門式剛架廠房設計優(yōu)化分析

段海燕

摘 要：伴隨著當前社會經(jīng)濟的發(fā)展，我國在工業(yè)領域的設備生產(chǎn)及應用上都取得了較大的成就，用于產(chǎn)品生產(chǎn)的工業(yè)廠房內(nèi)部結(jié)構(gòu)設計就逐漸成為社會各界的關注重點。一般來講，產(chǎn)品的具體生產(chǎn)特點、技術工藝等是主要的工業(yè)廠房設計結(jié)構(gòu)構(gòu)成，使用的也通常是鋼結(jié)構(gòu)形式的，其中，門式鋼架廠房應用最為普遍，相對其他結(jié)構(gòu)具有一定程度上的使用優(yōu)勢。鑒于此，本文對鋼結(jié)構(gòu)門式剛架廠房設計中常見問題進行分析，通過闡述實際的作業(yè)工序著手，提出了幾項設計要點。此次研究的主要目的是為了更好的提升現(xiàn)今鋼結(jié)構(gòu)門式剛架廠房設計的質(zhì)量。

關鍵詞：門式鋼架；廠房結(jié)構(gòu)；注意事項；優(yōu)化對策

1 前言

伴隨著我國高層建筑、大型廠房等建筑項目的增加，由于鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)品質(zhì)量本身具備堅硬、堅固等優(yōu)勢，所以鋼產(chǎn)量也隨之增加。在此基礎上，實際工程中應用范疇最廣泛的就是鋼結(jié)構(gòu)門式鋼架廠房，該種結(jié)構(gòu)下的廠房受到諸多工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)青睞的另外以后總因素還在于其具備周期短、投資少的特點。但是，由于部分工廠的施工實際水平優(yōu)劣不等，在設計期間也存在一定程度上的質(zhì)量問題以及資源浪費的問題?；诖?，針對鋼結(jié)構(gòu)門式剛架廠房設計中常見問題進行分析探討相當有必要。

2 門式剛架結(jié)構(gòu)設計注意事項

（1）由于門式鋼架結(jié)構(gòu)的構(gòu)件面外抗彎剛度、抗扭剛度較小，結(jié)構(gòu)整體剛度較弱，因此，結(jié)構(gòu)設計時，為避免在其運輸或者安裝的過程中，發(fā)生過大變形，應考慮采用必要的保護措施。

（2）重視屋面各種支撐體系設置，合理處理墻面板、屋面板與結(jié)構(gòu)構(gòu)件的連接，保證建筑物的整體穩(wěn)定性。

（3）其組成構(gòu)件多為輕質(zhì)材料，物理性能較差，制作、安裝、運輸過程一定做好防護工作。

（4）盡量避免鋼結(jié)構(gòu)長期裸露產(chǎn)生銹蝕現(xiàn)象，影響鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力。

（5）當結(jié)構(gòu)計算已經(jīng)考慮梁柱腹板屈曲后強度時，塑性設計不適用門式鋼架結(jié)構(gòu)。

（6）設計過程要考慮自然因素的不利影響，如風載，雪載等。

3 門式剛架結(jié)構(gòu)設計的優(yōu)化對策

3.1 選擇最優(yōu)化截面

實腹式梁與柱是門式鋼架最常應用的，其中，梁柱的截面變化主要取決于內(nèi)力的變化，截面的儲存也通常由撓度大小進行控制，與其強度并無關系。腋梁是橫梁的最佳選擇，在楔形柱的截面構(gòu)成上，最小截面高度的二到三倍是最大截面高度數(shù)據(jù)值。進行施工建筑不需吊車參與的輕型鋼結(jié)構(gòu)廠房時。必須將柱截面與梁截面之間的關系協(xié)調(diào)成功，并在此間利用梁、柱截面之間的關系協(xié)調(diào)調(diào)整過程實現(xiàn)節(jié)約鋼材料成本的目標。另外一方面，如果出現(xiàn)鋼架截面被變形情況嚴重影響時，可以利用剛架柱與梁截面之間的連接處調(diào)整程序，將實際用鋼量的最小數(shù)據(jù)值計算出來。為了實現(xiàn)界截面最優(yōu)化的目的，通常會應用“窮竭方法”，該方法的應用過程中，能夠計算出實際的截面優(yōu)化數(shù)據(jù)計算次數(shù)和鋼構(gòu)件數(shù)量之間的關系是在多變量因素的影響下，按照指數(shù)關系的比例進行增長的。工程設計人員進行具體的結(jié)構(gòu)形式設計完成后，是通過構(gòu)件的內(nèi)力大小變化來進行截面大小以及尺寸的相應調(diào)整最優(yōu)化的截面。該種最優(yōu)化方法主要具備計算量相對比較小、確保構(gòu)件平面外的穩(wěn)定性問題的優(yōu)勢。

