摘 要：近幾年由于鋼結構建筑物具有施工周期短以及造價成本相對比較低等特點，鋼結構被應用在了大量的建筑物中，許多大型的鋼結構建筑拔地而起，然而在鋼結構的設計中還存在一些問題，本文較為詳細的闡述了門式鋼架結構在廣泛應用于實際工程中的設計中應注意的一些問題，并進行了分析和探討。

　　關鍵詞：門式剛架,鋼結構,設計問題,分析

　　一、引言

　　近幾年來，門式剛架輕型鋼結構成為我國發展最快的新型鋼結構，這種結構具有自重小、造價低以及施工周期較短等優點，因此被廣大的建筑結構設計工程師所接受，并且被廣泛應用在工業廠房等建筑結構中，而且取得了比較明顯的經濟和社會效益。在設計時，剛架的用鋼量和剛架的柱高、跨度以及屋面的荷載都有很密切的關系。現在的設計人員一般是根據《式剛架輕型房屋鋼結構技術規程》與《鋼結構設計規范》進行設計。然而由于對設計規范的不熟悉以及設計規范的不完善，以至于在鋼結構的設計中出現不合理的現象，嚴重時甚至會造成建筑結構的安全隱患。

　　二、屋面支撐設計

　　在鋼結構建筑設計中，設置屋面支撐系統主要是為了達到提高結構整體剛度的目的。只有充分的發揮結構的空間作用，才能保證鋼結構的穩定性。因此，屋面支撐設計是整個門式剛架鋼結構設計中的一個重要組成部分，對鋼結構建筑的質量安全具有重大意義。鋼結構房屋應該在橫梁上翼緣平面設計橫向的水平支撐結構，以確保剛架橫梁的穩定。然而有的結構設計人員在進行屋面橫向水平支撐的設計時，為節約成本，不對直腹桿進行單獨設計，而是由屋面的檁條兼作直腹桿。所以當山墻的風荷載向屋面傳導時，檁條除了要承受屋面活載之外，還要同時承受山墻的風載造成的軸向壓力，造成該結構要處于高壓的狀態，但是一般結構設計的檁條為雙向受彎的構件，因此兩者所受的強度條件不同。因此在結構設計中檁條兼作直腹桿用時，必須經過認真的驗算，使檁條的承載能力與長細比值都要滿足規定和使用要求。所以在實際建筑工程的設計中，我們一般采用檁條和直腹桿進行分開設計的方法，只有這樣的結構設計才能使檁條僅承受屋面的荷載，而風荷載造成的軸向壓力讓直腹桿所承受。

　　在進行屋面支撐的設計中，我們還需要注意的一個問題是檁條兼作橫向水平支撐直腹桿用，此檁條的設計位置必須設計在橫向水平支撐與交叉斜桿的相交的地方，而且承載能力及長細比值都要滿足規定要求。當檁條兼作直腹桿時成為了橫向水平支撐的一部分，與支撐中的交叉斜桿構成了一個三角形，具有幾何穩定性，起到了剛架橫梁側面支點的用途。

　　三、山墻設計

　　鋼結構建筑的山墻一般是由斜梁、抗風柱以及墻梁組成的墻架或者門式剛架。而采用門式剛架鋼結構時，其連接構造和普通鋼結構建筑相同。當山墻墻架的結構是由斜梁、抗風柱和墻梁組成時，由于相關規范的不完善，具體的鏈接構造一般是由設計人員自行設計的。山墻墻架在設計時將抗風柱和斜梁的下翼緣相連結，當風荷載進行傳導時，墻架的斜梁不僅要承受抗風柱傳來的側荷載向力，而且還要承受側向力的扭矩。如果房屋的跨度和高度較小時，側向荷載較小，而且產生的扭矩也相應較小。但是房屋的跨度和高度較大時，側向荷載較大，而且產生的扭矩對于剛架的斜梁的影響需要我們重視。這種情況下墻架的斜梁不僅受彎而且還受扭力作用。所以在抗風柱和墻架斜梁的下翼緣相連結時，必須在連接處設置撐桿，將山墻墻架的風荷載通過屋面的橫向水平支撐傳遞到屋面鋼結構系統，從而消除山墻墻架斜梁的受扭影響。

