論文導(dǎo)讀：輕鋼結(jié)構(gòu)門式鋼架采用輕型材料，自重輕，基礎(chǔ)造價(jià)低，鋼材耗量小，主要鋼結(jié)構(gòu)件工廠化，施工速度快，對(duì)環(huán)境污染少，對(duì)于大跨度結(jié)構(gòu)，以上優(yōu)點(diǎn)尤其突出。另外，柱腳形成的選擇還要考慮土質(zhì)情況及基礎(chǔ)造價(jià)。
關(guān)鍵詞：門式鋼架，輕鋼結(jié)構(gòu)抗剪鍵，基礎(chǔ)
輕鋼結(jié)構(gòu)門式鋼架采用輕型材料，自重輕，基礎(chǔ)造價(jià)低，鋼材耗量小，主要鋼結(jié)構(gòu)件工廠化，施工速度快，對(duì)環(huán)境污染少，對(duì)于大跨度結(jié)構(gòu)，以上優(yōu)點(diǎn)尤其突出。論文參考網(wǎng)。因而輕鋼結(jié)構(gòu)在工業(yè)廠房、倉庫、集貿(mào)市場(chǎng)、體育館等建筑中得到了廣泛應(yīng)用。下面就本人在日常工作中經(jīng)常遇到的一些問題進(jìn)行探討，并給出一些建議，以供同行參考。
一、輕鋼結(jié)構(gòu)門式鋼架采用鉸接還是鋼接
《門式鋼架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（CECS 102：2002）第4.1.4條規(guī)定：“門式鋼架的柱腳形成多按鉸接支撐設(shè)計(jì)，通常為平板支座，設(shè)一對(duì)或兩對(duì)地腳螺栓。當(dāng)用于工業(yè)廠房且有5t以上橋式吊車時(shí)，宜將柱腳設(shè)計(jì)成鋼接”。本人認(rèn)為，柱腳形式采用鉸接還是鋼接，除由吊車決定外，還要看房屋的高度和風(fēng)荷載的大小，如果房屋的高度較高，而且風(fēng)荷載較大，即使無吊車，如柱腳采用鉸接，柱頂位移大，為控制柱頂位移，必然加大柱截面，增加用鋼量。另外，柱腳形成的選擇還要考慮土質(zhì)情況及基礎(chǔ)造價(jià)。當(dāng)采用鋼接柱腳，由于基礎(chǔ)要承受較大的偏心彎矩，基礎(chǔ)的平面尺寸均較鉸接柱腳基礎(chǔ)要大，土質(zhì)情況差時(shí)差別就更大。因此，選用何種柱腳行形式要根據(jù)房屋的高度，風(fēng)載的大小，有無吊車，吊車噸位及土質(zhì)情況等因素綜合確定。
二、能否考慮圍護(hù)墻時(shí)剛柱的平面外約束
輕鋼門式鋼架廠房，當(dāng)周圍采用磚墻圍護(hù)時(shí)，一般在鋼柱外皮設(shè)構(gòu)造柱，在窗頂位置設(shè)通常圈梁，圈梁構(gòu)造柱現(xiàn)澆為一體。此種情況，能否將圈梁視為鋼柱平面外支點(diǎn)？有人認(rèn)為，圈梁和鋼柱通過可靠連接，可以作為剛柱的平面外支點(diǎn)，甚至可以考慮圍護(hù)墻對(duì)鋼柱的平面外約束作用。假定以上觀點(diǎn)正確，那么，混凝土圈梁和磚墻對(duì)鋼柱的約束作用點(diǎn)在鋼柱外皮，而鋼柱主要是內(nèi)皮受壓，效果肯定不好，同時(shí)由于磚墻混凝土構(gòu)件與鋼構(gòu)件是完全不同的材料，在不利荷載作用下，可能引起磚墻、混凝土較早開裂，使鋼柱失去側(cè)面約束作用，從而造成鋼柱平面外換穩(wěn)。一般應(yīng)采用設(shè)置系桿的方法來減少柱平面外計(jì)算長(zhǎng)度。但需注意系桿不能互為支撐，系桿必須連到合適的支撐體系（如柱間支撐）或結(jié)構(gòu)的某個(gè)獨(dú)立穩(wěn)定的部分。
三、基礎(chǔ)設(shè)計(jì)
輕鋼結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中，由于結(jié)構(gòu)自重輕，基礎(chǔ)豎向荷載小，水平荷載往往成為基礎(chǔ)大小的控制因素。因此基礎(chǔ)偏心過大，對(duì)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)造成一定困難。由于偏西荷載作用下基礎(chǔ)底面反力的不均勻性，可能使基礎(chǔ)發(fā)生傾斜，甚至?xí)绊憦S房的正常使用，特別是有吊車的工業(yè)廠房。根據(jù)文獻(xiàn)[3]對(duì)基底土壓力分布作以下限制，供設(shè)計(jì)時(shí)參考。
�。�1）對(duì)于fak<180kpa、吊車起重量大于750KN的單層廠房柱基，或?qū)τ趂ak<105kpa、吊車起重量大于150KN露天跨柱基，要求Pmm/pmax ≥0.25，其中fak為地基承載力特證值。
