上下兩層柱間支撐，不設置下層支撐，以減少吊車(chē)梁的溫度應力。一旦上述高度采用十字形柱間支撐的角度少于30°時(shí)，上柱支撐可采用人字形或W形支撐。柱間支撐在無(wú)吊車(chē)廠(chǎng)房?jì)�，可采用張緊裝置的十字交叉圓鋼支撐，有5t以上吊車(chē)時(shí)，柱間支撐應采用型鋼支撐，設置屋蓋縱向支撐提高吊車(chē)梁的側向剛度。

　　3.4、隅撐的設置

　　在建造時(shí)，要考慮到剛架橫梁有可能受壓，必須在受壓兩側布置軸承作為橫梁的側向支撐。在實(shí)際的建設過(guò)程當中，往往會(huì )以隅撐作為鋼梁平面外的支點(diǎn)來(lái)減小鋼梁的壓力，提高整體建筑結構的穩定性，適當減少支撐長(cháng)度，增加內力。在施工中通過(guò)設置隅撐，確保安裝精密度一般每隔1根檁條設置1道隅撐，中間的間隔為2～4m，進(jìn)行隅撐設計時(shí)也要注意以下幾點(diǎn)問(wèn)題：

　　第一，如果鋼梁截面較大時(shí)，應按固定規程精確算出隅撐的強度。

　　第二，與隅撐相接的檁條厚度不易太薄，如果低于2mm將無(wú)法起到對鋼梁的支撐效果，所以，也需要提前算出檁條局部的承壓能力。

　　第三，關(guān)于設置隅撐的鋼柱外計算長(cháng)度是否可以按間距來(lái)測量，目前尚存在爭議，在沒(méi)有經(jīng)驗的情況下，建議取隅撐間距的1.1倍[1]。

　　3.5、大跨度門(mén)式剛架端板連接設計

　　為了提高施工的便利性，所常使用的剛架跨度為15～36m，采用運輸加工分段進(jìn)行的方式到現場(chǎng)進(jìn)行拼接安裝，在安裝過(guò)程當中涉及端板結構連接特點(diǎn)設計的內容，其中端板連接是整個(gè)節點(diǎn)連接設計中性?xún)r(jià)比最高的方式，廣泛應用在大跨度輕型門(mén)式剛架中，與翼緣拼接和常用的腹板拼接方式相比，端板連接更能夠降低材料的成本，而且能增加整體構造的穩固性，現場(chǎng)拼接的方式也較為方便。端板拼接有3種形式，分別為豎放、斜放和橫放。端板連接也考驗其承受的彎矩和剪力，按最大應力設計，采用高強度螺栓，端板連接螺栓應呈對稱(chēng)布置，不宜少于2排。端板的厚度也不能小于1cm，采用全熔透對接焊縫的技術(shù)，將翼緣與端板之間進(jìn)行焊縫，確保焊接的質(zhì)量。

　　3.6、屋面活荷載取值

　　目前，市面上所使用的大跨度門(mén)式剛架設計結構，主要是根據相關(guān)的設計規范內容進(jìn)行制作，經(jīng)過(guò)調查發(fā)現鋼結構設計規范當中對活荷載的規定為0.5kN/m2，但是如果構件的荷載面積更大，可乘折減系數0.6。大跨度門(mén)式剛架符合這種條件，取活荷載數為0.3kN/m2。

　　國內外對此數據有了較大的差異，國外的該房屋設計中需要考慮到0.15～0.5kN/m2的附加荷載，但在我國的設計內容當中并沒(méi)有此類(lèi)的描述。所以有些廠(chǎng)房框架的柱梁太細，克扣負載，如果遇到大風(fēng)等惡劣天氣有可能會(huì )超出負載額度，很容易使廠(chǎng)房出現安全問(wèn)題，因此，在建造大跨度門(mén)式剛架時(shí)一定要注重房屋的活荷載取值，不能一味地克扣荷載，保障廠(chǎng)房的穩定性。

