摘要：随着现代科学技术水平的不断提高，给现代建筑业的快速发展提供了有利条件。门式钢架轻型房屋钢结构具有施工速度快、体重轻、适用范围广等特点，在各类建筑结构中良好发挥。现阶段，各大建筑工程施工中，门式钢架根据其结构类型可以分为：单跨、双跨、多跨、带挑檐、以及带毗屋钢架等。尤其作为单层厂房建设中的一种常用结构形式，门式钢架结构起着十分关键的作用。
关键词：轻型钢结构；厂房；设计
随着经济的高度发展以及科技的持续进步，传统的混凝土结构厂房因为施工成本高，施工难度大而备受人们所诟病。而轻型钢结构厂房的应用则满足了工业厂房功能需求。为了做好轻型钢结构厂房的施工，设计是其中必不可少的关键环节。轻型钢结构厂房涉及到诸多的要点环节，需要设计工作者兼顾到各个层面。门式钢架轻型钢结构是梁柱采用刚性连接方式的一种单层钢结构，在运用中有着结构简单、受力合理、施工方便、便于加工制作等特点，因而在建筑工程施工中得到广泛应用。
一、轻钢结构厂房的特点
1、采用轻型围护结构。由于钢结构厂房采用彩色涂层的压型钢板和夹芯金属板，以其自重轻，保温隔热效果好，安装速度快，外表美观、简洁的优点，已经取代传统厂房的砌体围护墙体，成为轻钢结构厂房不可缺少的围护材料。
2、构件截面尺寸较小，可充分的利用建筑空间，且系超静定结构，可充分发挥材料的强度。层高与柱网尺寸大。相对多层民用建筑，轻钢结构厂房根据工艺要求，层高比较大，一般为6—10m。轻钢厂房内部空间大，柱距多为6-12m，有时达18m。
3、施工周期短，可异地搬迁，重复使用。与传统的钢筋混凝土厂房相比，轻型钢结构厂房的设计、生产、施工趋于一体化，加之现场无焊接，无湿作业，这些都有利于缩短周期，加快资金流通。
二、轻型钢结构厂房的组成构件形式
屋盖结构由刚架梁、檩条、屋盖支撑、拉条组成；墙架结构由刚架柱、墙檩、柱间支撑和拉条组成。
檩条。檩条的形式主要有实腹式、空腹式和桁架式等。一般应优先选用冷弯薄壁型钢檩条。檩条按部位区分为墙面檩条和屋面檩条。
刚架。刚架有实腹式和格构式，而实腹式刚架多属于普通钢结构。实腹刚架刚度大，便于设置悬挂吊车和长途运输，构件规格少，安装方便。可以有效地利用刚架的高度，降低房屋的高度，建筑外观简洁美观，是轻钢结构房屋应用较多的一种结构形式。实腹式刚架的横截面一般为工字形；格构式的横截面为矩形或三角形。按结构选材分，有普通型钢、薄壁型钢、钢管、钢板焊接I字钢或高频焊接H型钢。按几何形状分，有双坡门架、单坡门架、折线形门架。按支承情况分，有铰接柱脚刚架和刚接柱脚刚架。
三、轻型门式钢架厂房结构设计
该钢结构厂房采用轻型门式刚架结构体系; 厂房主体钢结构设计合理使用年限为50年;抗震设防烈度为八度;地震分组为第一组;建筑抗震设防类别为丙类,结构安全等级为二级;场地类别为Ⅱ类。1、
1、柱网布置。由于本厂房荷载较小, 故选用质量较轻、工业化程度较高、施工周期短、结构形式较简单的轻型门式刚架结构。确定柱距应该与跨度相协调,跨度较大可以扩大柱网,这样可以满足厂房的通用性,扩大生产面积,节约用地,加快建设速度,提高吊车的服务范围。因此本厂房采用21m的跨度,柱距7.5m。
2、轻钢厂房构件设计。构件设计时首先是选择材料, 为了施工时工程管理方便通常主结构使用单一钢种,但从经济角度考虑又会选取不同强度钢材的组合截面。设计实践表明, 当构件强度起控制作用时, 适宜选取Q345,当稳定控制时则适宜选取Q235。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆但实践经验表明采用软件进行构件设计时,要注意以下一些问题:软件在做构件的截面验算时, 计算长度系数的取定有时会不符合规范的规定,特别是对于节点连接情况复杂或变截面的构件,结构师应该逐个检查.对于构件强度不满足时, 一般会加大组成截面的板件厚度,如抗弯不满足加大翼缘厚度, 抗剪不满足加大腹板厚度。对于变形超限, 通常不应加大板件厚度, 而应加大截面的高度, 这样设计就比较经济。
