门式刚架轻型房屋钢结构基础设计与技术应用

谈云翔

【摘要】经济全球化的不断深化，大量新技术、新工艺涌入国内。建筑工程作为国民经济增长的支柱型产业，门式刚架轻型房屋钢结构应用愈加广泛，为全面推动建筑工程事业发展，确保结构合理性，必须重视其设计与施工作业。为此，本文主要对门式刚架轻型房屋钢结构基础设计、技术应用进行了分析与探究，以期有效提升工程建设的整体质量。

【关键词】门式刚架轻型房屋钢结构；基础设计；设计原则；技术应用；墙架构件设计

自上个世纪80年代起，门式刚架轻型房屋钢结构在我国建筑工程施工中得到了广泛的应用。门式刚架轻型房屋钢结构是指以轻型焊接H形钢（等截面或变截面）、热轧H型钢（等截面）或冷弯薄壁型钢等组成的实腹式门式刚架或格构式门式刚架作为主要承重骨架，其擦条、墙梁可选取冷弯薄壁型钢；屋面、墙面可选取压型金属板；保温隔热材料可选取聚苯乙烯泡沫塑料、硬质聚氨酷泡沫塑料、岩棉等，并进行支撑设置的一种轻型房屋结构体系。现阶段，一般选取焊接H形变截面构件作为门式刚架梁与柱，选取刚接作为单跨刚架梁柱节点，选取刚接与铰接结合的方式应用于多跨刚架梁柱节点，可选取刚接、铰接的方式应用于柱脚和基础。与传统钢筋混凝土结构相比，门式刚架轻型房屋钢结构的优势为柱网布置灵活、围护结构质量轻、抗震性能良好、工业化程度高及经济效益高。将该结构应用于工程建设中，可有效提升工程质量，推动建筑行业高速发展。

一、门式刚架轻型房屋钢结构基础设计

1、设计原则

以概率理论为前提作为门式刚架轻型房屋钢结构设计的极限状态设计法，根据分项系统设计表达式进行计算。并遵循承载能力极限状态、正常使用极限状态进行门式刚架轻型房屋钢结构承重构件设计。

如选取承载能力极限状态进行结构构件设计，需严格遵循《建筑结构荷载规范》相关要求，可选取荷载效应基本组合与偶然组合。在抗震设防区域，需遵循《建筑抗震设计规范》相关要求进行门式刚架轻型房屋钢结构设计，要求其必须符合以下公式：

其中，地震作用考虑分析状态下，荷载与地震作用效应组合设计值由SE表示；

承载力抗震调整系数则由表示。同时，需按照表1所示，确定承载力抗震调整系数。

表1 承载力抗震调整系数

2、基础设计

墙架构件设计：通常选取卷边槽形、Z形冷弯薄壁型钢作为轻型墙体结构墙梁。可选取简支、连续构件的方式设计墙梁，并在刚架柱上支承其2端。如墙梁具备相应竖向承载力及墙板落地或紧密连接墙板时，无需进行中间柱设置，并要对其自重产生的弯矩、剪力等进行充分考虑。如具有条形窗或较高房屋时，其具备较大墙梁跨度，则可依据墙架柱数量进行准确计算。如墙板与墙梁自身重量需墙梁承受，则需对双向弯曲状况加以考虑。

当4到6米为墙梁跨度，可将拉条设置于跨中位置；如跨度在6米以上，需将拉条分别设置于跨间三分点位置。通常将斜拉条设置于最上层墙梁位置，以此向承重柱、墙架柱等位置传递拉力。根据工程具体情况，墙板材料可选取轻质材料，如彩色镀锌或镀铝锌压型钢板、夹心压型复合板等。要求墙板处于落地状态，并连接基础。

支撑构件设计：根据拉杆原理，对门式刚架轻型房屋钢结构内交叉支撑与柔性系杆进行合理设计，选取压杆方式进行非交叉支撑内受压杆件、刚性系杆设计。按照纵向风荷载及支撑于柱顶的水平架对刚架斜梁上横向水平支撑内力进行计算，通常交叉支撑无法进行压杆受力计算。

屋面板与墙板设计：压型钢板为建筑屋面、墙面最常用的材料，选取预涂层彩色钢板进行压型钢板的制作，0.4到1毫米为其厚度。严格遵循《冷弯薄壁型钢结构技术规程》相关要求计算、构造压型钢板。

