门式刚架优化设计的浅析

杨有

南京合创工程设计有限公司

摘要：随着社会的发展，我国的现代化建设水平的发展也越来越迅速。上世纪八十年开始，我国对门式刚架轻型房屋钢结构进行应用，经过近几十年来的不断发展，现阶段已经成为我国房屋建筑的一种重要组成方式。在结构设计方面门式刚架轻型钢结构房屋主要通过应用H型钢等组成一种门式刚架承重的房屋骨架，实际的应用中这种设计非常广泛。因为门式刚架轻型房屋结构的布设非常灵活，并且其柱网不会受到构建模数的限制。并且，门式刚架轻型房屋在拆卸时比较方便，利于我们的回收应用，对于施工工期可以大大的减少。此外，钢结构的应用有利于降低对能源的消耗，有效的保证了环境不被破坏，并且其应用的综合经济效益比较高，能够为企业带来很大的利益。

关键词：门式刚架；优化设计；浅析

引言

门式刚架结构是钢结构厂房中应用最广泛的钢结构形式，主要应用于工业厂房、仓储库房中。门式刚架的结构优化是一个系统优化，也就是在满足设计目标要求基础上，同时满足各类约束条件，将理论知识与实际结合在一起，在可允许的标准规定范围内和其他约束条件下进行设计，以得到最优的设计方案，达到“质优、价廉”的经济指标。结构优化设计对门式刚架的应用有着十分重要的应用意义。

1门式刚架轻型房屋钢结构优势体现

门式刚架轻型房屋钢结构在近些年的建筑工程领域应用比较广泛，门式刚架轻型房屋钢结构在上世纪80年代初期的时候在我国开始发展，在经过了几十年的发展后，已经成为房屋建筑结构重要的结构应用形式。门式刚架轻型房屋钢结构主要是轻型焊接H型钢等构成的实腹式门式刚架作为主要承重骨架，冷弯薄壁型钢作为檩条等房屋结构体系，这一结构体系在实际房屋建筑中的广泛应用，正是因为其自身有着鲜明优势。门式刚架轻型房屋结构的柱网布置比较灵活，在使用了金属压型板的构件下，柱网布置不会受到模数的制约。另外，门式刚架轻型房屋钢结构的应用优势还体现在比较方便拆卸，资源的可回收利用效率比较高。由于钢结构施工只要进行螺栓连接即可，所以在施工上就比较方便，能大大缩短施工的工期。钢结构的应用比较有利于环保，有效避免了钢筋混凝土和水泥砂浆等对施工现场周边环境造成的环境污染问题。对门式刚架轻型房屋结构的应用综合经济效益比较高，为施工企业带来最大化效益。门式刚架轻型房屋钢结构的整体质量比较轻，在围护结构的应用方面是采用的压型金属板以及冷弯薄壁型钢等材料构成的，屋面以及墙面的质量相对比较轻，从而在地基基础也能相应的减小，在成本上能节约。门式刚架轻型房屋钢结构的抗震性能比较良好，这一结构是柔性的结构，能对地震的能量转化作用充分发挥，最大化的降低了地震造成的损害。

2优化设计措施

2.1门式刚架轻型房屋钢结构设计要点

门式刚架轻型房屋钢结构的具体设计中，要注重几个要点，在对柱脚的设计过程中，按照门规的要求可将柱脚设计成刚接，在有较大吊车的房屋时候，柱脚使用刚接使得每榀刚架形成超静定结构,能有效地减小柱顶位移,具有更大的安全储备。而在对屋面以及墙面的拉条布置过程中，在风吸力作用下檩条下翼缘受到压力，拉条适合在檩条上下翼缘附近科学布置。这一施工中，要对檩条的下翼缘受压稳定性加强计算。而在对支撑布置的时候，也要遵循门规的相关要求，结合房屋功能的实际需要对多跨钢结构房屋，在不允许设置任何支撑的时候，就要设置纵向刚架。实际设计中对钢结构的设计要点充分重视，才能有助于保障结构设计的质量。

