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摘 要：中车青岛四方机车车辆股份有限公司动车组次轮五级检修建设项目总装车体联合厂房为单层门式钢架轻型房屋钢结构厂房。本文结合工作实际，对门式钢架工业厂房的抗震设计进行分析说明，探讨门式钢架工业厂房的抗震设计注意事项，以便更好地增强门式钢架工业厂房的抗震性能，为其他类似工程提供参考。
关键词：钢结构；门式钢架；抗震设计
1 工程概况
本总装车体联合厂房是单层门式钢架轻型房屋钢结构厂房。本工程所在场地的抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度为0.05g，设计地震分组为第一组，Ⅱ类场地，重现期50年，基本风压0.60kN/m2，基本雪压0.25kN/m2。
根据工艺厂房布置在建筑、结构设计方面主要是满足采光、通风、生产流水线畅通，吊车起重吨位与高度的要求，跨度与柱网尺寸尽量标准化和模数化，以便较多采用国家现行的各种构配件标准图。
2 结构布置
2.1 柱网布置
根据工艺要求、经济、建筑美等方面的要求，确定总装车体联合厂房的跨度7×30m，柱距7.5m为主，厂房的跨度、吊车吨位等适用《门式钢架轻型房屋钢结构技术规范》（2012年版），东西方向轴线尺寸为270m，南北方向轴线尺寸为229m；在横向设置一道温度伸缩缝，横向温度伸缩缝采用双柱伸缩缝，而厂房南北向长度超出规范允许不设缝长度，且有两个不同的工艺功能，故设置一道变形缝。
2.2 柱间支撑和屋面支撑的布置
厂房共设置4道上柱支撑，4道上下柱支撑，支撑的最大间距不大于60m，设置了柱间支撑的开间同时，设置了屋面水平支撑，这样才能组成几何不变体系。
2.3 屋面结构布置
根据屋面的压型钢板规格，屋面檩条沿跨度方向的间距不大于1.5m，在檩条三分点处设一道拉条，拉条采用12的圆钢，圆钢拉条设置在檩条上翼缘1/3腹板的高度范围内，在屋脊处的拉条则为刚性。
2.4 墙面结构布置
根据墙面板的版型规格，墙梁沿高度方向的间距不大于1.5m，在每跨间三分点处各设一道拉条，拉条所承担的墙体自重通过斜拉条传至厂房钢柱，为了分段传递墙体的自重，一般每隔5道拉条设一对斜拉条。
3 设计引起的思考
虽然本工程的抗震设防烈度为6度，仍应该对单层门式钢架轻型房屋钢结构进行思考，其中抗震设计是不可或缺的一部分。在地震的作用下，主体结构应具备良好的承载和变形能力，符合“小震不坏，中震可修，大震不倒”的抗震目标。
3.1 门式钢架的震害分析
门式钢架厂房在强震的作用下，往往表现为强度足够，但是侧向刚度不足。门式钢架的破坏形式主要有以下方面：支撑结构有局部破坏，对整体稳定造成影响；框架节点区梁、柱焊接连接的破坏；柱脚焊缝的破坏以及锚栓的失效，其中螺栓连接比焊接连接破坏的情况更严重。
柱间支撑作为单层门式钢架厂房主要的减震措施和传力体系之一，为整体结构提供了比较大的侧向刚度。地震的强度大时，支撑构件所承受反复拉压的轴向力会增加。如果支撑的长度、局部加劲板的构造与主体结构的连接构造等出现了问题，那就会使结构本身出现破坏或是失稳。
由于门式钢架节点传力集中、构造复杂等因素，所以施工难度大，容易出现应力集中、强度不均等现象，再加上可能出现的焊缝缺陷、构造缺陷，就更容易出现节点域的破坏。节点域的破坏形式也较为复杂，主要有加劲板的屈曲和开裂、加劲板焊缝出现裂缝、腹板的屈曲和裂缝等。
3.2 抗震设计要点
对于单层门式钢架轻型房屋钢结构厂房，在下列情况下需要进行抗震设防。
（1）高烈度区，8度以上。
（2）吊车吨位较大，或工作制较高。
（3）带夹层或局部带夹层。
（4）带砖混围护墙。
（5）屋盖悬挂荷载较大。
这些类门式钢架厂房中地震作用明显，可能起控制作用，设计中需要考虑抗震。
各典型情况下的抗震设计要点有：
3.2.1 带吊车的门式钢结构
（1）当吊车吨位较大（15吨以上），或工作制较高（A5以上），应进行抗震设计。
（2）随着地震等级提高，地震荷载逐渐超过风荷载，成为结构侧移的控制荷载，但不是结构强度控制工况。
（3）在结构设计中，应考虑采用地震组合工况对结构侧移进行验算。
（4）随着结构高度的增加，风荷载对结构的影响超过地震荷载。
3.2.2 带夹层或局部夹层的门式钢架
（1）地震组合为控制工况，设计时必须考虑应根据不同的规范和规程分别设计上部结构和夹层。
（2）夹层下部结构应该采用多层结构设计规范，而厂房上部结构根据门式钢架技术规程进行设计。
3.2.3 四周为砖墙围护的门式钢架
（1）为了保证砖墙的自承重和抗震性能，应根据规范要求设置圈梁和构造柱。
（2）砖墙和钢架在荷载下变形不协调，需要预留一定的施工缝隙，并做好柔性连接构造。
（3）四周为砖墙围护的门式钢架对侧移的控制要求较严于四周为轻钢的门式钢架，其侧移要小于施工缝隙，而且要保证砖墙与承重结构的可靠连接。
（4）门式钢架设计时应考虑砖墙围护地震作用的影响。
3.2.4 屋盖悬挂荷载较大的门式钢架
（1）屋盖较大的悬挂荷载对门式钢架影响较大，计算时应考虑地震作用。
（2）除了对钢架截面影响较大外，往往对钢架节点设计产生影响，端板上螺栓布置困难。
4 结论
通过对总装车体联合厂房的设计，引发了对单层门式钢架轻型房屋钢结构厂房设计的思考。在设计过程中，合理的结构布置，准确的荷载取值，这些都是必须做到的，充分地了解门式钢架厂房的破坏机制以及破坏过程，灵活地运用钢结构设计准则，合理地确定并解决结构设计中的各种问题。只有这样，我们才能设计出经济、合理、安全适用的门式钢架钢结构厂房。
参考文献
[1]俞新.复杂化工厂房的抗震研究[D].华中科技大学，2005.