計算工作中的計算工作量少，是指可以進行人工性質(zhì)的最優(yōu)截面優(yōu)化范疇干預，提升最優(yōu)面積數(shù)據(jù)值的效率。其中，剪力主要由腹板來承受，彎距力由翼緣來抵抗，未出現(xiàn)振動荷載的前提下，構(gòu)件的實際穩(wěn)定性以及強度都由腹板的屈趨強度決定，進而把窄且高的構(gòu)件截面設計完成。一般情況下，最小截面高度的四十五至五十倍是正常的跨度取值，截面的寬是高度的1/3或者1/5。

此外，為了保證實際設計完成的構(gòu)件整體具備一定的可靠性、穩(wěn)定性，將剛性系桿安裝于廠房屋脊以及柱頂上的設計時，縱向設計的內(nèi)容主要包括橫向支撐與豎向支撐，其中橫向支撐是指屋面的橫向水平支撐，豎向支撐是指圓鋼的十字交叉。檀條剛度合格的前提下，并且檀條可靠的連接到屋面時，大部分施工設計人員會用型鋼檀條作為鋼性系桿來使用，提升構(gòu)建的穩(wěn)定性。

3.2 選擇最優(yōu)化梁柱節(jié)點

通常情況下，梁柱節(jié)點在輕型門式剛架房鋼結(jié)構(gòu)中的連接方式會采用端板連接方式。端板相接方式中，又被分化為三種形式，分別是端板的豎放、斜放以及平放三種，而每種放置形式再次細分之后，就主要具備兩種設計方法。

第一，在計算期間，主要利用物理學科中的理學知識展開力學分析，進行說明剛度連接小是平齊式端板連接方式的主要使用原因，該種方法不能夠滿足實際設計中的剛性節(jié)點需求。與其端板平齊式相比較，外伸形式下的端板節(jié)點受力能力較為科學合理，載荷力也比較高。

第二，經(jīng)過繁復的計算過后，可以知道，在設計應力的對比中，端板豎放節(jié)點較大，節(jié)點中處于相接位置的彎矩、剪力都比較強，由此可見，必然會致使與其相互對應的形變力隨之不斷變大，端板豎放節(jié)點上的剛度會與端板平放上的節(jié)點剛度差距值減小，軸向壓力變大的同時剪力減小。該種形勢下下的設計方案使用過程中的好處會作用于梁柱節(jié)點，同時節(jié)點牢固性能也比較好，形變發(fā)生幾率有效降低。在端板斜放式與端板平放式、端板豎放式相比較，其在梁柱截面上的節(jié)點剛度較大，但是該種方法在實際的廠房構(gòu)建過程中對于操作人員的技術要求極高，故而使用頻率較低。為了達到降少結(jié)構(gòu)出現(xiàn)形變的發(fā)生幾率，進而將節(jié)點的剛度進行提高，通常會在實際的設計施工中使用端板外伸式中的平放形式以及豎放形式。

3.3 選擇合理的柱距

在我國的廠房結(jié)構(gòu)設計中，柱距模數(shù)通常被設置為三米，參考依據(jù)主要來自于工業(yè)廠房中預制鋼筋混凝土的模制數(shù)。以綜合經(jīng)濟視角來看能夠發(fā)現(xiàn)，柱距的合理性對于整體工程設計的成功影響十分重大。由于鋼量使用的多少是設計好壞的一個重要標準，柱距的大小又決定著鋼材料的使用量，所以兩者之間息息相關。在傳統(tǒng)的設計工作中，預制鋼筋混凝土是主要的施工材料，而現(xiàn)代設計中主要使用輕質(zhì)的層面材料，并與輕型墻體材料結(jié)合。該種設計施工方式極大程度的進行了工業(yè)廠房施工改革，將之前的基深、蓋重、柱粗等問題一一解決，運用新模數(shù)化柱距降低鋼量標準。另外在工業(yè)生產(chǎn)廠房的實際工作中，鋼材料的使用量通常會與鋼材的規(guī)格、品種以及標準化的程度有關。實際施工期間，經(jīng)過多種因素的影響，不得不運用非標準型的構(gòu)件、材料致使鋼材料的使用量大大增長，進導致構(gòu)件的實際參數(shù)值超出柱距模數(shù)?；诖?，增強柱距模數(shù)的科學合理性，將鋼結(jié)構(gòu)門式剛架廠房設計工作面向?qū)I(yè)、標準方向發(fā)展，還亟待深入研究。

4 結(jié)語

綜合全文論述來講，在進行鋼結(jié)構(gòu)門式剛架廠房設計工作的開展期間，必須做到每一個設計環(huán)節(jié)的詳細關注，做到精準把握設計細節(jié)，從基礎上保障本次設計的科學合理性，進而將廠房的最大運行效用發(fā)揮出來，最終為企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營帶去更大的助力。望此次研究的內(nèi)容能為實際鋼結(jié)構(gòu)門式剛架廠房建筑質(zhì)量提升帶來幫助。

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