摘要：随着国民经济的迅速发展，我国钢结构建筑的发展十分迅速，钢结构房屋的设计已成为我国设计工作的主要内容之一。其中，门式刚架轻型钢结构具有环保、造价低、重量轻、安装方便、施工周期短、适合较大跨度等优点，因此，在工业厂房中已得到了较广泛的应用。门式刚架更是发展迅猛，但是，我国轻钢结构起步较晚，工程经验不足，实际工程设计中，荷载的正确取值影响结构的安全性和结构的经济性，所以还需要设计人员进一步研究我们设计中的荷载取值问题，确保工程的设计质量，推动门式刚架轻型钢结构的进一步发展。
本文总结了门式刚架轻型钢结构房屋设计中常见的荷载取值问题，分析了荷载取值对门式刚架轻型钢结构房屋设计的影响，仅供设计参考。
关键词：门式刚架轻型钢结构；荷载取值，
1.引言
门式刚架的荷载与其组合的计算应参照现行《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）、《建筑抗震设计规范》（GB 50011-2010）进行。由于门式刚架作用荷载类型较少，满荷载概率相对较高，计算时应注意荷载参数和组合的合理与正确取值。
对于门式刚架轻型钢结构而言采用的设计荷载包括永久荷载、竖向可变荷载、温度作用和地震作用.
2. 永久荷载
永久荷载包括结构自重和悬挂或建筑设施荷载。
2.1结构自重
结构自重包括屋面板、墙板、檩条、支撑、刚架梁柱及连接等构件配件的自重。
初步计算时，应仔细查看建筑图中标明的做法，计算结构自重。
屋面板和墙面板取值不能偏小或者漏算。屋面板可能会采用夹芯双层压型钢板，里面有附加檩条，计算不能按单层板重量采用。
在实际应用中，檩条自重计算时，须考虑檩条局部加密区的自重和局部加强区檩条自重，如某工程边跨檩条加密，计算时边跨区域少考虑了一半的檩条荷载，对计算结果有较大影响。
2.2悬挂或建筑设施荷载
悬挂或建筑设施荷载，包括吊顶、管线、天窗、风机、喷淋、门窗的重量。
CECS102第3.2.1条规定“悬挂荷载应按实际情况取用”，这主要针对房屋可能在屋面钢梁或檩条下悬挂设备、管道或吊顶等附近荷载。工业厂房中管道荷载特别多，须仔细理清楚公共专业荷载，不能漏算或者少算。
3. 可变荷载
可变荷载包括雪荷载、屋面活荷载、屋面积灰荷载和风荷载。
3.1 雪荷载
按照现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB 50009规定门式刚架轻型钢结构基本雪压按100年重现期取值。
北方天气寒冷，冬天有积雪堆积和结冰现象，而门刚房屋构件截面小，重量轻，仅依靠隅撑来保证主刚架的侧向稳定，遇到百年不遇的积雪荷载即使檩条发生问题，也将影响到整个结构的安全性。部分多雪地方，地方规定门式刚架雪荷载按2倍基本雪荷载考虑。除了要按规范要求考虑雪荷载的不均匀分布现象外，还应考虑檐口挂冰现象，考虑相应的荷载及构造上做相应的加强。
对门式刚架高低跨处、多脊多跨的内天沟处，房屋突出处及女儿墙部位，应注意积雪的不均匀分布的不利影响，特别是檩条的计算容易漏考虑此部分的积雪荷载。工程项目中，多在此些部分加密檩条间距。
3.2屋面活荷载
当采用压型钢板轻型屋面时，屋面竖向活荷载的标准值（按水平投影面积计算）应取0.5KN/m2，（注：当刚架仅有一个可变荷载且受荷水平投影面积超过60m2时，对刚架屋面竖向均布活荷载的标准值应取为0.3 KN/m2，但是遇到超载情况，就要出安全问题。设计时可适当提高至0.5kN/m2。故最终还是取值不上人屋面的活荷载为0.5kN/m2为安全）。通常情况下每榀刚架能满足受荷面积>60m2，活荷载可取0.3kN/m2.
活荷载常见取值问题：
1）檩条活荷载取值偏小。
GB51022-2015第4.1.3“对承受荷载水平投影面积大于60M2的刚架构件，刚架屋面竖向均布活荷载的标准值可取不小于为0.3kN/m2”这是针对刚架的，不适用于檩条。若计算檩条按0.3kN/m2的话，对檩条的安全性有很大的影响。
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2）边跨刚架活荷载取值偏小。
通常情况下在计算刚架边榀时，由于受力面积减少了一半或者更多，不满足投影面积大于60m2的条件，活荷载取值若仍按0.3kN/m2取值造成边榀活荷载偏小。边榀刚架需根据其受荷面积确定其活荷载。
3）若存在两个或者两个以上可变荷载并计入荷载组合系数参与组合时，即使屋面投影面积大于60m2活荷载仍应取0.5kN/m2。如刚架上作用有悬挂式吊车作为活荷载输入计算时，活荷载应取0.5 kN/m2。当积灰荷载与活荷载组合时，活荷载也应当取0.5 kN/m2。
根据多年的经验来看，屋面如采用连续檩条，第一支座的支座内力大于其他内支座，屋面荷载首先是作用与屋面板通过檩条穿到钢梁上。连续檩条第一支座处的那榀刚架所承受的荷载应均大于其他内支座处。在刚架计算时，应考虑此荷载分配.
