第４７卷第１期 ２０１０年２月总第１９２期 港工技术 Ｖｏ１．４７ Ｎｏ．１ Ｐｏｒｔ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｆｅｂ．２０１０ Ｔｏｔａｌ １９２ 门式刚架轻型房屋钢结构设计审查要点 范少杰，王正刚 （中交第一航务工程勘察设计院有限公司，天津３００２２２） 摘要：在门式刚架轻型房屋钢结构中，主体结构多采用焊接工字型钢，其特点是：构造简单，传力直接，经济合理，施工方 便，外形美观，便于维修。通过典型案例的分析，主要介绍门式刚架轻型房屋钢结构设计审查的技术要点，并给出若干具体 建议，可供同类工程应用时参考。 关键词：门式刚架；钢结构；设计；审查要点 中图分类号：ＴＵ３９２．１ 文献标志码：Ｂ 文章编号：１００４—９５９２（２０１０）０１—００１７—０３ Ｋｅｙ Ｐｏｉｎｔｓ ｆｏｒ Ｄｅｓｉｇｎ Ｅｘａｍｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｔｅｅｌ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ Ｐｏｒｔａｌ Ｒｉｇｉｄ Ｆｒａｍｅ Ｌｉｇｈｔ Ｂｕｉｌｄｉｎｇ Ｆａｎ Ｓｈａｏｊ ｉｅ，Ｗａｎｇ Ｚｈｅｎｇｇａｎｇ （ＣＣＣＣ Ｆｉｒｓｔ Ｈａｒｂｏｒ Ｃｏｎｓｕｌｔａｎｔｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｔｉａｎｊｉｎ ３００２２２，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｗｅｌｄ Ｉ－ｓｈａｐｅｄ ｓｔｅｅｌ ａｒｅ ｃｏｍｍｏｎｌｙ ｕｓｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ｐｏｒｔａｌ ｆｒａｍｅ ｌｉｇｈｔ ｂｕｉｌｄｉｎｇ．Ｉｔ ｈａｓ ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｓｕｃｈ ａｓ ｔｈｅ ｓｉｍｐｌｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｄｉｒｅｃｔ ｆｏｒｃｅ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ａｎｄ ａｐｐｅａｒａｎｃｅ ｂｅａｕｔｉｆｕ１．Ｉｔ ｉｓ ｒｅａｓｏｎａｂｌｅ ｉｎ ｅｃｏｎｏｍｉｃ，ｃｏｎｖｅｎｉｅｎｔ ｆｏｒ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ．Ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｅｓ ｏｎ ｔｈｅ ｔｙｐｉｃａｌ ｃａｓｅｓ， ｔｈｅ ｋｅｙ ｐｏｉｎｔｓ ｆｏｒ ｅｘａｍｉｎｇ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｓｔｅｅｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ｐｏｒｔａｌ ｆｌａｍｅ ｌｉｇｈｔ ｂｕｉｌｄｉｎｇ ａｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ａｎｄ ｓｅｖｅｒａｌ ｄｅｔａｉｌ ｓｕｇｇｅｓｔｉｏｎｓ ａｒｅ ｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｗｈｉｃｈ ｃａｎ ｂｅ ｕｓｅｄ ａｓ ｔｈｅ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｏｒ ｔｆｈｅ ｓｉｍｉｌａｒ ｐｒｏｊｅｃｔ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｐｏｒｔａｌ ｒｉｇｉｄ ｆｌａｍｅ；ｓｔｅｅｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ；ｄｅｓｉｇｎ；ｋｅｙ ｐｏｉｎｔｓ ｆｏｒ ｅｘａｍｉｎａｔｉｏｎ 自２０世纪９０年代中期以来．