网架结构、门式钢架体系的设计研究分析

网架结构、门式钢架体系的设计研究分析

【摘 要】本文针对网架平面结构的设计进行了一定的研究分析，首先就网架平面结构的研究背景进行了一定的阐述，紧接着对门式钢架结构的形式特点作了主要的阐述，进而分析了门式轻型房屋刚结构设计的要点，最后分析并评价了网架平面结构的性能以及其经济效益。

【关键词】网架结构；门式钢架；结构设计；研究分析

一、网架平面结构体系研究的意义

目前钢结构设计在一定程度上使得钢结构的住宅有着较好的抗震性能以及较短的施工工期，同时对于环境有着极小的影响，受到了建筑建设行业的极高关注，但是，就其实质性而言，我国现有的网架平面结构体系在其实际的设计中仍然存在着一些技术设计的缺陷，对于网架平面结构体系的设计研究分析功能还有一定的欠缺，因此对网架平面结构体系进行研究有一定的现实意义。

二、门式钢架结构的形式与特点

门式钢架结构的组合体主要是梁、柱单元构件，主要是通过柱与直线型、弧线形以及折线形横钢性有机的连接进而组合为可承重骨架的一种体系结构。往往门式钢架结构的种类是多种多样的，同时门式钢架本着其结构的构件横截面尺寸小的原则，对于建筑的空间可以实现有效的控制和利用，尽可能的使得建筑造型在一定程度上清洁美观。

（一）门式钢架结构的结构形式

往往门式钢架结构有着多种多样的形式，按其构件体系可以划分为实腹式和格构式，按其横截面组成分划分可以划分为等截面和变截面。一般情况下，实腹式钢架往往有着H型的横截面，而Z型占少数，格构式往往有着矩形或者三角形的横截面，门式钢架如果按结构选材进行划分，其材料也是多种多样的，包括普通型钢、薄壁型刚以及钢管或钢板焊成。

（二）门式钢架结构的特点

所谓的门式钢架结构在一定程度上与传统的单层门房有着实质性的区别，往往门式钢架结构有着各种各样的特点，主要表现在以下几个方面。

第一、门式钢架结构的一个最显著特点则是便于拆迁，给临时建筑带来了极大的便利。

第二、门式钢架结构的屋面板主要是对压型钢板轻型屋面的一个采用，最大限度的减轻了房屋支撑的重量。

第三、门式钢架结构的钢架在一定程度上可以使用变截面，使得变截面与弯矩在一定程度上有着正比例的关系。

第四、门式钢架结构钢架的腹板可以进行一定的宽度设计，在一定程度上对失稳现象有着一定的屈曲强度。

第五、往往门式钢架结构对控制荷载的设计上主要采用竖向荷载。

第六、门式钢架结构的支撑有着以及轻便的特点。

第七、门式钢架结构的结构构件都可以通过工厂进行一定的制作，有着快捷便利性，在一定程度上减少了施工量。

三、门式轻型房屋刚结构设计的要点分析

随着时代经济的快速发展，门式钢架结构体系逐渐广泛应用与门式轻型房屋刚结构的设计中，对其要点进行如下几点的分析。

第一、门式轻型房屋钢结构设计的屋面结构要尽可能的对附加荷载进行一定的考虑，在一定程度上防止框架梁过细，檩条过小，严谨活荷载的偷工减料。

第二、在对门式轻型房屋刚结构设计的时候，要严格的控制屋脊垂度。

第三、在现有的门式轻型房屋刚结构设计中，往往在对门式钢架进行一定的设计时，常用钢筋混凝土土柱以及轻钢斜梁相融合，形成一定的刚接，但是，就其根本性而言，往往梁柱在一定程度上只能进行一定的铰接，而不是刚接。

第四、门式轻型房屋刚结构的设计中尽可能的使得檩条计算相对安全。

四、网架的选型

一般情况下，由于正放四角锥网架杆件标准化程度比其它网架好，结构的整体刚度及网架外观效果好，故网架采用正放四角锥网架的较多，但正放四角锥网架耗钢量较其他网架高，考虑经济性可采用其他类型的网架。网架的类型按网格单元的组成分为：