　　3.7、需計算好合理的跨度

　　跨度問(wèn)題在很大程度上影響著(zhù)廠(chǎng)房結構的穩定性，由于不同生產(chǎn)流程的工藝在使用的時(shí)候可能有很大的差距，因此有些企業(yè)甚至希望能夠根據自己的使用要求來(lái)合理配置廠(chǎng)房形式與大小。這種情況下需要提前計算哪一種跨度能夠幫助企業(yè)節省成本，盡可能地滿(mǎn)足生產(chǎn)工藝要求，根據房屋的高度確定合理的跨度，首先需要計算梁高和荷載。確定2項數值后，適當加大跨度剛架的用鋼量，但整體的造價(jià)會(huì )較低，能進(jìn)一步節省空間，所以帶來(lái)的綜合效果非常好，通過(guò)計算，發(fā)現如果房檐過(guò)高跨度過(guò)大，采用中間設置搖擺柱的方式，鋼量較單跨剛架能節省20%左右，因此，在設計的時(shí)候應該選用較為經(jīng)濟的跨度[2]。

　　3.8、剛架間距的確定

　　房?jì)r(jià)的間距與房屋荷載跨度等因素相關(guān)，選用較大的間距會(huì )發(fā)現檁條的用鋼量不經(jīng)濟。為符合規范要求，剛架柱的間距在6～9m最為適合。

　　3.9、柱腳的抗風(fēng)措施

　　在實(shí)際的工程當中，偶爾會(huì )聽(tīng)說(shuō)在大風(fēng)時(shí)會(huì )把剛架柱子連根拔起，其實(shí)最主要的原因并不是由于荷載計算錯誤，而是在支撐柱間時(shí)忘記考慮支撐傳給柱腳的力。尤其是房屋的縱向尺度較小，只涉及少量的柱間來(lái)抵抗風(fēng)荷載，支撐會(huì )給柱腳帶來(lái)很大的拉力，如果柱腳沒(méi)有可靠的固定措施，很有可能會(huì )連根拔起，因此在容易刮大風(fēng)的地區，要額外注意柱腳的抗風(fēng)措施，如在柱腳設置描栓端部設描版等[3]。

　　3.10、防火設計方面

　　眾所周知，大跨度門(mén)式剛架雖然有很多的優(yōu)點(diǎn)，但是對火災的防護性能較差，尤其是廠(chǎng)房的溫度變化較大時(shí)，內部的屈曲強度和彈性模量都會(huì )隨著(zhù)溫度的升高而降低。如突發(fā)火災，溫度的急速上升會(huì )使廠(chǎng)房的鋼結構失去自身的承受能力，從而導致廠(chǎng)房的坍塌，為了能夠提高鋼結構在高溫下的穩定性，有必要對鋼結構采取保護措施。需要對火災的危險類(lèi)別進(jìn)行劃分，全體的設計人員確定門(mén)式剛架，輕鋼廠(chǎng)房的防火等級，同時(shí)根據我國的規范和防護要求，確保鋼構件的質(zhì)量，在最大限度上避免高溫給鋼結構帶來(lái)的負面影響。同時(shí)也可以采用在鋼結構表面涂防火材料的措施，提高鋼結構廠(chǎng)房的防火性能。除此之外，鋼結構的設計更要從大局出發(fā)，多角度地考慮好設計工作，如按國家規范要求，設置疏散電梯安全出口，以便突遇火災時(shí)，廠(chǎng)房?jì)鹊墓ぷ魅藛T可以在最短的時(shí)間內緊急撤離，避免企業(yè)的經(jīng)濟損失，保證工作人員的人身安全。

