浅谈门式刚架轻型房屋钢结构

【摘 要】本文简要介绍门式刚架轻型房屋钢结构的组成、技术特点、结构形式和布置

【关键词】刚架；檩条；屋盖支撑；柱间支撑；系杆

1 门式刚架轻型房屋钢结构的组成：

主要由四大部分组成：

主结构――刚架，吊车梁；

次结构――檩条，墙架柱及抗风柱；

支撑结构――屋盖支撑，柱间支撑，系杆；

围护结构――屋面（屋面板、采光板、通风器等），墙面（墙板、门、窗等）

2 门式刚架轻型房屋钢结构的技术特点：

与传统的单层房屋相比，这种结构有如下一些特点：

2.1 轻。

2.2 采用压型钢板作围护面板（屋面板，墙面板）将产生对结构有利的蒙皮效应，从而提高刚架结构的整体刚度，有效减小结构的实际位移。

2.3 刚架采用变截面，基本上按弯矩图形的变化以及施工方便来改变腹板高度和厚度以及翼缘尺寸，充分做到材尽其用。

2.4 由于刚架构件轻，可以采用平板柱脚以及考虑这种平板柱脚对刚架柱的嵌固作用，支撑也可以做得很轻便。

2.5 结构构件可全部在工厂制作，工业化程度高。

2.6 构件单元之间用端板连接，延性好，加之自重轻以及屋面蒙皮作用，对抗震有利。

由以上特点，这种结构体系用钢省，造价低，制作简便，安装快捷，施工周期短，商品化程度高，而且其适用性广，造型美观，在建筑市场上具有很强的竞争力。但因其轻，对于风载较大或者房屋较高时，必须特别注意风载作用下的连接设计与施工。

3 结构形式和布置

3.1 CECS102:2002不推荐多脊多坡

图（一）中作了多脊多坡与单脊双坡房屋的比较，显然，在其它条件都相同的情况下，屋脊两侧各需一根檩条，而内天沟两侧亦各需一根檩条，因此，多一个屋脊就需要多一根檩条；多一个内天沟也需要多一根檩条，同时也增加内天沟和落水管、室内排水沟的用料，设置内天沟还容易因积水、积雪而加大荷载，甚至导致渗漏。如果因为室内排水沟淤塞需要疏通，还将影响正常使用，多脊多坡不等高刚架上述问题更严重，应尽可能不采用。不过，当跨度较大，由位移控制设计时，可能要增加刚架的用钢量，此时还是以多脊多坡可能较为有利。

3.2 中柱采用摇摆柱的数量限制

风荷载不很大且房屋并不特别高时，为减少刚架用钢量，多跨刚架中间柱可采用两端均为铰接的摇摆柱，但两根与梁刚接的柱之间摆柱的数量不宜超过三根，见图（二）。

3.3 刚架的合理间距

刚架的用钢量一般说来随其间距的增大而减小，但吊车梁、檩条、墙梁的用钢量则随刚架间距的增大而增大。对于无桥式吊车的单层门式刚架轻型房屋，刚架间距以6m~9m为宜；当没有悬挂荷载或悬挂荷载不挂在檩条上，或采用高频焊接轻型H型钢檩条，或采用格构式檩条时，刚架间距可做到12m，此时侧墙宜设墙架柱；通常，大跨度刚架宜采用大间距，跨度与间距的比一般以3.5~5为宜。对于有10吨以上吊车或较大的悬挂荷载的单层门式刚架轻型房屋，刚架间距以6m为宜。

3.4 檩条

门式刚架中多采用实腹式檩条，有普通型钢和冷弯薄壁型钢两种，其截面形式如图（三）所示。

（a）热轧槽钢檩条

（b）热轧工字钢檩条

（c）高频焊接轻型H型钢檩条

（d）冷弯薄壁卷边槽钢檩条

（e）冷弯薄壁直卷边Z型檩条

（f）冷弯薄壁斜卷边Z型檩条

门式刚架轻型房屋钢结构中常用的为后三种实腹式檩条。

檩条是作为受弯构件承受屋盖板传来的荷载，檩条的结构型式主要有三种：简支梁模式、连续梁模式、多跨静定梁模式。近几年在各大工程中应用比较广泛的为连续梁模式，连续梁模式比简支梁模式能节约钢材10%左右。

檩条的稳定问题主要靠屋面板和拉条对其形成侧向约束，从而防止其弯扭失稳。拉条设置原则为：檩条的跨度小于4m时，可不设拉条；当其跨度大于4m不大于6m时，可仅在跨中设一道拉条；当其跨度大于6m不大于9m时，可在跨度三分点处各设一道拉条；当其跨度大于9m时，可沿跨度均匀布置三道拉条。另外，在檐口及屋脊处需同时设置斜拉条和撑杆。

3.5 支撑

门式刚架轻型房屋钢结构的支撑，可采用带张紧装置的十字交叉圆钢支撑。圆钢与构件的夹角应在30°～60°范围内，宜接近45°。当设有起重量不小于5吨的桥式吊车时，柱间采用型钢支撑，且在温度区段端部吊车梁以下不宜设置柱间刚性支撑。当不允许设置交叉柱间支撑时，可设置其它形式的支撑；当不允许设置任何支撑时，可设置纵向刚架。在设置柱间支撑的开间，同时设置屋盖横向支撑，以组成几何不变体系。

参考文献

[1]冷弯薄壁型钢结构技术规范（GB50018-2002） 2003.

[2]门式刚架轻型房屋钢结构技术规程（CECS102：2002） 2003.

[3]钢结构设计手册（上册）（第三版） 2006.7.