（2）由圖21可知，地震作用隨著結(jié)構(gòu)高度的增加而減弱。風(fēng)荷載組合則是隨之增加，風(fēng)荷載組合對結(jié)構(gòu)的側(cè)移的影響較地震作用要小，地震作用組合成為結(jié)構(gòu)側(cè)移的控制工況。邊柱的應(yīng)力比控制為：0.53～0.54，中柱的應(yīng)力比控制為：0.8～0.84，梁的應(yīng)力比控制為：0.55～0.59（屋面梁），0.89～0.95（夾層主梁），計算夾層主梁未考慮混凝土對主梁的組合作用。對下部結(jié)構(gòu)的控制應(yīng)根據(jù)多層結(jié)構(gòu)的相應(yīng)規(guī)范，地震作用控制層間位移角為1/300，風(fēng)荷載作用控制層間位移角為1/400。
（3）由圖22可知，地震作用組合隨著結(jié)構(gòu)高度的增加變化不明顯，而風(fēng)荷載的變化同圖21。上部結(jié)構(gòu)的控制應(yīng)根據(jù)門式剛架技術(shù)規(guī)程，控制柱頂側(cè)移。
這種結(jié)構(gòu)一般為地震作用組合控制，設(shè)計時時必須計算這種工況，但應(yīng)依據(jù)不同規(guī)范和規(guī)程設(shè)計上部結(jié)構(gòu)和下部結(jié)構(gòu)。因此，對于這種結(jié)構(gòu)應(yīng)根據(jù)不同的規(guī)范或規(guī)程進(jìn)行設(shè)計控制，不可單純使用一種規(guī)范和規(guī)程來設(shè)計。
1.1.1 四周為磚墻圍護(hù)的單層門式剛架廠房
這種結(jié)構(gòu)類型同單層門式剛架工業(yè)廠房相比，主要區(qū)別在于：維護(hù)結(jié)構(gòu)的不同，四周為輕質(zhì)彩板維護(hù)，對柱頂側(cè)移控制相對較松；四周為磚墻維護(hù)，對柱頂側(cè)移控制較嚴(yán)。
四周為磚墻圍護(hù)的單層門式剛架廠房受力和變形有如下特點：
（1）磚墻和剛架所受荷載有所不同。屋面的風(fēng)荷載由門式剛架承受，墻面的風(fēng)荷載主要由墻體承受；對于地震作用，門式剛架承受鋼結(jié)構(gòu)和屋面受的荷載，磚墻承受自身所受的地震作用。為了保證磚墻的自承重，應(yīng)該按照砌體結(jié)構(gòu)規(guī)范在磚墻內(nèi)部設(shè)置構(gòu)造柱和圈梁。
（2）磚墻和剛架柱屬于兩種完全不同的結(jié)構(gòu)，它們的周期和振型差別比較大，在荷載作用下它們的變形不協(xié)調(diào)。磚墻維護(hù)與承重結(jié)構(gòu)之間留有一定的施工縫隙，結(jié)構(gòu)在風(fēng)荷載和地震作用下產(chǎn)生的最大側(cè)移必須小于施工縫隙，防止它們之間的碰撞。
（3）門式剛架柱平面外無墻體作用時，柱平面外穩(wěn)定問題突出，特別是廠房較高時，應(yīng)根據(jù)計算需要設(shè)置一道或者多道柱間系梁，減少柱平面外長細(xì)比。同時系梁的布置在縱向方向要保證與柱間支撐協(xié)調(diào)傳力。
綜上，四周磚墻圍護(hù)的單層門式剛架在設(shè)計計算上與一般的單層門式剛架工業(yè)廠房有所區(qū)別，抗震措施也有很大不同，并且在側(cè)移控制要嚴(yán)于單層門式剛架工業(yè)廠房。
1.1.2 抗震設(shè)計要點
綜上分析，對于輕型房屋門式鋼架鋼結(jié)構(gòu)，下列情況需要進(jìn)行抗震設(shè)防：
（1）高烈度區(qū)，8度以上
（2）吊車噸位較大，或工作制較高
（3）帶夾層或局部帶夾層
（4）帶磚混維護(hù)墻
（5）屋蓋懸掛荷載較大
這些類門式剛架廠房中，地震作用明顯，可能起控制作用，設(shè)計中需要考慮抗震。
總結(jié)上述分析結(jié)論，可得各典型情況下的抗震設(shè)計要點為：
1）帶吊車的門式剛架結(jié)構(gòu)
Ø 當(dāng)?shù)踯噰嵨惠^大（15噸以上），或工作制較高（A5以上），應(yīng)進(jìn)行抗震設(shè)計。
Ø 隨著地震等級提高，地震荷載逐漸超過風(fēng)荷載，成為結(jié)構(gòu)側(cè)移的控制荷載，但不是結(jié)構(gòu)強度控制工況；
Ø 在結(jié)構(gòu)設(shè)計中，應(yīng)考慮采用地震組合工況對結(jié)構(gòu)側(cè)移進(jìn)行驗算。
Ø 隨著結(jié)構(gòu)高度的增加，風(fēng)荷載對結(jié)構(gòu)的影響超過地震荷載
2）帶夾層或局部夾層的門式剛架
Ø 地震組合為控制工況，設(shè)計時必須考慮，應(yīng)根據(jù)不同的規(guī)范和規(guī)程分別設(shè)計上部結(jié)構(gòu)和夾層；
Ø 夾層下部結(jié)構(gòu)應(yīng)采用多層結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范，廠房上部結(jié)構(gòu)根據(jù)門式剛架技術(shù)規(guī)程進(jìn)行設(shè)計。
3）四周為磚墻圍護(hù)的門式剛架
Ø 為了保證磚墻的自承重與抗震性能，應(yīng)根據(jù)規(guī)范要求設(shè)置圈梁及構(gòu)造柱；
Ø 磚墻與剛架在荷載下變形不協(xié)調(diào)，需要預(yù)留一定的施工縫隙，并作好柔性連接構(gòu)造；