轻型门式刚架房 屋钢结构在我国开始流行。１９９８年国内发布了推荐 １．２技术特点 设计可采用变截面．按照弯矩图形的变化及施 工方便来调整腹板高度、厚度和翼缘尺寸，充分发挥 材料的性能。同时，利用板件屈曲后强度理论，按有 效宽度理论和拉力场效应进行强度和稳定计算，使 板件的允许高厚比增大。 由于钢结构的韧性、弹性和延性均较好，加之自 性行业标准ＣＥＣＳ １０２：９８《门式刚架轻型房屋钢结 构技术规程》，才使得这种轻型房屋钢结构广泛应用 于工业厂房、仓库、商业等建筑物，充分发挥了钢结 构材料的优越性。 １ 结构特性 门式刚架轻型房屋钢结构的跨度通常为９～３６ ｍ，高度４．５～９ ｍ，柱距６～９ ｍ。轻型房屋屋面坡度一 般为１／８～１／２０，屋面、墙面均采用冷弯薄壁型钢檩条 和彩色压型钢板，柱脚一般为铰接，刚架的柱顶位移 重轻以及压型钢板的蒙皮作用，对抗震非常有利。钢 结构工业化程度高，现场土建施工量小，工期缩短， 经济效益显著提高。 １．３结构型式 限制为高度的１／５０。 １．１材料特点 门式刚架有实腹式与格构式等结构型式。实腹 式刚架的截面一般为工字形，格构式刚架的截面为 材料强度高、房屋自重轻、外形美观、地基基础 费用低 收稿日期：２００９—０３—２４ 修回日期：２００９—０９—１５ 矩形或三角形。 １．４结构分析 一般轻型钢结构厂房设计，由于变截面的刚架 作者简介：范少杰（１９５９一）男，公司副总工程师，高级工程师，主要从 有可能在几个截面同时或接近同时出现塑性铰，因 此。变截面门式刚架应采用弹性分析方法确定各种 事建筑工程设计工作。 ・１８・ 港工技术 第４７卷 内力和位移．而不宜利用塑性铰出现后的应力重分 布。同时，由于变截面门式刚架构件经常采用较薄的 腹板，截面发展塑性的潜力不大，因此，规定静力计 寸：长Ｘ宽为１３５ ｍ￣４０ ｍ，库内净高度６．９ ｍ，檐口高 度８．３ ｍ，柱距７．５ ｍ，屋面坡度１：８～１：１２。外墙采用 冷弯薄壁型钢墙梁和彩色压型钢板；屋面采用轻型 Ｃ型檩条和带隔热层的彩色压型钢板。为方便流动 算采用弹性分析方法ｌｌＩ ２］。 变截面门式刚架通常按二维结构进行分析．有 机械在库内作业和货物的堆存要求，仓库内不设置 柱子。本工程刚架梁、柱采用焊接工字形变截面楔形 构件。结构材料：刚架梁柱、檩条和墙梁的材质不低 些情况按三维模型分析更精确，特别是建筑物两端 的山墙附近。国内目前一般不考虑应力蒙皮效应．除 非必要且有条件时。 于Ｑ３４５，其余构件可用Ｑ２３５等。 ２．２审查结果 ２典型案例分析 ２．１项目概况 经过对４家投标单位技术文件审查。其技术方 案比较与分析，见表１。 该项目招标技术规格书明确建筑物的主要尺 表１对４家投标单位技术方案的比较与分析 对４家投标单位的技术方案。除符合性检查项目 为１３２ ｍｍ／ｍ和１５６ ｍｍ／ｍ：甲公司柱的楔率为 １０７ ｍｍ／ｍ：丁公司柱的楔率为７８ ｍｍ／ｍ。前２家偏 离ＣＥＣＳ １０２：２００２较多．后２家偏离较少。 ３）乙公司的计算内容与该项目招标技术规格 书较接近。 外，仔细分析和对比投标人的方案和计算书后，认为： １）甲公司的主构截面较合适。且已经按照 ＣＥＣＳ １０２：２００２《门式钢架轻型房屋钢结构技术规 程》口Ｊｆ故了较为完备的系统设计和计算。笔者也对其 主体结构强度和稳定性分别验算。 ２）乙公司和丙公司的主构截面。柱的楔率分别 ４）丁公司的主构截面尺寸也有合理因素，但其 柱的翼缘板件的厚度为１６ ｍｍ，稍厚。 第１期 范少杰，等：门式刚架轻型房屋钢结构设计审查要点 ・ｌ９・ ５）ＣＥＣＳ １０２：２００２中，门式刚架的适宜跨度为 ９～３６ ｍ。为安全计，建议投标人按照ＧＢ ５００１７— ２００３《钢结构设计规范》 ，在不设置纵向加紧肋情 况下．重新验算偏压柱子的强度和稳定。 ２－３对业主工程招标工作的技术性建议 １）如果投标人接受上述意见，则有可能会增加 工程量清单中相关工程量，但是增量有限。 ２）甲公司的技术方案较合适，且已经按照 ＣＥＣＳ １０２：２００２做了较为完备的系统设计和计算。 如果按照上述意见适当改进，可考虑作为施工图设 计的基本方案。 ２．４对中标单位技术方案修改的意见 １）柱脚锚栓应在投标人的设计经过批准后施工。 ２）建议檩条的截面取Ｃ型，如果采用Ｚ型更具 有优越性也可考虑。檩条之间的拉条宜按２道设置， 屋脊处宜增设相应的斜拉条。 ３）彩色压型钢板的涂层应由彩色镀锌改为彩色 镀铝锌。涂层厚度和最少镀锌量应补充完备。 ４）屋盖、柱间支撑宜由３道改为４道，应注意 支撑不要设置在有地面消火栓或有大门的柱间。 ３结语 经过对上述案例的详细分析和比较，并总结多 年来在钢结构设计工作中发现的一些常见问题，供 设计人员参考。 １）钢结构构件不标注防锈和防腐蚀要求，不符 合ＧＢ ５００１７－－２００３（钢结构设计规范》 的规定。钢 结构防锈和防腐蚀采用的涂料、钢材表面的除锈等 级以及对钢结构的构造要求等。应符合ＧＢ ５００４６— ９５（（＿７２业建筑防腐蚀设计规范》『引和ＧＢ ８９２３－－８８（涂 装前钢材表面除锈等级》同的规定，并在设计文件中 注明所要求的钢材除锈等级和涂料（或镀层）及涂 （镀）层厚度。 ２）钢结构柱脚在地面以下部分未包裹，并无其 他防护措施，不符合有关规范的规定。柱脚在地面 以下部分应采用强度等级较低的混凝土包裹（保护 层厚度不应小于５０ ｍｍ），并使混凝土高出地面不 小于１５０ ｍｍ：当柱脚底面在地面以上时。柱脚底面 应高出地面不小于１００ ＩＴｌｍ。包裹柱脚的混凝土也 应满足建筑环境对耐久性的要求。 ３）门式刚架轻型房屋钢结构 ①檩条设计不应忽略验算在风吸力下的作用 的稳定。应注意验算檩条截面在风吸力作用下是否 满足有关规范要求。 ②檩条设计时要提出宜采用热镀锌带钢压制 而成的檩条，并提出镀锌量要求，涂装工程应按规程 的规定要求进行；应对构件的基材种类、表面除锈等 级、涂层结构、涂层厚度、涂装方法、使用状况以及预期 耐蚀寿命等，提出合理的除锈方法和涂装要求。 ③隅撑和檩条（或墙梁）间拉条的设置是保证 整体稳定的重要措施，若工程设计取消，则可能造成 工程隐患。如因特殊原因不设隅撑时．应采取有效措 施保证梁柱翼缘不出现屈曲。并按有关规范的规定 设计。在檐口位置，刚架斜梁与柱内翼缘交接点附近 的檩条和墙梁处，应各设１道隅撑；在斜梁下翼缘受 压区应设置隅撑．如斜梁下翼缘受压区因故不设置 隅撑，则必须采取保证刚架稳定的可靠措施。 ④柱脚底板下如采用剪力键或有空隙，在安装 完成时，应按有关规范的规定要求，对柱脚底板和基 础顶面之间的空间灌浆料填实。底板设计时应考虑 合适的灌浆条件。 ⑤柱脚锚栓在较大风吸力作用下被拔起而导 致房屋倒塌的情况时有发生，其原因是忽视锚栓抗 拔力的验算所致。设计时应按有关规范的规定要求， 进行抗拔计算。 ⑥工字形截面构件腹板的受剪板幅，当腹板高 度变化不超过６０ ｍｍ／ｍ时，可考虑屈曲后强度；当 满足屈曲后强度时，可不设加劲肋；当不满足时，应 按有关规范的规定设置横向加劲肋。 ⑦按有关规范的规定，在多跨刚架局部抽掉中 间柱或边柱处，可布置托梁或托架。但不能忽视在该 区域内布置屋盖水平支撑，否则不利于保证抽柱处 结构刚度的连续性和均匀性。 ⑧在基本风压较大地区，当厂房有５ ｔ以上桥 式吊车时，柱脚应设计为刚性固结。实践证明这样处 理对于抗台风灾害非常有效。 ⑨由于变截面门式刚架柱在平面外刚度弱且 抗扭能力差．为减少吊车纵向制动力对刚架柱的扭 转作用，建议当桥式吊车起重量大于１５ ｔ时，在该 跨的柱列吊车梁顶面处设置纵向水平支撑桁架；当 桥式吊车起重量在５～１０ ｔ时，至少在有下柱支撑的 柱间设置吊车梁顶面处的纵向水平支撑桁架。 参考文献： ［１］ ＧＢ ５０００９－－２００１建筑结构荷载规范［Ｓ］． ［２］ＧＢ ５００１１—２ｏ０１建筑抗震设计规范［Ｓ］． ［３］ ＣＥＣＳ １０２：２００２门式刚架轻型房屋钢结构技术规程［Ｓ］ 『４１ ＧＢ ５００１７—２００３钢结构设计规范［Ｓ］． ［５］ＧＢ ５００４６－－９５工业建筑防腐蚀设计规范［Ｓ］． 『６］ＧＢ ８９２３—８８涂装前钢材表面除锈等级［Ｓ］．