　　在一些工業廠房的鋼結構設計中，山墻的墻架由于具有跨度比較小，斜梁以及抗風柱的截面尺寸比較小等原因，因此一般選用比較經濟的門式鋼結構山墻墻架的形式。但是在進行山墻墻架設計時，由于端部的第二榀門式剛架橫梁的跨度以及其荷載都大于山墻墻架的斜梁的跨度以及荷載，所以該撓度也大于山墻斜梁的撓度。然而隨著墻架的跨度增加，門式剛架的橫梁的撓度也大于山墻墻架的斜梁的撓度。但是由于兩者變形相差比較大，因此可能造成屋面發生開裂及滲漏的現象，會使雨水滲入到保溫層中，增加屋面的荷載，對屋面的安全造成隱患。因此當建筑跨度比較大時，我們就要采用門式剛架山墻。

　　四、基礎設計

　　在鋼結構建筑的基礎設計時，其柱腳的形式可以設計為鉸接柱腳與剛接柱腳兩種形式。鉸接柱腳的設計時，由于基礎僅受軸心荷載的作用，所以設計相對比較簡單。

　　對于門式剛架的輕型鋼結構建筑廠房來說，決定基礎的受力特點的因素主要有以下幾種：

　　(1)在廠房的鋼結構設計時，需要對帶動吊車的裝置進行設計、計算，而吊車噸位比較大，在控制其橫向水平位移時，必須設計柱腳剛接。

　　(2)因為鋼結構的自振周期比較長，并且結構自重比較輕，所以設計時需要注意的水平控制荷載一般為風荷載以及吊車水平制動荷載。

　　(3)鋼結構重量較輕，所以風荷載與吊車的水平制動荷載相對比較大，以至于基礎偏心距比較大，往往最大的偏心距可以大約達到1.5m—2.0m。

　　(4)門式剛架輕型鋼結構廠房的基礎多設計為單獨基礎，并且埋深比較淺。

　　根據以上受力特點，對于鋼結構工業廠房設計時，常常采用剛性柱腳，這種柱腳形式不僅可以提高鋼結構的整體剛度，而且能減少側移現象的發生。因此會產生比較大的彎矩作用在基礎，在門式剛架鋼結構體中這個問題特別明顯。

　　對于鋼結構建筑的基礎設計時的一些可以采取以下措施加以解決：

　　(1)設計增加基礎的壓重：在鋼結構建筑設底部加重墻，通常為粘土磚，并且使該重量通過地基梁傳到基礎上。在基礎設計時，增加基礎埋深對基礎設計有兩個變化：一、充分考慮深度修正后基礎承載能力的設計值增大的現象;二、是使基礎底面以上的壓重增加，這種變化對降低偏心距來有有利的影響。

　　在實際工程中可以通過增加基礎的埋深達到降低偏心距的目的，一、保持基礎底部的標高不變，可以通過使混凝土基礎的高度增加的方法來達到，這種方法還在增加由柱腳的水平剪力V，還會造成的附加彎矩V·H增加;二、降低柱底的標高，但保持H不變，這種方法可以使剛架柱的長度增加，而且會使柱腳的反力以及彎矩值增加。所以我們可以用增加基礎的埋深的做法來降低偏心距e，在設計時還必須要綜合的考慮和衡量。使e保持在一定的有效范圍內，防止超出該范圍后將引起負面的效應。

　　(2)采用偏心基礎：這種方法只能適用在偏心距e比較小的情況中，主要是根據基礎本身受力偏心的原理，其相當于給一個較大的彎矩增加一個反向的彎矩，使基礎能滿足設計要求。

　　(3)采用樁基礎：進行偏心距過大的基礎設計時，可以采用以上的幾種措施，當它們不能有效解決基礎側移過大的問題時，我們可以考慮設計采用樁基礎的措施，但是這種方法不僅增加了設計和施工的復雜性，并且造價成本的預算與比較高，是門式剛架輕型鋼結構建筑基礎設計中不常采用的基礎形式。

　　五、總結

　　我們設計人員不僅要熟悉各相關的規范要求, 還要注重對于相關設計知識的學習,才能對其進行切實、合理的應用。時刻關注最新的科技和技術成果,并積極將其應用到實際鋼結構工程的設計中,促進科技與實踐相結合的鋼結構建筑發展。

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