机械工业勘察设计研究院有限公司 陕西省西安市 710043
摘要：随着经济发展，建筑业有了长足的进步。在工业建筑中，门式钢架结构被广泛使用。门式钢架结构具有以下特点：①抗震性能好，比其他的结构抗震性能要提高很多，②重量轻，强度高，轻钢门型钢架结构自重为31kg/m2左右，约为普通钢筋混凝土结构的1/2。重量轻的特性将降低基础的造价；强度高的特性决定了适用于大跨度，大柱网，增大了使用面积。③钢结构可拆卸利用，对环境的污染小，有利于环保。④主要钢构件工厂化，施工的速度快，有助于建筑产业化的发展。
关键词：门式钢架；优势；应用研究
引言：我国钢结构已经发展很多年，特别是近些年来发展日趋完善。轻型门式钢架钢结构因为其自身具有的特点而受到工业厂房施工的普遍应用，本文重点对其进行研究。
1门式钢架概述
在我国建筑行业发展过程中，随着技术的进步，可以使用的建筑材料也在不断的增多。钢架结构作为一种以钢材为原料的结构体系，在现在的建筑中有较多的应用。其中门式钢架应用的范围更为广泛。门式钢架结构最早起源于美国，到目前已经经历了近一个世纪的发展。这是一种较为传统的结构体系，由多个部分组成，包括钢架斜梁、钢架柱、系杆、山墙骨架、支撑以及檩条等。每个部分在具体的建筑中，根据设计的要求可以采用具有不同性能的钢材，但是必须满足建筑的最低要求，这样才能保证建筑物整体的结构性能。在经济发展速度不断加快，建筑的过程中也更加追求速度和效率，这就为门式钢架的发展提供了更为广阔的市场。在不断的发展过程中，门式钢架也经历了不断的修改和调整，到目前形成了一个较为标准、完善的结构体系。在不断的发展中形成了更加优质的性能，使其更具有市场竞争力。
2门式钢架的优势
2.1施工速度快，减少时间成本
门式钢架在使用的过程中，最为突出的一个优势就是可以提升施工的速度，节约施工的时间，减少成本。门式钢架建筑工程只需要根据不同部件的位置进行合理的柱状和固定，就可以完成基本的工程，不像混凝土结构需要较长时间的冷却和凝固，这就大大缩短了工程需要的时间，节省了建筑成本。同时，门式钢架在搭建的过程中，可以支持多人在不同的位置同时施工，这对于时间较为紧迫的工程来说是一个巨大的优势，可以节约时间成本。
2.2门式钢架标准化程度较高
门式钢架在经过了近百年的发展后，形成了较为统一的标准。门式钢构部件的生产标准化程度较高是一个主要的优势，这不仅仅有利于建筑的质量保证，同时可以提高搭建的速度。通过长时间发展的检验，在现阶段门式钢架结构部件已经具备了流水线生产的条件。在提高生产速度的同时，产品的精度也得到了有效的控制，检验合格率大大提升。这也是促进门式钢架在未来激励的市场竞争中取得优势的有利条件。
2.3自身优势能够满足企业对厂房的需求
随着经济发展速度的提高，企业的发展能力也在不断地提升，随之对生产条件的要求也在提高。门式钢架厂房因其建筑材料自身的优势，可以更好地满足新时期企业对厂房的要求。门式钢架的厂房不仅仅在建筑过程中具有时间较短的优势，在使用的过程中，与传统的混凝土结构相比较，其更加的干净，便于清洁。同时，门式钢架结构建筑材料的占地面积较小。在同样面积的土地上，它可以有效的减少建筑材料对土地的占用，扩大厂房的空间，提高土地的利用率。
2.4门式钢架性能好，结构优
与其他的钢架结构相比较，门式钢架的性能更好，结构也更优。在门式钢架结构中，在主要骨架及钢架柱的基础上，可以采用斜梁等部件增强结构的稳定性，同时又可以减少其他部件的使用。门式钢架的性能不仅仅与其所使用的材料有关，同时也受到结构设计的影响。虽然这种门式结构在美观程度上可能不具有较高的价值，但是在稳定性方面却具有不可替代的位置。这种看起来较为简单的结构，在一定程度上增大了视觉空间，扩大了感受面积，这对于密集程度较高的工程来说有重要的意义。
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3门式钢架钢结构设计应用