3、轻钢厂房节点设计。连接节点的设计是轻型钢结构厂房设计重要步骤,在结构分析前,应该对钢结构节点的形式预先确定, 应避免最终设计的节点与结构分析模型中使用的形式不完全一致。在设计时根据传力特性不同, 节点分刚接、铰接以及半刚接。连接的不同对结构影响较大, 例如刚接节点虽然承受弯矩但不会产生较大转动,不符合结构分析中的假定,会造成计算数据的变形小于实际工程变形, 因此合理地选取节点连接方式是一个关键问题。节点设计必须考虑安装螺栓、现场焊接等的施工空间及构件吊装顺序等。构件运到现场无法安装是初学者长犯的错误。此外, 还应尽可能使工人能方便的进行现场定位与临时固定。另外,节点设计还应考虑制造厂的工艺水平,如钢管连接节点的相贯线的切口需要数控机床等设备才能完成。
4、轻钢厂房防水设计。对于防水设计是轻型钢结构厂房屋面设计的关键, 对一些关键的位置进行处理, 将会对轻型钢结构厂房防水达到事半功倍的功效。结合工程实践经验,总结了一些关于钢结构厂房防水处理设计措施:纵向搭接缝: 这是存在于屋面因板材单位长度不够造成的搭接缝。处理方法是采用25cm宽的OFAN防水系统对板缝进行覆盖,对于老旧屋面的原 防水层, 需清除。横向搭接缝:这是老旧板型的屋面及新型屋面板在边缘位置锁口不好也存在此类问题,通常处理方法是采用10cm宽的防水层覆盖。屋面的风机底座、排风口、透气窗等设备根部。首先要确保需要防水处理的部位排水通畅,如易留存积水,要对屋面板进行改造后再做防水。通常很多施工单位在处理这些部位时, 会增设一些挡水板(泛水),但我们发现,有很多都设计的不合理,起反作用, 甚至在雨停后的相当长的一段时间雨水都会存留在里面, 从而腐蚀设施及屋面板。通常产生漏水的这些屋面设施, 有些是因为其根部的迎水面在两条波峰之间雨水大时, 排水不畅, 加之采用的一些繁杂 的防水材料存在一些微孔、接缝、裂缝等原因。我们建议裁减掉迎水面设施根部20cm范围内屋面板隆起的波峰。屋脊盖板两侧。通常漏水原因是由于屋面板卷起高度不够,盖板封盖不到位, 盖板固定不好。穿过屋面管口的根部OFAN防水系统在处理屋面上各种大小复杂管口方面具备绝对的优势。通常采用橡胶盖片处理的大型管口,在其橡胶层的上口、下口及侧边封口这三处,无疑又自然形成了三道接缝。我们采用的OFAN防水系统是在液态状况下进行施工,全干后形成整体无接缝的、于管道及屋面板紧密结合的柔性防水层。门式钢架轻型结构厂房在建筑设计中还要考虑到钢结构屋面的防水问题。通过对其进行综合分析，对关键位置进行及时地处理，以保证厂房建筑的质量。尤其是在纵向和横向搭接缝处、屋面螺钉和紧固件处、屋脊盖板两侧以及屋面的排水天沟区域等，都需要在设计的相关节点处选择合理的处理措施。
总之，加强对门式钢架轻型钢结构厂房的科学设计，充分地考虑各个环节中的设置要点，从而保障建筑工程的安全和工程的质量。因此，厂房在实际建设中，应该立足于实际位置和特点，合理地选用建筑材料，理性地选择保护措施，以保证厂房建设的顺利竣工。
参考文献：
[1] 王元清, 袁英战. 门式刚架轻型钢结构工业厂房基础设计与研究[J]. 建筑结构,2014(04):20-22.
[2] 王慧萍, 金晓兰. 设置重载吊车的单层钢结构厂房结构设计[J]. 钢结构,2014(12)12.
[3] 杨 欢. 门式刚架轻型房屋钢结构厂房的加固设计思路研究[J]. 四川水泥,2014(08)35.
[4] 杨海军, 张瑞青. 门式刚架轻型钢结构厂房设计中的几个构造问题[J]. 河北建筑工程学院学报,2013(02)2.
论文作者:刘冬冬1,孙东明2
论文发表刊物:《防护工程》2019年第1期
论文发表时间:2019/5/9
标签：结构论文; 厂房论文; 屋面论文; 节点论文; 构件论文; 檩条论文; 钢架论文; 《防护工程》2019年第1期论文;