3.3屋面积灰荷载
设计生产中有大量排灰的厂房及邻近建筑时，须考虑积灰荷载。现实计算中容易漏算积灰荷载。积灰荷载应与雪荷载或不上人的屋面均布活荷载两者中的较大值同时考虑。
3.4 风荷载
门式刚架钢结构自重较轻，对风荷载非常敏感。风荷载的取值对门式刚架有很大的影响。
1）当门式刚架屋面坡度角α≤10°，屋面平均高度≤10m，房屋高宽比≤1，且檐口高度≤房屋最小水平尺寸时，风荷载值得计算可按《门式刚架轻型房屋钢结构技术规范》（GB51022-2015）附录A计算。此时基本风压按《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）取值，但应乘以修正系数1.05.
2）按1）取规定计算风荷载时，横向刚架两侧墙面风压体系系数的代数和不宜小于1.2（不论是否分区、是否封闭）
3）所有不符合1）条规定的门式刚架，其风荷载值按《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）规定计算。计算时风振系数ßz取为1.计算封闭建筑的墙梁与抗风柱时，风荷载体型系数宜取+1.0或-1.0。
风荷载计算时，最容易忽视的是，边榀和第二榀的风荷载体系系数。刚架计算须区分端区和中间区域不同的体系系数，围护结构也应该考虑边缘地带、中间地带及角部不同的体型系数。计算时常常会忽视这些采用体系系数较小的中间区，导致端部、角部区域的构件偏小不安全。其次还要注意端部或者边缘带的范围，有时候边缘带宽度会大于柱距，容易导致该范围内的结构构件风荷载计算偏小、，与事实不符合导致结构安全问题。刚架计算中还容易漏算悬挑构件和屋面女儿墙风荷载，计算时须手动加入荷载。
3.4 吊车荷载
门式刚架房屋由于板件薄构件轻，刚度相对较弱，故《门式刚架轻型房屋钢结构技术规范》（GB51022-2015）1.0.2条对吊车的工作级别和吊车吨位作了一定的限制。充分考虑了吊车荷载引起的竖向和水平效应关系到使用期间吊车的运行状态及刚架所应具有的抗侧具有的抗侧刚度。
1）桥（梁）式吊车或悬挂吊车的竖向荷载应按吊车的不利位置取值。吊车荷载的动力系数仅对直接作用的构件（吊车梁等）考虑，计算刚架时，可不考虑。
2）对桥式吊车应考虑纵向和水平荷载作用，对手动吊车及电动葫芦（包括以电动葫芦作小车的单梁吊车、悬挂吊车等）不考虑其水平荷载作用。
3.5地震作用
1）当设防烈度较高并当房屋跨度很大、高度很高，或宽度方向有多排摇摆柱时，可按《建筑抗震设计规范》进行水平地震作用效应下刚架横向或竖向地震作用组合下的验算。计算时，阻尼比可取为0.05.
2）对抗震烈度为6、7度地区的以压型钢板围护的铰接柱脚单层门式刚架一般可不进行抗震计算。
在刚架计算时，荷载的取值至关重要。
结束语：
门式刚架轻型钢结构已被越来越多的工程所应用，但是，我国轻钢结构起步较晚，工程经验不足，实际工程设计中，在刚架计算时荷载的取值至关重要。设计人员应重视恒荷载、活荷载、风雪荷载及吊车荷载的取值、受荷面积及作用方向是否合理。同时应正确理解规范和规程中关于荷载方面的各条款的编制背景，以便在设计中正确应用。本文谈到的荷载取值问题，仅供设计人员参考。
参考文献：
[1] 《门式刚架轻型房屋钢结构技术规范》GB51002-2015，北京，中国建筑工业出版社，2015年
[2] 《建筑结构荷载规范》GB 50009-2012，北京，中国建筑工业出版社，2012年
[3]《钢结构设计与计算》，北京，机械工业出版社，2006年
论文作者:杨成林
论文发表刊物:《基层建设》2017年第17期
论文发表时间:2017/10/24
标签：荷载论文; 檩条论文; 屋面论文; 吊车论文; 钢结构论文; 自重论文; 系数论文; 《基层建设》2017年第17期论文;