3.1柱网设计要求
厂房门式钢架钢结构设计首先应当按照生产工艺要求对柱网施工进行确定，尽量达到生产使用的要求，根据实际情况对钢架的跨度、高度以及设计实践确定柱网，在设计门式钢架柱网时获得以下结论：在完整一致的荷载情况下，檀高度是6米，柱距离是7米半，钢架单位跨度距离范围是18米到30米之间，钢用量大概是18到28kg/m2，当单位钢架跨度间距离大概是21到48米时，钢用量是在25到40kg/m2，厂房高度是12米，跨度达到48米以上时一般可用多跨类型钢架，相较于单跨类型钢架要节省18%的用钢量，因此门式钢架钢结构设计时应当按照实际情况选择经济型跨度，不适合盲目性的选择较大跨度。对于设计门式钢架钢结构来说，最重要的部门就是用钢量。
3.2作用门式钢架钢结构荷载值
作用于门式钢架钢结构的荷载一般包括：竖向与水平向的荷载、地震荷载。因为轻型钢结构具有较轻的自重，因此地震产生的反应也比较轻，针对这点来说抗震效果是很好的。
3.3计算钢架侧移内力
3.3.1计算内力方法
针对门式变截面钢架结构来说，利用弹性分析法对各种内力实施确定，塑性分析法的使用仅在钢架拥有全部等截面钢柱时。门式钢架变截面计算内力一般利用单元杆系有限元方法。地震产生的效应作用可以利用剪力底部方法实施确定。按照荷载不同的组合情况分析内力结果，找出截面受控的内力组合，将截面的位置控制在柱底连接柱顶以及梁跨中的截面。
3.3.2计算侧移的方法
门式钢架变截面柱顶产生的侧移应当利用弹性分析确定，计算过程中获取标准荷载值，对于分享荷载系数不需要考虑。
3.4设置拉条、檩条和撑杆
3.4.1设置檩条
檩条是属于弯双向结构构件，对其内力实施分析应当按照两个型心主轴截面计算弯矩。设计过程中，应计算檩条的强度、整体性稳固与变形情况。设计檩条过程时，需要对檩条的薄壁冷弯构件，板件受压与压弯的宽度比例，受力产生时应保持的屈曲，计算强度时应合理利用的有效宽度实施控制，对于原来截面需消弱。与此同时计算强度时应采用净断面，可以考虑使用消弱钉孔。
3.4.2拉条设计
拉条设置与否取决于檩条在侧向上的刚度，对于H型轻型钢的较大侧向刚度以及桁架式空间檩条通常不会设置拉条。针对刚度比较差的侧向实腹式与桁架平面式檩条，为了能够减少安装应用檩条过程中产生的侧向变形，保持整体性的稳固，通常将拉条设置在檩条之间，作为侧向上的支撑点。当檩条具有的跨度在4米之内时，可以根据计算最终结果判定拉条设置与否，当檩条具有的跨度在4米之外时，在跨中檩条适合设置一道拉条。
3.4.3撑杆设计
撑杆檩条的重要作用是对天窗缺口与檐檩位置向上或向下边檩弯曲侧向。撑杆具有的长细比例根据压杆的实际要求，可以使用方钢管、角钢制作，撑杆位置，应同时设计斜拉条。
结语：
总之，随着更多的技术和新型材料的应用，我国的建筑业迎来了新的发展时期。打破传统建筑材料的束缚，大胆的应用具有较为优质性能的新材料以及新的结构形式是建筑业不断进步的表现。门式钢架，在现阶段的发展中有着较为广泛的应用，这与其自身的优良性能和施工优势有着密切的联系。在未来的发展过程中，随着人们建筑理念的改变以及施工技术的提高，门式钢架将会被应用到越来越广阔的范围，使其先进性和积极作用得到更大的发挥。
参考文献：
[1]王晓波.浅谈门式钢架轻型钢结构工业厂房的结构设计与研究[J].建筑与预算,2017(08).
[2]尹国盛.工业钢结构厂房结构设计重点问题研究[J].绿色环保建材,2016(12).
[3]石华君.门式钢结构厂房的施工方法及质量控制[J].科技创新导报,2016(08).
论文作者:蔺佼
论文发表刊物:《防护工程》2018年第36期
论文发表时间:2019/4/8
标签：钢架论文; 檩条论文; 结构论文; 截面论文; 荷载论文; 钢结构论文; 跨度论文; 《防护工程》2018年第36期论文;