轻型门式刚架设计经验总结

张 雷 高 炜 冯军和

1唐山博汇工程技术有限公司 唐山 063000

2唐山研山小学 唐山 063000

正文：

0 引言

在2015年至2017年期间，京唐港，曹妃甸，芦台，汉沽等沿海地区建设了一批京津外迁项目。这些项目地处不同抗震设防烈度区且受沿海风荷载影响。在实际设计过程中，设计工作者发现并解决很多问题。文章总结了一些设计经验，以供对轻型门式刚架钢结构厂房设计参考。

1 受压板件宽厚比超限处理

轻型门式刚架钢结构在较小跨度情况下，门架梁的实际使用截面较小，即采用较窄较薄的翼缘，高度较小的梁即可满足使用要求。但是为了满足屋面檩条的安装要求，常常需要将梁翼缘加宽。最后导致计算结果中梁翼缘宽厚比不满足规范限值要求。《门式刚架轻型房屋钢结构技术规范》GB51022-2015(简称门规)中第3.4.1条第2款：构件中受压板件的宽厚比不应大于现行国家标准《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB50018规定的宽厚比限值；主刚架构件受压板件中，工字型截面构件受压翼缘板自由外伸宽度b与其厚度t之比，不应大于15。当受压板件的局部稳定临界应力低于钢材屈服强度时，应按实际应力验算板件的稳定性或采用有效宽度计算构件的有效截面，并验算构件的强度和稳定。所以，工程计算需要采用Q235-B材质钢梁H500×150×6×6，此时应力比0.95。当为了满足檩条安装时，需要加宽翼缘采用H500×200×6×6，软件计算结果中显示翼缘宽厚比为16.16，超过限值15。但采用H500×200×6×6型号的钢梁应力比为0.80，即应力才达到235×0.85=188mm2。按受压构件局部稳定临界应力代入15中得到限值16.77，H500×200×6×6受压翼缘宽厚比16.16小于限值16.77。我们可以不再考虑软件计算结果。

2 屋面檩条计算及拉条布置方式的调节

轻钢屋面系统中，屋面檩条的计算包括：抗弯

强度计算，抗剪计算，整体稳定性计算，挠度计算，其中整体稳定性计算对控制檩条截面起主要作用，而整体稳定计算的影响因素是屋面板型式及拉条

布置方式。如果屋面板采用压型钢板，且采用自攻螺钉与檩条牢固连接，则认为屋面板能有效约束檩条受压翼缘，阻止檩条侧向失稳和扭转，可不对檩条进行整体稳定计算。如果屋面板采用锁扣型式与檩条连接，则屋面板不能约束檩条翼缘，要对檩条进行整体稳定计算。

在沿海地区，基本风压较大，在恒载+风吸力作用下，檩条下翼缘容易受压失稳，在恒载+活载作用下，檩条上翼缘受压失稳。所以，在不同屋面板布置情况下，我们通过调整拉条布置型式，如图1至图3，来满足檩条稳定性要求，见表1。

图1 单层拉条布置型式一

图2 单层拉条布置型式二

图3 双层拉条

不同屋面型式的拉条调节 表1

3 隅撑设置规则的应用

门规第3.4.3条第2款，在檐口或中柱的两侧三个檩距范围内，每道檩条处屋面梁均应布置双侧隅撑；边柱的檐口墙檩处均应双侧设置隅撑；

此条在实际工程中的应用：对于中间榀刚架，檐口附近的屋面檩条三个檩距范围内，在屋面梁上对应檩条位置均设置双侧隅撑，多跨门架中间榀的中柱两侧各三个屋面檩距范围内，屋面梁上对应檩条位置均设双侧隅撑，门架梁的其余位置，隔一道檩条设一道双侧隅撑。中间榀刚架的边柱檐口处，在钢柱对应的墙檩位置设双侧隅撑；

对于边榀刚架，旧的工程做法是在屋面斜梁对应的檩条处设置单侧隅撑，研究表明单侧隅撑对屋面斜梁施加了侧向推力，有潜在危害，故在本文的几个工程中，边榀刚架屋面梁不设隅撑。

4 轻钢门架厂房用钢量统计

文章中涉及的几个工程均建在沿海地区，抗震设防烈度为7度和8度，设计基本地震加速度从0.15g～0.3g。通过实际计算，发现随着抗震设防烈度的提高，门式刚架轻型房屋在地震作用下的用钢量没有太大增加。说明影响柱底铰接型门式刚架的用钢量的主要因素还是恒活荷载及风荷载。另外本文的工程中，在门架柱半层高不影响人员车辆通行的高度处（一般在4.5m）设置薄壁圆钢管作为减小柱平面外计算长度的系杆，可降低刚架的综合用钢量。文章统计出30m左右的跨度，7～8m柱距的门式刚架用钢量为18～22Kg/m2。

5 结论

在数个工程设计实例背景下，文章总结了屋面檩条拉条布置、隅撑布置、受压板件宽厚比调整、门架柱间设置系杆减小平面外计算长度等经验；统计了沿海不同抗震设防烈度区轻钢门架厂房用钢量。为今后的轻钢设计工作提供参考。