广西省南宁市 530031
摘要：近年来,我国的国民经济社会发展迅速,经济和社会产业结构也已经有了长足的稳步发展。与之相相互适应的,经济社会结构和传统产业结构也随之调整得到了全面的结构优化和转型升级,建筑行业也不可能例外。在我国建筑行业中,钢结构以其固有的结构稳定性及其特征已经奠定了其行业不可让人撼动的主导地位。本文对提高门式刚构框架构件稳定性设计的基本特点进行分析,并重点论述了提高门式刚构框架构件稳定性的细节和操作思路,供结构设计从业人员平时进行设计参考。
关键词：门式刚架；构件稳定性；设计
引言
门式刚架具备重量轻、抗震效果良好、绿色环保、产业化程度高、综合经济效益明显等各种优点，受到国内和国外建筑工程的高度重视。最近几年来，因为国家规章、钢铁生产、设计开发等多方面的优势，门式刚架在大跨度、大空间工业及民用厂房得到广泛的应用。但门式刚架构件稳定性的设计受钢材的截面尺寸、强度、耐火性和耐腐性等较多方面的影响，使得结构设计人员对门式刚架构件稳定性设计认识具有局限性。
1门式刚架的特点
（1）门式刚架作为普遍使用的结构体系，门式刚架的上部主构架由刚架斜梁、刚架柱、屋面支撑、墙面支撑、檩条、系杆、山墙抗风柱及紧固件组成,使门式刚架便于标准化生产和方便拆装。（2）相比于钢筋混凝土结构厂房，门式刚架质量轻，内部大空间和具有良好抗震性能。（3）门式刚架由承重结构与围护结构一起参与水平及竖向传力空间协同作用，使门式刚架结构具有良好的稳定性。
2门式刚架构件稳定性
在门式刚架构件设计过程中，识别失稳的特征极为重要，这样能够对结构稳定承载力进行相应估算。一般门式刚架构件的失稳可以分成两种：（1）构件平面内失稳。平面内失稳表示的是结构不再能承受构件强轴平面内作用力,此时构件强轴抗压刚度丧失。（2）构件平面外失稳。平面外失稳表示的是结构不再能承受构件弱轴平面内作用力,此时构件弱轴抗压刚度丧失。
3门式刚架稳定性设计
3.1门式刚架构件稳定性的设计原则
为了更好地确保稳定性，设计钢构件的时候必须综合考虑各种影响因素，特别是施工环境、工艺、进程等，从而严格保证钢结构在稳定性方面符合建筑需要。施工中必须充分考虑门式刚架构件的稳定性，而成本等因素必须无条件服从这一需求，特别是在建筑总体架构中起关键性作用钢材，更是不能轻易减少。
3.2构件稳定性设计
在进行设计时，设计人员应清晰认识到门式刚架构件稳定性设计的主要对象为刚架斜梁和刚架柱，其次是围护结构。
在设计人利用PKPM软件中的门式刚架模块初步计算前，设计人员应充分做好设计参数的核对，本文此处仅罗列了四个设计人员常忽视参数设置。（1）设计人员应认真复核活荷载、恒载和风荷载布置。刚架斜梁的活荷载标准值一般取0.5KN/m2，然而大多数门式刚架厂房的屋面水平投影面积大于60平方米，根据门规（GB51022-2015）4.1.3条当刚架受荷面积超过60m2时，对于钢筋斜梁的活荷载标准值可取不小于0.3KN/m2。屋面悬挂喷淋荷载宜按活荷载考虑，通常按活荷载标准值0.12KN/m2取值。相对于屋面维护构件的计算，计算檩条时活荷载标准值取0.5KN/m2。屋面恒载标准值取值根据屋面材料进行计算，屋面檩条内外双层衬板（板厚0.5mm）的恒载标准值一般取0.15KN/m2。门式刚架厂房所在地无明确风荷载取值时，根据荷规附录风荷载取值应取上限保守值。
