浅谈门式刚架设计与施工

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摘要：本文总结了门式刚架设计和施工方面需要注意的问题及容易犯得错误，分析了出现问题的原因并给出了解决问题的方法。

关键词：门式刚架 设计 施工

中图分类号：TU 文献标识码：A 文章编号：1007-0745（2013）06-0260-01

引言

轻型钢结构由于其重量轻、施工速度快、节约投资、跨度大等优点而倍受人们喜爱。因此采用这种结构形式的结构越来越多，应用的范围也越来越广泛，几乎覆盖建筑领域的方方面面。门式刚架作为轻钢结构的一种形式也蓬勃发展起来。但如果对设计、施工问题的重视不够，往往容易发生质量事故。事故原因除材料因素外，大部分是设计和施工不当造成的。目前，由于设计水平参差不齐，安装队伍的水平也多种多样，因此在工程中存在的问题也比较多。

1 设计方面

1.1荷载取值

门式刚架屋面结构，包括屋面板和檩条，其活荷载要提高到0.5kN/。《钢结构设计规范》规定不上人屋面的活荷载为0.5kN/，但构件的荷载面积大于60的可乘折减系数0.6。门式刚架一般符合此条件，所以可用0.3kN/，与钢结构设计规范保持一致。现在有的檩条太小，明显有克扣荷载情况，这里应特别注意，决不允许在有限的活荷载中额外削弱。

1.2砼柱钢梁结构

采用钢筋混凝土柱和轻钢斜梁组成的门式刚架结构也很常见，梁柱节点只能为铰接，却有个别现象为斜梁用竖放式端板与砼柱中的预埋螺栓相连，形成刚接，目的是想节省钢材和降低造价。因为混凝土是一种脆性材料，虽然构件可以通过配筋承受弯矩和剪力，但在连接部位，它的抗拉、抗冲切的性能很并，在外力作用下很容易松动和破坏。而且有的设计单位，在门式刚架设计好之后，又根据业主要求将钢柱换成砼柱，而梁截面不变。应当指出，砼柱加钢梁作成排架是可以的，但将刚架的钢柱换成砼柱，而钢梁不变，是不行的。这种铰接斜梁所承受的内力远大于其原设计的刚架承载能力，必然要出现恶性事故。建筑结构是一门科学，如果不按科学办事，是要出工程事故的。

1.3屋面体系和围护结构设计

屋面设计包括檩条、支撑系统、围护结构及屋面采光通风的设计。

檩条计算问题较大。檩要是冷弯薄壁构件，受压板件或压弯板件的宽厚比大，在受力时要屈曲，强度计算应采用有效宽度，对原有截面要减弱，不能象热轧型钢那样全截面有效。设计人员往往忽略强度计算要用净断面，忽略钉孔减弱。这种减弱，一般达到6-15%，对小截面窄翼缘的梁影响较大。刚架整体分析采用的是全截面，如果强度计算不用净截面，实际应力将高于计算值。《规程》3.1.7条规定：“结构构件的受拉强度应按净截面计算，受压强度应按有效截面计算，稳定性应按有效截面计算，变形和各种稳定系数均可按毛截面计算”。

由于压型钢板屋面的特殊性—易漏雨，因此，在屋面通风设计中要尽量将洞口开在屋脊处。如果根据工艺要求必须在坡面上开洞时，要采取严格的防水措施。特别是迎水面，最好选用柔性的防水盖片，尽量避免采用刚性防水，同时做好迎水面的排水设计，使迎水面不积水。

设置屋面檩条之间的拉条是控制檩条侧向失稳的重要措施，门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》 （CECS98∶102）第6. 3.5条规定：当屋面坡度大于1/10，檩条跨度大于4m，宜在檩条间跨中设置拉条；跨度大于6m，宜在檩条跨度三等分处各设置一道拉条，在屋脊处还应设置斜拉条和撑杆。

1.4端板加劲肋的设置

门式刚架横梁与柱的连接有端板竖放、斜放、平放3种方式，端板的厚度由计算确定，但不宜小于12mm。端板过薄，不满足所需要的强度要求，设计中应首先考虑增加端板的厚度。如果增加端板厚度很不经济或者厚度很大时则考虑采用加劲肋。不过采取这种形式一定要注意满足高强螺栓的安装间距要求。高强螺栓的施工大都采用电动扳手，不同规格、不同类别（如大六角型和扭剪型）的高强螺栓所需要的安装间距基本相同，如果间距过小，则不便于使用电动扳手进行操作。

《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》（CECS98∶102）第7.2.5条规定：螺栓中心翼缘板表面的距离应满足拧紧螺栓的施工要求，不宜小于35mm。

1.5 刚架柱脚

门式刚架柱脚有铰接和刚接两种，其中刚接柱脚一般用于有吊车的结构中。由于在门式刚架中，基础除了承受由柱传来的竖向荷载外还要承受风载等产生的水平荷载作用，水平荷载通过柱脚底板与基础混凝土之间的摩擦力传给基础。在铰接柱脚中，在满足基础混凝土端面承压后，有时柱脚与基础之间的摩擦力不足以抵抗由风载产生的水平力而使螺栓受剪，而柱脚螺栓一般不允许承受剪力。因此，有些设计者为增大摩擦力而增大了柱脚底板尺寸，但是增大柱脚底板尺寸不能增大摩擦力。正确的做法是增加抗剪键，抗剪键通常用型钢或钢管制作。

2 施工方面

2.1锚栓不铅直

框架柱柱脚底板水平度差，锚栓不铅直，柱子安装后不在一条直线上，使房屋外观很难着，这种情况不少。锚栓安装应坚持先将底板用下部调整螺栓调平，再用无收缩砂浆二次灌浆填实。

2.2端板连接问题

端板连接的位置是结构的重要部位。由于加工要求不严，而腹板与端板间夹角又大，导致两块端板完全对不上，而用螺栓强行拉在一起，或者端板现场扩孔等，严重影响工程质量。

2.3吊车梁

对于承受动力荷载，尤其是需要验算疲劳的结构，如重级工作制吊车梁，不允许在主结构上随意施焊或引弧打火。对于吊车梁，尤其是行驶重级工作制的吊车梁，有很多严格的构造要求：如横向加劲肋的下端应离开梁的受拉下翼缘；直角角焊缝的斜面不应凸出，应为直线或凹弧等等。一般认为钢结构施焊方便，焊些小零件应该不成问题，其实不然，举例如下：施工时在梁上焊小型吊具等物，或在梁主体上随意用焊条打火，出现不规整焊点，引起疲劳应力集中而开裂。一些看似细小的问题，却可能造成严重后果，因此，不允许在吊车梁主截面上随意施焊，也不允许引弧打火，必要的小焊件，可焊在加劲肋上。

2.4 运输、吊装

轻钢构件在运输和吊装时容易变形，因此要采取措施避免由于运输和吊装的不合理而对构件造成损伤。如钢结构在运输时宜在下方用方木垫起，绑扎牢固，吊装和绑扎时要注意对油漆的保护，并减少构件的倒运次数等。

3 结语

门式刚架结构以其优异的性能得到普及的同时，也暴露了结构易出现的问题和各种潜在的威胁因素，这就要求设计人员及施工人员应该总结过去的经验在设计和施工中要采取一定的措施，以充分发挥门式刚架的优势。

参考文献：

[1]CECS102：2002，门式刚架轻型房屋钢结构技术规程[S].北京：中国计划出版社，2003.

[2]GB50017-2003，钢结构设计规范[S].北京：中国计划出版社，2003.

[3]GB5009-2001（06版）建筑结构荷载规范[S].北京