第一、平面桁架系网架，包括两向正交正放网架、两向正交斜放网架、两向斜交斜放网架、三向网架单折线形网架；

第二、四角锥体网架，包括正放四角锥网架、正放抽空四角锥网架、斜放四角锥网架、棋盘形四角锥网架、星形四角锥网架；

第三、三角锥体系网架，包括三角锥网架、抽空三角锥网架、蜂窝形三角锥

网架。网架按支承情况分为周边支承网架、点支承网架和三边或两边支承网架。在网架设计时可根据网架的支承条件、平面形状、跨度等选择相应的网架类型。

五、网架检测中发现的问题及设计对策

（一）材料选择

大多数网架所用的材料均为钢材，可采用Q235钢或Q345钢，其中Q345钢强度高，宜用在大距度网架结构中，一般的网架结构采用Q235钢的为碳含量的合格保证。不论是焊接球网架还是螺栓球网架都存在焊缝，所以采用Q235钢时最低应为Q235B级钢。在检查网架时发现有一螺栓球网架结构采用Q235A级钢，杆件与封板连接焊缝超声波探伤结果表明，多数杆件的焊缝质量未达到设计要求。为保证网架的质量，当采用Q235钢时，应在图纸中注明钢材的质量等级。

高强螺栓宜采用40Cr钢，其淬透性好，而40B钢性能不稳定，当直径大于M30时淬透性差。螺栓球采用45号钢、焊接球采用Q235B钢或Q345钢。封板、锥头可采用Q235B钢或Q345钢，宜与杆件一致。

（二）杆件设计

网架结构的杆件截面形式很多，主要有圆钢管、方钢管、轧制型钢、冷弯薄壁型钢等。圆钢管由于各方向惯性矩相同，截面封闭，回转半径大，对受压受扭有利，端部封闭之后内部不易锈蚀，具有较好的防腐性，在网架中大量采用。圆钢管有高频焊管和无缝钢管2种，由于高频焊管造价便宜而且管壁较薄，壁厚在5mm以下，在设计中应优先采用。无缝钢管多为壁厚5mm以上的厚壁管。

钢管在出厂时一般均有负公差及其它结构缺陷，所以在选择杆件截面时应适当留有余地，同时考虑结构的其他缺陷，通常在设计时将钢材的设计强度乘以0.18～0.19的折减系数。

网架杆件通常按轴心受力构件计算，当网架下弦设有吊顶或马道时，应将吊顶或马道的荷载直接传到网架的节点上，否则在设计时下弦杆要按拉弯构件计算，同时要计算高强螺栓的抗剪承载力。网架结构为高次超静定结构，当杆件代换时要对网架结构重新复核，否则可能出现代换杆附近的杆件超载，网架局部受力小的拉杆变号。

（三）焊接质量控制根据网架结构设计规程的要求，杆件与封板、锥头的连接焊缝，杆件与焊接球的连接焊缝，当按等强度连接时，焊缝质量必须满足现行国家标准《钢结构施工及质量验收规范》二级焊缝的质量要求，二级焊缝应采用超声波探伤进行内部缺陷的检验，其内部缺陷的分级及探伤方法应符合文献的规定。超声波探伤内部缺陷分为Ⅰ；Ⅱ；Ⅲ；Ⅳ4个等级，在高温和腐蚀性气体作业环境及动力疲劳工况下，Ⅱ级合格，一般情况下Ⅲ级合格。在设计图纸上应注明焊缝超声波探伤的合格级别。

（四）网架平面体系下的钢结构多层小高层板式住宅的综合评价和经济效益

虽然网架平面体系下的钢结构多层小高层板式住宅的工程招架在一定程度上明显高于钢筋混凝土结构的一些板式住宅，但是，就其根本上而言，这种网架平面提下下的钢结构多层小高层板式住宅其建筑施工的速度相对较快，同时也在一定程度上节省了一定的基础费用，对于环境的影响相对较少，为我国带来了实质性的经济效益。

六、结语

随着时代经济的快速发展，我国的网架平面结构体系的设计也是逐渐的趋向于完善，我相信随着未来相关人士更家全面的研究分析，网架平面结构的设计将会有着更好的应用，进而带给我国更大的经济效益。

参考文献：

[1]唐虹靖. 浅析钢结构网架设计和施工 [J]. 中华民居，2012，（5）：791.