　　3.11、防水設計方面

　　大跨度門(mén)式剛架廠(chǎng)房所需要的材料是金屬彩鋼板，雖然很美觀(guān)但是防水問(wèn)題也一直存在，做好防水設計是建筑大跨度門(mén)式剛架廠(chǎng)房的必要工作。由于金屬彩鋼板自身的熱系數較大，當接觸到的外界環(huán)境發(fā)生較大的溫度變化時(shí)，會(huì )產(chǎn)生一定的溫差變化，溫度變化會(huì )收縮彩鋼板，從而使接口處產(chǎn)生位移誤差，因此極容易出現漏水問(wèn)題，在彩鋼板的接口處是漏水問(wèn)題的高發(fā)區域。鋼結構體系中，鋼結構本身容易受到溫度變化，風(fēng)荷載等外力的作用容易產(chǎn)生形變，支點(diǎn)連接處也容易產(chǎn)生漏水隱患。特殊部位由于材料的銜接不同，受到溫度變化產(chǎn)生的應力不同步，需要及時(shí)修補漏水隱患。對于金屬彩鋼板的防水設計，要采用以導為主、以堵為輔的方式，重視整個(gè)設計的施工過(guò)程，將防水工程作為一個(gè)系統工程來(lái)做。在設計階段要考慮到大跨度門(mén)式剛架廠(chǎng)房的坡度、坡長(cháng)、構件等諸多因素，科學(xué)地采用彩鋼板的規格。設計合理的截面和充足的落水點(diǎn)，出具詳細的防水構造措施，從理論上減少漏水的可能性。施工過(guò)程當中，施工人員也應該對設計進(jìn)行改良，并且在施工中監督施工環(huán)節，一旦發(fā)現問(wèn)題要及時(shí)地整改，做好驗收工作，記錄房屋淋水試驗，嚴格把控施工質(zhì)量。即使在驗收之后也應該定期進(jìn)行檢修，確定沒(méi)有任何的漏水隱患后才可投入使用[4]。

　　3.12、計算剛架的側移內力

　　現階段，計算內力的過(guò)程中可用的方法是有很多的，在門(mén)式變截面剛架結構的內力計算過(guò)程中通常運用彈性分析法，雖然通過(guò)其他的計算方法也可以得到所需的參數，但是計算的基礎精準度沒(méi)有彈性分析法的精準度要高。另外，塑性分析法也是一種常用的方法，但是這種方法僅僅用在剛架擁有全部等截面的鋼柱內力計算過(guò)程中。在具體的計算過(guò)程中，通常是運用單元桿系有限元的方式，計算所需要的參數相對來(lái)說(shuō)是比較復雜的，在地震過(guò)程中所產(chǎn)生的效應作用可以利用該方法進(jìn)行確定。同時(shí)，根據不同的荷載情況確定內力結果。在具體分析過(guò)程中，要確定不同荷載的具體組合情況，組合不同所造成的內力結果也是有很大差距的。在計算過(guò)程中，盡量找出截面受控的內力組合，將截面的位置控制在筑底連接柱頂以及跨梁的截面上。最后，側移內力的影響因素相對來(lái)說(shuō)是比較多的，因此，在計算過(guò)程中必須要確定哪些因素是主要的影響因素，哪些是次要的影響因素，由于在計算的過(guò)程中通常是運用彈性分析法來(lái)確定，所以在具體的計算過(guò)程中僅需要獲取標準荷載的數值，雖然其他的一些數據也會(huì )對最終的結果造成一定的影響，如分項荷載的系數，但是由于該系數的復雜程度比較高，所以在計算過(guò)程中，一般不考慮它的影響。剛架側移內力的計算分析結果對于剛架結構的建設是非常重要的，在后期的搭建過(guò)程中，還需要根據測移的具體數值來(lái)選擇相應的建設位置，因此，必須要重視該過(guò)程。

　　4、結語(yǔ)

　　總而言之，由于我國的鋼結構企業(yè)發(fā)展較晚，在實(shí)際設計當中對很多的施工細節可能要經(jīng)過(guò)多次的運算才能確定，再加上很多的工作人員施工經(jīng)驗不豐富，導致施工效果不理想，整體的結構穩定性不高，所以需要設計人員進(jìn)一步學(xué)習鋼結構的知識，改變設計觀(guān)念，對現在所存在的問(wèn)題進(jìn)行完善，確保提高工程的設計質(zhì)量，推動(dòng)我國門(mén)式剛架新型鋼結構的進(jìn)一步發(fā)展。

　　參考文獻

　　[1]梁匯溪大跨度[J式剛架斜梁塑性承載力應用研究[D]沈陽(yáng):沈陽(yáng)大學(xué),2017.

　　[2]張博.大跨度門(mén)式剛架結構設計與分析[D]邯鄲河北工程大學(xué),2014.

　　[3]董超超大跨度[J式剛架抗風(fēng)優(yōu)化設計研究[D].廣州:廣州大學(xué),2012.

　　[4]潘哲霖大跨度輕鋼廠(chǎng)房結構設計[J].浙江建筑,2011,28(03):19-21.

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