Ø 四周為磚墻圍護(hù)的門式剛架對側(cè)移的控制要求嚴(yán)于相應(yīng)的門式剛架，其側(cè)移要小于施工縫隙，而且還要保證磚墻與承重結(jié)構(gòu)連接可靠。
Ø 門式剛架計算時應(yīng)考慮磚墻圍護(hù)地震作用影響。
4）屋蓋懸掛荷載較大的門式剛架
Ø 屋蓋較大的懸掛荷載對門式剛架影響較大，計算時應(yīng)考慮地震作用。
Ø 除了對剛架截面影響較大外，往往對剛架節(jié)點設(shè)計帶來影響，端板上螺栓布置困難，尚無可靠的計算方法。
下面根據(jù)上述幾種類型，給出筆者參與的幾個工程實例圖片：
現(xiàn)行CECS102:2002《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》對結(jié)構(gòu)的跨度、吊車噸位和柱距有一定要求。即：吊車噸位大于20t、吊車工作制大于A5。當(dāng)不滿足限制條件時，不能按現(xiàn)行CECS102:2002《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》進(jìn)行設(shè)計，必須按照普通鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范（GB50017-2003）進(jìn)行設(shè)計。筆者結(jié)合多年工程經(jīng)驗，建議采用輕型圍護(hù)門式剛架普通鋼結(jié)構(gòu)。其主要技術(shù)要求為：
（1）主承重結(jié)構(gòu)采用門式剛架（包括格構(gòu)式截面）；
（2）圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用冷彎薄壁型鋼和壓型鋼板；
（3）門式剛架柱截面和吊車梁截面等承重結(jié)構(gòu)按《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》設(shè)計（包括抗震設(shè)計）；
（4）門式剛架梁截面和檁條、墻梁、支撐等按《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》設(shè)計；
（5）節(jié)點采用端板連接節(jié)點，或采用栓焊混合連接節(jié)點；
以筆者參與的多個工程為例，可知這種結(jié)構(gòu)形式可帶來較好的經(jīng)濟效益。其抗震設(shè)計方法應(yīng)分別遵循《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》和《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》的要求即可，在此不再贅述。
1 結(jié)語
(1) 汶川地震中鋼結(jié)構(gòu)震害相對較小，這說明鋼結(jié)構(gòu)建筑具有良好的抗震性能，適合在高烈度區(qū)應(yīng)用，但是在傳統(tǒng)重屋蓋鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房、大跨度公共建筑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)以及輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)的圍護(hù)結(jié)構(gòu)和節(jié)點等仍存在鋼結(jié)構(gòu)事故實例。
(2) 鋼結(jié)構(gòu)房屋在強震作用下，往往表現(xiàn)為強度足夠，但側(cè)向剛度不足，且焊縫連接處常常發(fā)生脆性破壞。應(yīng)采取措施提高結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度，提高焊接質(zhì)量。
(3) 單層門式剛架隨著結(jié)構(gòu)高度的增加，風(fēng)荷載成為其設(shè)計的控制工況，而地震作用對結(jié)構(gòu)的影響很小，對于設(shè)防烈度不高的地區(qū)可以不必計算。
(4) 帶吊車的門式剛架地震作用組合對結(jié)構(gòu)側(cè)移的影響一般要大于風(fēng)荷載組合，應(yīng)該計算地震荷載對結(jié)構(gòu)的影響。
(5) 局部夾層的下部結(jié)構(gòu)地震作用是其控制工況，必須根據(jù)多層結(jié)構(gòu)的設(shè)計規(guī)范進(jìn)行設(shè)計，上部結(jié)構(gòu)則根據(jù)門式剛架技術(shù)規(guī)程進(jìn)行設(shè)計。
(6) 四周維護(hù)為磚墻的單層門式剛架對側(cè)移的控制要求要嚴(yán)于相應(yīng)的門式剛架，其側(cè)移控制要小于施工縫隙，而且還要保證磚墻與承重結(jié)構(gòu)連接可靠，減小剛架柱平面外的計算長度，提高平面外的穩(wěn)定性。
(7) 屋蓋較大的懸掛荷載對門式剛架影響較大，計算時應(yīng)考慮地震作用。
(8) 當(dāng)結(jié)構(gòu)的跨度、吊車噸位和柱距不滿足CECS102:2002《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》的限制要求時，建議采用輕型圍護(hù)門式剛架普通鋼結(jié)構(gòu)。
參考文獻(xiàn)：
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