门式刚架厂房设计优化分析

段海燕

摘 要：伴随着当前社会经济的发展，我国在工业领域的设备生产及应用上都取得了较大的成就，用于产品生产的工业厂房内部结构设计就逐渐成为社会各界的关注重点。一般来讲，产品的具体生产特点、技术工艺等是主要的工业厂房设计结构构成，使用的也通常是钢结构形式的，其中，门式钢架厂房应用最为普遍，相对其他结构具有一定程度上的使用优势。鉴于此，本文对钢结构门式刚架厂房设计中常见问题进行分析，通过阐述实际的作业工序着手，提出了几项设计要点。此次研究的主要目的是为了更好的提升现今钢结构门式刚架厂房设计的质量。

关键词：门式钢架；厂房结构；注意事项；优化对策

1 前言

伴随着我国高层建筑、大型厂房等建筑项目的增加，由于钢结构产品质量本身具备坚硬、坚固等优势，所以钢产量也随之增加。在此基础上，实际工程中应用范畴最广泛的就是钢结构门式钢架厂房，该种结构下的厂房受到诸多工业生产企业青睐的另外以后总因素还在于其具备周期短、投资少的特点。但是，由于部分工厂的施工实际水平优劣不等，在设计期间也存在一定程度上的质量问题以及资源浪费的问题。基于此，针对钢结构门式刚架厂房设计中常见问题进行分析探讨相当有必要。

2 门式刚架结构设计注意事项

（1）由于门式钢架结构的构件面外抗弯刚度、抗扭刚度较小，结构整体刚度较弱，因此，结构设计时，为避免在其运输或者安装的过程中，发生过大变形，应考虑采用必要的保护措施。

（2）重视屋面各种支撑体系设置，合理处理墙面板、屋面板与结构构件的连接，保证建筑物的整体稳定性。

（3）其组成构件多为轻质材料，物理性能较差，制作、安装、运输过程一定做好防护工作。

（4）尽量避免钢结构长期裸露产生锈蚀现象，影响钢结构构件承载力。

（5）当结构计算已经考虑梁柱腹板屈曲后强度时，塑性设计不适用门式钢架结构。

（6）设计过程要考虑自然因素的不利影响，如风载，雪载等。

3 门式刚架结构设计的优化对策

3.1 选择最优化截面

实腹式梁与柱是门式钢架最常应用的，其中，梁柱的截面变化主要取决于内力的变化，截面的储存也通常由挠度大小进行控制，与其强度并无关系。腋梁是横梁的最佳选择，在楔形柱的截面构成上，最小截面高度的二到三倍是最大截面高度数据值。进行施工建筑不需吊车参与的轻型钢结构厂房时。必须将柱截面与梁截面之间的关系协调成功，并在此间利用梁、柱截面之间的关系协调调整过程实现节约钢材料成本的目标。另外一方面，如果出现钢架截面被变形情况严重影响时，可以利用刚架柱与梁截面之间的连接处调整程序，将实际用钢量的最小数据值计算出来。为了实现界截面最优化的目的，通常会应用“穷竭方法”，该方法的应用过程中，能够计算出实际的截面优化数据计算次数和钢构件数量之间的关系是在多变量因素的影响下，按照指数关系的比例进行增长的。工程设计人员进行具体的结构形式设计完成后，是通过构件的内力大小变化来进行截面大小以及尺寸的相应调整最优化的截面。该种最优化方法主要具备计算量相对比较小、确保构件平面外的稳定性问题的优势。

计算工作中的计算工作量少，是指可以进行人工性质的最优截面优化范畴干预，提升最优面积数据值的效率。其中，剪力主要由腹板来承受，弯距力由翼缘来抵抗，未出现振动荷载的前提下，构件的实际稳定性以及强度都由腹板的屈趋强度决定，进而把窄且高的构件截面设计完成。一般情况下，最小截面高度的四十五至五十倍是正常的跨度取值，截面的宽是高度的1/3或者1/5。

此外，为了保证实际设计完成的构件整体具备一定的可靠性、稳定性，将刚性系杆安装于厂房屋脊以及柱顶上的设计时，纵向设计的内容主要包括横向支撑与竖向支撑，其中横向支撑是指屋面的横向水平支撑，竖向支撑是指圆钢的十字交叉。檀条刚度合格的前提下，并且檀条可靠的连接到屋面时，大部分施工设计人员会用型钢檀条作为钢性系杆来使用，提升构建的稳定性。

3.2 选择最优化梁柱节点

通常情况下，梁柱节点在轻型门式刚架房钢结构中的连接方式会采用端板连接方式。端板相接方式中，又被分化為三种形式，分别是端板的竖放、斜放以及平放三种，而每种放置形式再次细分之后，就主要具备两种设计方法。

第一，在计算期间，主要利用物理学科中的理学知识展开力学分析，进行说明刚度连接小是平齐式端板连接方式的主要使用原因，该种方法不能够满足实际设计中的刚性节点需求。与其端板平齐式相比较，外伸形式下的端板节点受力能力较为科学合理，载荷力也比较高。

第二，经过繁复的计算过后，可以知道，在设计应力的对比中，端板竖放节点较大，节点中处于相接位置的弯矩、剪力都比较强，由此可见，必然会致使与其相互对应的形变力随之不断变大，端板竖放节点上的刚度会与端板平放上的节点刚度差距值减小，轴向压力变大的同时剪力减小。该种形势下下的设计方案使用过程中的好处会作用于梁柱节点，同时节点牢固性能也比较好，形变发生几率有效降低。在端板斜放式与端板平放式、端板竖放式相比较，其在梁柱截面上的节点刚度较大，但是该种方法在实际的厂房构建过程中对于操作人员的技术要求极高，故而使用频率较低。为了达到降少结构出现形变的发生几率，进而将节点的刚度进行提高，通常会在实际的设计施工中使用端板外伸式中的平放形式以及竖放形式。

3.3 选择合理的柱距

在我国的厂房结构设计中，柱距模数通常被设置为三米，参考依据主要来自于工业厂房中预制钢筋混凝土的模制数。以综合经济视角来看能够发现，柱距的合理性对于整体工程设计的成功影响十分重大。由于钢量使用的多少是设计好坏的一个重要标准，柱距的大小又决定着钢材料的使用量，所以两者之间息息相关。在传统的设计工作中，预制钢筋混凝土是主要的施工材料，而现代设计中主要使用轻质的层面材料，并与轻型墙体材料结合。该种设计施工方式极大程度的进行了工业厂房施工改革，将之前的基深、盖重、柱粗等问题一一解决，运用新模数化柱距降低钢量标准。另外在工业生产厂房的实际工作中，钢材料的使用量通常会与钢材的规格、品种以及标准化的程度有关。实际施工期间，经过多种因素的影响，不得不运用非标准型的构件、材料致使钢材料的使用量大大增长，进导致构件的实际参数值超出柱距模数。基于此，增强柱距模数的科学合理性，将钢结构门式刚架厂房设计工作面向专业、标准方向发展，还亟待深入研究。

4 结语

综合全文论述来讲，在进行钢结构门式刚架厂房设计工作的开展期间，必须做到每一个设计环节的详细关注，做到精准把握设计细节，从基础上保障本次设计的科学合理性，进而将厂房的最大运行效用发挥出来，最终为企业的生产经营带去更大的助力。望此次研究的内容能为实际钢结构门式刚架厂房建筑质量提升带来帮助。

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