2.2注重门式刚架轻型房屋钢结构的选型

为有效保障门式刚架轻型房屋钢结构的设计质量，在实际的设计过程中，设计人员要结合实际的施工情况需要，不断的加强对各种结构形式的设计变化加强改善。一般我们在对门式刚架轻型房屋钢结构的设计过程中，对其选择的设计形式非常重要，其中单层钢结构的框架形式要通过我们对其安全性的考虑，利用一个并排平面设计来连接形成一个空间结构。并且，我们在这种结构下进行设计应用，需要我们按照一种平面框架结构设计要求进行，从而帮助提高整体空间的稳定性。此外，对于钢结构的主框架进行选择时，需要根据设计要求的实际情况选择，一般都是通过选择钢结构框架来代替传统的框架，并且将三角形屋架作为主要的房屋结构，所以在房屋的选择设计形状时，需要通过屋面进行确定。

2.3充分重视空间的优化设计

门式刚架轻型房屋钢结构的优化设计中，我们必须要加强在空间方面的优化重视力度，因为其主要功能是对整个建筑空间起到一种关键性的提升作用的，因此我们在具体的空间结构设计过程中，必须要将房屋的自身功能和施工工艺进行有效结合，并要求施工人员对其进行充分的了解，从而使整个建筑在空间设计上不能被浪费，此外还需要对钢结构进行分析，以及对自身投资影响比较大的限制条件进行解决，将各种条件及时的反馈给工程设计人员及建筑施工方。

2.4选择材质

门式刚架轻型钢结构设计中常采用的钢材质为Q235B、Q345B钢。这两种钢强度也存在一定的差异，与Q235钢相比而言，Q345钢的强度更高。在应用中，应结合工程项目需求合理选择：（1）结合结构情况合理选择构件。工程规模小、构件截面小，可以选择Q235B钢；大型结构可以采用Q345B钢，充分发挥出这种钢材质的强度高优势。Q345B钢材与Q235B钢材相比，前者的强度要高于后者，如果结构为强度指标控制，则在相同的工程中，可以优先考虑Q345B钢材，这类钢材结构更轻；若结构主要为构造，比如长细比指标控制，则选择Q235B更为经济。因此在钢材的应用中，需要同时考虑到不同材质的价格和含钢量，综合考虑，在满足相关要求基础上选择材质更好的钢材。（2）从钢材市场的供货情况看，市场中的钢材规格和品种并不是全部齐备的，如果在设计中发现所采用的钢材质在当地市场中无法得到，就需要到其他区域购买，这就增加了运输费用，引起施工成本增加。因此在设计中需要充分考虑特定时间下当地钢材市场材质，合理设计，避免非常规钢材的应用。

2.5综合优化

设计软件会显示一个结果信息，在确定了门式刚架的截面形式和材质以后，依据计算信息对结构进行分析，综合调整梁，柱的截面尺寸，进行整体优化。

1）根据柱、梁构件的强度抗弯承载力比值，需要调整构件的整个截面尺寸，即应在调整柱、梁腹板尺寸的同时，调整翼缘的尺寸，以达到合适的应力比值。

2）针对柱、梁平面内的稳定应力比及柱、梁对应的长细比，应着重对柱、梁腹板规格、尺寸的调整，辅助调整翼缘板的尺寸，以使应力比和长细比的数值合适。

3）依据柱、梁平面外的稳定应力比及柱、梁所对应的长细比，应着重调整柱、梁翼缘板的规格、尺寸，辅助调整腹板的高、厚尺寸，以达到合适的应力比及长细比。

在进行门式刚架的综合优化时都不能单独考虑、孤立调整，而应当全面顾及各个方面的因素，优化时要配合所有数据的协调变化进行调整，以达到最优的计算结果。

结语

综上所述，随着钢结构建筑的不断应用，在对门式刚架轻型房屋钢结构的设计优化的实施中，虽然还存在很多问题值得我们进行不断研究与优化，但是在当前建筑行业蓬勃发展的大背景下，我相信对门式刚架轻型房屋钢结构的应用将会成为未来发展的一个主流形式，因此，相关设计人员要不断加强对结构设计的重视，通过科学的手段来进行不断提升，从而保障钢结构建筑的快速发展。

参考文献

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[2]王利友.地震作用下门式刚架轻型房屋钢结构的设计与分析[J].中外企业家，2016（23）：218-219.