马恩品 （阜阳市建筑设计研究院，安徽 阜阳 236010）

1 门式刚架的柱距和跨度选择

新规范《门式刚架轻型房屋钢结构技术规范》（GB50122-2015）第5.2.2条规定：门式刚架的柱距，即柱网轴线在纵向的距离宜为6m～9m，根据需要柱距最大可采用12m。通过大量计算分析表明，当柱距超过9m时，屋面檩条与墙架体系的用钢量明显增多，综合造价并不经济。在一定条件下，门式刚架存在着最优柱距，下面列出在一般条件下不同跨度所对应的最优柱距：

跨度 最优柱距

9m～12m 5.5m

12m～18m 6m

18m～36m 6m～7.5m

36m～48m 7.5m～9m

一般情况下，当荷载较大(包括屋面吊挂荷载及吊车荷载)时,柱距可取小些,建议为6m～7.5m，刚架跨度宜取24m～30m较为经济；反之荷载较小时则应加大柱距,宜为7.5m～9m，刚架跨度宜取18m～21m。在实际工程中，一般当刚架跨度超过30m时，宜采用多跨刚架，无吊车时中间可设摇摆柱，其用钢量较单跨刚架节省。

2 带夹层的门式刚架设计

带夹层的门式刚架，常用于厂房、仓库的附属用房部分。新规范《门式刚架轻型房屋钢结构技术规范》（GB50122-2015）增加了带夹层门刚类型,夹层可沿纵向设置（图1）或在横向端跨设置（图2），夹层通常采用钢筋混凝土楼盖结构，柱距一般较小。GB50122-2015第3.3.1条和3.3.2条分别对夹层处柱顶的水平位移限值和受弯构件的挠度限值作出规定。

图1 纵向带夹层刚架

图2 端跨带夹层刚架

根据GB50122-2015第5.1.2条，夹层与柱的连接可以采用刚接或铰接。不同的连接方式，将采用不同的结构分析方法和构造措施。

当夹层梁与刚架柱选择刚接时，此处的刚架柱双向受弯，夹层区域形成了三维框架体系，此时需要使用三维有限元分析方法进行结构的整体分析，一般可采用PKPM-SATWE，sap2000等空间有限元软件进行分析。

带夹层门式刚架三维分析和设计应注意以下几点：

①对夹层钢构件，软件采用《钢结构设计规范》（GB50017-2003）进行构件设计和验算。对轻钢屋面斜梁，建议使用《门式刚架轻型房屋钢结构技术规范》（GB50122-2015）进行设计和验算。

②根据GB50122-2015第3.1.4条，当抗震设防烈度为7度（0.1g）及以下时，门式刚架轻型房屋一般不需要做抗震验算，但当设有夹层或有与门式刚架相连接的附属房屋时，应进行抗震验算。夹层的纵向抗震设计可单独进行，对内侧柱列的纵向地震作用应乘以增大系数1.2。

③当夹层梁与柱采用刚性连接时，夹层梁翼缘与柱翼缘采用全熔透焊接，腹板采用高强螺栓与柱连接。柱与夹层梁上下翼缘对应处应设置水平加劲肋。

3 伸缩缝间距的设计

GB50122-2015第5.2.4条规定，门式刚架轻型房屋钢结构的温度区段长度应符合下列要求：纵向温度区段不宜大于300m;横向温度区段不宜大于150m,当横向温度区段大于150m时,应考虑温度的影响；当有可靠依据时，温度区段长度可适当增加。

GB50122-2015第6.3.1条规定：当房屋总宽度或总长度超出本规范第5.2.4条规定的温度区段最大长度时，应采取释放温度应力的措施或计算温度作用效应。房屋纵向释放应力的措施可采用在搭接檩条的螺栓连接处采用长圆孔。

门式刚架轻型房屋钢结构横向无吊车跨可以在屋面梁支承处采用椭圆孔或可以滑动的支座释放温度应力。

门式刚架轻型房屋钢结构横向每一跨均有吊车时，应计算温度应力；设置高低跨可显著降低温度应力，温度区段长度可适当增加，见图3。

图3 横向设高低跨可降低温度应力

4 屋面单跨钢梁设计

近年来，2～3层的钢筋混凝土框架结构房屋在顶层抽柱后，屋盖时常采用实腹式钢斜梁的情况时有发生，钢斜梁搁置在混凝土柱顶的预埋钢板上，并通过预埋在混凝土中的锚栓固定。该结构体系与门式刚架不同的是钢筋混凝土柱代替了钢柱，混凝土柱底部为刚接，但钢梁与钢筋混凝土柱因材料不同，难以实现刚接。

钢斜梁的设计可依据《民用建筑工程常见问题分析与图示》（05SG109-4）第3.3.6条规定，钢斜梁与柱顶应按承受水平推力的铰接连接进行构造设计如图4。所构成的跨变排架应重新进行内力分析。除应验算钢斜梁的承载力外，还应按承载力和柱顶位移限值确定钢筋混凝土柱的截面尺寸和配筋。

图4 混凝土柱与屋面钢斜梁的铰接连接

钢梁挠度容许值目前有较大争议，在《钢结构设计规范》（GB50017-2003）附录A.1.1中规定了主梁（包括悬挂起重设备的梁）的挠度容许值为L/400，而抹灰顶棚的次梁和其他梁的挠度容许值为L/250；《门式刚架轻型房屋钢结构技术规范》（GB51022-2015）表3.3.2中规定仅支承压型钢板屋面和冷弯型钢檩条的钢斜梁挠度限值为L/180,尚有吊顶的钢梁挠度限值为L/240,有悬挂起重机时为L/400。当按L/400控制挠度时显得过于保守和不经济，且无悬挂起重设备，但按照L/180控制挠度时会使钢梁比较柔，当遇到大雨、大雪等极端天气时，会导致钢斜梁局部挠度过大而影响使用。考虑到采用轻型屋面，荷载较小，施工时还可以采用起拱来调节钢斜梁挠度，结合以往工程经验，建议钢梁挠度可根据使用功能控制在L/400～L/250之间为宜。

5 结语

《门式刚架轻型房屋钢结构技术规范》（GB50122-2015）已于2016年8月1日正式实施，并首次从协会标准上升为国家标准。新规范扩大了原门式刚架规程的适用范围，如高度、跨度限值有所放宽；增加了夹层设计内容；明确了雪荷载按100年重现期取值等。门式刚架轻型房屋钢结构在我国的应用范围越来越广泛，技术日趋成熟，但需要总结、完善和研究的问题仍然较多，工程技术人员应根据工程实际选择计算模型，注重整体分析，进行优化设计，除主刚架强度和稳定计算外，还应注重支撑体系的布置。只有遵循上述原则，才能保证结构设计的安全性和经济合理性。