门式钢架的设计问题

轻型钢结构是国内外目前应用和发展速度最快的新型结构形式，广泛应用于工业、居住和公共建筑，具有施工速度快、建筑造型美观、钢材用量少、造价低廉等优势，而门式刚架结构体系作为轻型钢结构的一种结构形式，在我国更是大量涌现。近几年来，随着我国彩色钢板产量的增加和焊接 H 型钢的出现，门式刚架更是发展迅猛，我国建成此类结构工程已达 800 多万平方米，而且每年以约 100 多万平方米的速度增加。目前，门式刚架从设计、制作到安装我弘毅集团已形成完全一体化，通过多年来的工程实践，在门式刚架设计与应用方面积累了一点有益经验。
一． 屋面活荷载取值
门式刚架结构设计的主要依据为《钢结构设计规范》（ GB17-88 ），《冷弯薄壁型钢结构技术规范》（ GB18-87 ）和《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》（ CECS102 ： 98 ），对于屋面结构，《钢结构设计规范》规定活荷载为 0.5KN/m2 ，但构件的荷载面积大于 60 m2 的可乘折减系数 0.6, 门式刚架符合此条件，活荷载取为 0.3KN/ m2,

二． 合理跨度的确定
不同的生产工艺流程和使用功能在很大程度上决定着厂房跨度，有的业主甚至要求轻钢生产厂家根据自己的使用功能，确定较为经济的跨度。在尽可能满足生产工艺和使用功能上，应根据房屋的高度确定合理的跨度。一般情况下，当柱高、荷载一定时，适当加大跨度，刚架的用钢量增加不太明显，但节省空间，基础造价低，综合效益较为可观。通过大量计算发现，当檐高 6m 、柱距为 7.5m ，荷载情况完全一致下，跨度在 18-30m 之间的刚架单位用钢量（ Q235-B ）为 18-28kg/ m2 ，当跨度在 21-48m 之间的刚架单位用钢量为 25-40kg/ m2 ，当檐高为 12m 、跨度超过 48m 时宜采用多跨刚架（中间设置摇摆柱），其用钢量较单跨刚架节约 18% 左右，因此设计门式刚架时应根据具体要求选择较为经济的跨度，不宜盲目追求大跨度。
三． 刚架最优间距的确定
刚架的间距与刚架的跨度、屋面荷载、檩条形式等因素有关，当刚架跨度较小时，选用较大的间距，会增加檩条的用钢量是不经济的。刚架规范规定，刚架柱距宜为 6m ， 7.5m ， 9m ，最大可采用 12m 。经过大量计算发现，随着柱距的增大，刚架的用钢量是逐渐下降的，但当柱距增大到一定数值后，刚架用钢量随着柱距的增大下降的幅度较为平缓，而其他如檩条、吊车梁、墙梁的用钢量会随着柱距的增大而增大，就房屋的总用钢量而言，随着柱距的增大先下降而后又上升。因此，在一定条件下，门式刚架存在着一最优间距，

四． 柱脚的抗风措施
在工程实例中，有的刚架在大风时柱子被拔起，其主要原因不是刚架计算失误，而是设计柱间支撑时未考虑支撑传给柱脚的力，尤其是房屋纵向尺寸较小时，只设置少量柱间支撑来抵抗纵向风荷载，支撑传给柱脚的拉力很大，若柱脚没有采取可靠的抗拔措施，很可能将柱子拔起，因此，在风荷载较大的地区刚架柱受拉时，在柱脚应考虑抗拔构造，如锚栓端部设锚板等。
总结
轻型门式刚架结构具有造价低、重量轻、安装方便、施工周期短等优点，在工业厂房中得到较为广泛的应用。但是，我国轻钢结构毕竟起步较晚，在理论与实践中与国外尚有很大差距，在实际工程设计中，由于门架变截面件的截面尺寸需要经过多次试算才能确定，加之目前设计人员的设计经验还不够丰富，杆件截面的选择也不尽合理，容易造成整体结构各杆件应力不均，不仅经济指标不够理想，而且整体结构的安全度也不高，为了安全、经济地设计门式刚架，还需要设计人员进一步研究我们的设计观念和存在问题，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。