（2）设计人员应认真复核刚架斜梁和刚架柱的平面外计算长度。屋面体系由刚架斜梁、檩条组合屋面和屋面支撑组成，檩条组合屋面形成蒙皮效应能有效地为刚架斜梁提供平面外支撑，由于隅撑的间隔布置所以设计人员可按2倍的檩条间距设置刚架斜梁平面外计算长度。对于刚架柱的平面外计算长度设置也是如此。（3）设计人员应采用国家推荐及项目所在地能采购的高强钢。（4）设计人员应复核门式刚架设计使用年限。门式刚架属于易于替换的结构，根据建筑结构可靠度设计统一标准3.3.3条文和门规3.1.3条文，门式刚架厂房设计使用年限可取25年。
在设计人利用PKPM软件中的门式刚架模块初步计算后，设计人员辨别构件的初步计算结果进而进行调整构件截面。设计人员进行刚架斜梁和刚架柱的调整时，应深刻理解H型钢截面尺寸对构件平面内外稳定性的影响。[1]在H型钢高度、翼板宽度和腹板厚度相同时，当翼缘厚度增加，结构的抗压强度变大，抗剪强度变小，平面外稳定性越好。因平面内外稳定超限或应力比超限进行调整刚架斜梁的截面尺寸时，设计人员应注重小宽厚比的翼缘调整。
3.3构件防腐设计
在钢构件的设计中，耐腐蚀性是设计师关注的重点。因此，设计师在对钢构件进行设计时，必须针对施工现场的环境采取相应的措施，防止钢构件发生腐蚀。为了降低钢构件发生腐蚀的机率，可以通过在钢构件上施加耐腐蚀能力较强的材料或者涂层，从而提高钢构件的防腐能力。目前，常用的防腐材料是防锈漆，而防锈漆具体的使用量是根据实际的建筑施工情况来定；另外，根据防腐设计的维保方式选择半永久或者永久性的涂装方式。
3.4构件检测
在钢构件设计施工的过程中，除了要完成稳定性计算，还需要加强对整个钢构件检测工作，严格的检测是确保钢构件材料合格并达到设计要求的关键环节。临界压力计算方法是预测钢构件在实际使用过程中承受压力值的常用方法，经常用于钢构件检测。当钢构件承受压力的测量结果超过临界值时，证明其稳定性已经遭到破坏，需要及时调整钢构件受力设计，避免出现失稳状况。重视钢构件内部各个零件的受力分析，优化零部件受力细节，避免出现受力不均匀的问题，影响整体的结构安全。
3.5防火设计要点
防火设计也是钢构件建筑中的设计重点，因此，在材料的选择上，必须使用防火耐火性较高的材料。目前，在建筑项目中，必须根据建筑的防火要求以及等级来选择相应的防火材料。在选择材料时，由于涂层较厚、粘性较高的材料，它的防火、耐火性能比较好，因此是非常不错的选择。但在钢构件阻燃材料的选择中，如果较厚的材料无法达到阻燃标准，则可以在此阶段选择相对薄一点的耐火材料，特别是要对吊顶材料做好阻燃和防锈处理。在钢构件防火设计中，防火标准和防护等级作为重要的参考标准，它可以最大限度提高钢构件的防火水平。另外，钢构件的设计应以稳定对称为主，尽量在设计中避免结构扭曲，通过上下贯通的方法使得钢构件的稳定性和连贯性得到保障。在钢构件设计中，使用L形或T形的设计方式，可以确保钢构件的作用完全发挥出来，钢构件的位置如果是在结构外围，则可以使得建筑物的抗扭曲能力和抗变形能力达到最佳。
结语
综上所述，现如今，门式刚架结构在我国获得了全面的使用。高强度钢的运用与发展是其成长的趋势。设计人员对门式刚架构件稳定性设计应具备深刻认识，通过科学合理的计算方法和理论知识的支撑才能够得到安全经济的钢结构。最后，钢结构的具体施工操作也非常重要，现场施工人员必须按照设计图来严格执行，尽量减少施工误差，加强部门间相互配合，严格依据标准进行施工，加强细节管理。
参考文献
[1]吕淼, 王建省, 王宗泽. 门式刚架H型钢梁翼缘厚度与梁稳定性关系研究[J]. 中国科技信息, 2016, 000(017):63-63,66.
[2]黄锦珊.对钢结构加固设计及其稳定性的分析[J].建筑工程技术与设计，2014（9）：116.