�。�2）對(duì)于承受一般吊車承載的柱基，要求Pmin≥0，即不出現(xiàn)基礎(chǔ)底面與地基脫離。要滿足此條件偏心距e最大為b/6。
�。�3）對(duì)于僅有風(fēng)荷載而無吊車荷載的柱基，允許基礎(chǔ)底面與地基不完全接觸，但接觸部分長(zhǎng)度與基礎(chǔ)長(zhǎng)度之比不小于0.75；同時(shí)，還應(yīng)驗(yàn)算基礎(chǔ)底板受拉一邊在底板自重及上部的重力荷載作用下的抗彎強(qiáng)度。
為滿足以上設(shè)計(jì)原則，解決的方法有：增加基礎(chǔ)壓重、增加深埋、采用偏心基礎(chǔ)、采用樁基等，在實(shí)際設(shè)計(jì)中應(yīng)經(jīng)過充分比較分析后確定選用哪種方法。
四、抗剪鍵的設(shè)置要求與計(jì)算
在風(fēng)荷載較大或抗震設(shè)防烈度較高地區(qū)，其基底水平剪力較大，往往需要在柱底板下加抗剪鍵，以彌補(bǔ)柱底板與混凝土間摩擦力的不足。如何設(shè)置抗剪鍵在規(guī)程（CECS102:2002）第7.2.20條僅規(guī)定水平剪力可由柱底板與混凝土間的摩擦力或設(shè)置抗剪鍵承受。在條文說明中要求抗剪鍵采用在鋼架平面方向截面剛度較大的工字鋼等垂直焊接在柱底板的底面，其截面和連接焊縫的抗剪能力應(yīng)進(jìn)行計(jì)算。論文參考網(wǎng)。若抗剪鍵較長(zhǎng)，須在基礎(chǔ)表面做坑以便安裝時(shí)將其插入，然后進(jìn)行二次灌漿。
抗剪鍵起作用是建立在柱底板下的空隙灌漿密實(shí)的基礎(chǔ)上，密實(shí)是二次灌漿與混凝土基礎(chǔ)及柱底板共同工作的前提。因此抗剪鍵的作用除與本身截面和焊縫高度與長(zhǎng)度有關(guān)外，還取決于灌漿的密實(shí)度�？辜翩I以長(zhǎng)度方向平行于柱底板為宜。柱底板下的灌漿空隙以滿足抗剪鍵不與基礎(chǔ)表面接觸，留有一定空隙，使柱底標(biāo)高有調(diào)整余量為準(zhǔn)，確�？辜翩I起作用，保證工程安全。論文參考網(wǎng)。根據(jù)文獻(xiàn)[4]，抗剪鍵計(jì)算處如下：
(1)抗剪鍵設(shè)置：當(dāng)Vmax≥Nmax×0.4時(shí)，需要設(shè)置抗剪鍵。
(2)抗剪鍵正面角焊縫總長(zhǎng)度
Lw≥(Vmax－0.4Nmax)/(0.7hf* ffw*βf)＋40MM
其中Vmax：最不利組合柱最大剪力
Nmax：最不利組合時(shí)根最大軸力
Lw：抗剪鍵正面角焊縫總長(zhǎng)度hf：焊腳尺寸
ffw:角焊縫強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 βf:正面角焊縫強(qiáng)度設(shè)計(jì)值增大系數(shù)，可取βf ＝1.22
五、小結(jié)
門式鋼架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)在我國(guó)應(yīng)用已比較廣泛，技術(shù)日漸成熟，但需要完善的問題仍較多，只有充分理解該類結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)概念才能使結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)既經(jīng)濟(jì)合理，又安全可靠，在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中立于不敗之地。
參考文獻(xiàn)
1、《門式鋼架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》CECS102:2002
2、《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50017-2003
3、王元清王春光 袁英戰(zhàn) 門式鋼架輕型鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房基礎(chǔ)設(shè)計(jì)與研究
《建筑結(jié)構(gòu)》2003.30（4）16~19
4、楊風(fēng)第周永麟 輕型鋼結(jié)構(gòu)房屋柱基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的探討