二、门式刚架轻型房屋钢结构基础施工技术应用

1、施工准备

交验完工基础是工程建设的重点，应对预埋地脚螺栓相关内容重点复核检查，如轴线位置、中心标高与预埋长度等。并将十字轴线在基础上弹出，支承面、支座与地脚螺栓位置等的误差需控制在允许范围内。同时钢柱脚下方支承构造需与施工规定相符，在钢板填垫中，要求每次控制在3块以下，如有空隙存在于钢柱脚底板面和基础间，需浇筑细石混凝土，确保其密实度符合施工要求。

检查与核对现场构件、配件质量，要求图纸、装箱单、实物具有一致性。复核完成后，如构件存有损坏，需做好修复工作，确保安装工作的科学性、合理性。

2、构件就位

选取加长平板运输车（5吨）向安装位置运送立柱、梁等构件，按照构件刚度在吊装过程中做好防变形措施。

3、吊装结构

（1）吊装起重。质量、安全与速度快为安装工作的要求，为确保施工质量，应按照工程施工情况合理选择吊装设备。通常选取23米臂长的16吨汽车进行吊装施工。

（2）安装高强度螺栓。调整好结构构件中心位置后，可及时安装高强度螺栓，以便于施工为主选取其穿入方向，要求其方向具有一致性。高强度螺栓与副组装连接时，螺母有圆台面的一边需朝向垫圈倒角一边。高强度螺栓安装过程中，禁止向螺栓强行穿入。如无法自由穿入，可选取铰刀对此孔进行修整，完成修整的孔径，相比螺栓直径需多出20%以上。为避免板缝内落入铁屑，孔洞修整时，4周螺栓需在铰孔前全部固定，扩孔时则禁止使用气割。固定螺栓通常分为2次，初次固定时，螺栓预拉力需控制在1/2左右，二次固定拧紧时必须达到预拉力标准值。

4、墙板施工

首先，墙板就位。先拆箱，再向安装地点运输各个部位的墙板，遵循一定顺序由上向下合理放置。

其次，打眼。根据檩条高低顺序在叠放好的墙板上打孔，应确保其尺寸等同于墙面檩条位置。指派施工技术人员进行检查，引眼过程中需对打孔距离加以重视，确保整个螺钉能够均匀分布。为体现墙面整体美观性，可在同一直线上钉钉子，板底需水平放置，测量时可选取水平仪等相关设备，随后将底线弹出，以此便于安装。同时，通过木方支撑全部檩条，确保其具有良好垂直性。

再次，墙板安装。墙板安装过程中，可在泛水位置放置一块木片，厚度为3毫米，固定样板后在将木片撤除，这样能够充分体现安装墙板的美观性。每进行5块板安装后，需利用垂线、经纬仪进行测量，避免墙体歪斜或锯齿形出现于下口位置。

最后，门窗框施工。以屋架窗框作为安装门窗框的标准，按照窗框高度、宽度切割墙板，同时应对现有垂直度与水平位置加以重视，门窗框泛水上下接口安装时，缝隙允许宽度为1毫米，防水处理时通常选取密胶施工。作为整个建筑外观的主要构成部分，阴阳角泛水安装时严禁弯据问题，需做好接头处理工作，安装阴阳角泛水是否合理直接影响着工程建设的整体性。

5、顶板施工

完成外墙板施工后，可进行外顶板施工。首先进行保温层铺设，选取订书钉对保温层纵向联接加以固定，拉直、拉紧作业需在屋面进行。如保温棉损坏需立即补贴，一般可选取单面胶带等材料。随后进行第一块顶板铺设，按照图纸需求，在屋面板上固定待邮防水垫圈的自攻螺钉。施工中檐口位置需拉钢锁绳，以此确保屋面檐口出口的统一性。每进行5块板安装需进行一次测量，工具为卷尺，以此保证板具有相同宽度。施工完成后，需将屋面杂物清理干净，避免对屋面面板面层造成严重损伤。屋面板安装施工顺序如图所示。

图1 屋面板安装施工顺序

三、结束语

综上所述，伴随社会主义市场经济发展速度的不断提升，我国建筑工程事业也得到了极大的发展。为有效解决施工问题，满足工程建设要求。必须重视结构选择及施工方式的应用。在确保门式刚架轻型房屋钢结构基础设计合理的前提下，可通过规范施工流程，提升施工技术应用水平，实现工程建设的社会效益与经济效益。

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