（作者单位：中铁工程设计院有限公司）
关键词：钢结构；门式钢架；抗震设计
1 工程概况
本总装车体联合厂房是单层门式钢架轻型房屋钢结构厂房。本工程所在场地的抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度为0.05g，设计地震分组为第一组，Ⅱ类场地，重现期50年，基本风压0.60kN/m2，基本雪压0.25kN/m2。
根据工艺厂房布置在建筑、结构设计方面主要是满足采光、通风、生产流水线畅通，吊车起重吨位与高度的要求，跨度与柱网尺寸尽量标准化和模数化，以便较多采用国家现行的各种构配件标准图。
2 结构布置
2.1 柱网布置
根据工艺要求、经济、建筑美等方面的要求，确定总装车体联合厂房的跨度7×30m，柱距7.5m为主，厂房的跨度、吊车吨位等适用《门式钢架轻型房屋钢结构技术规范》（2012年版），东西方向轴线尺寸为270m，南北方向轴线尺寸为229m；在横向设置一道温度伸缩缝，横向温度伸缩缝采用双柱伸缩缝，而厂房南北向长度超出规范允许不设缝长度，且有两个不同的工艺功能，故设置一道变形缝。
2.2 柱间支撑和屋面支撑的布置
厂房共设置4道上柱支撑，4道上下柱支撑，支撑的最大间距不大于60m，设置了柱间支撑的开间同时，设置了屋面水平支撑，这样才能组成几何不变体系。
2.3 屋面结构布置
根据屋面的压型钢板规格，屋面檩条沿跨度方向的间距不大于1.5m，在檩条三分点处设一道拉条，拉条采用12的圆钢，圆钢拉条设置在檩条上翼缘1/3腹板的高度范围内，在屋脊处的拉条则为刚性。
2.4 墙面结构布置
根据墙面板的版型规格，墙梁沿高度方向的间距不大于1.5m，在每跨间三分点处各设一道拉条，拉条所承担的墙体自重通过斜拉条传至厂房钢柱，为了分段传递墙体的自重，一般每隔5道拉条设一对斜拉条。
3 设计引起的思考
虽然本工程的抗震设防烈度为6度，仍应该对单层门式钢架轻型房屋钢结构进行思考，其中抗震设计是不可或缺的一部分。在地震的作用下，主体结构应具备良好的承载和变形能力，符合“小震不坏，中震可修，大震不倒”的抗震目标。
3.1 门式钢架的震害分析
门式钢架厂房在强震的作用下，往往表现为强度足够，但是侧向刚度不足。门式钢架的破坏形式主要有以下方面：支撑结构有局部破坏，对整体稳定造成影响；框架节点区梁、柱焊接连接的破坏；柱脚焊缝的破坏以及锚栓的失效，其中螺栓连接比焊接连接破坏的情况更严重。
柱间支撑作为单层门式钢架厂房主要的减震措施和传力体系之一，为整体结构提供了比较大的侧向刚度。地震的强度大时，支撑构件所承受反复拉压的轴向力会增加。如果支撑的长度、局部加劲板的构造与主体结构的连接构造等出现了问题，那就会使结构本身出现破坏或是失稳。
由于门式钢架节点传力集中、构造复杂等因素，所以施工难度大，容易出现应力集中、强度不均等现象，再加上可能出现的焊缝缺陷、构造缺陷，就更容易出现节点域的破坏。节点域的破坏形式也较为复杂，主要有加劲板的屈曲和开裂、加劲板焊缝出现裂缝、腹板的屈曲和裂缝等。
3.2 抗震设计要点
对于单层门式钢架轻型房屋钢结构厂房，在下列情况下需要进行抗震设防。
（1）高烈度区，8度以上。
（2）吊车吨位较大，或工作制较高。
（3）带夹层或局部带夹层。
（4）带砖混围护墙。
（5）屋盖悬挂荷载较大。
这些类门式钢架厂房中地震作用明显，可能起控制作用，设计中需要考虑抗震。
各典型情况下的抗震设计要点有：
3.2.1 带吊车的门式钢结构
（1）当吊车吨位较大（15吨以上），或工作制较高（A5以上），应进行抗震设计。
（2）随着地震等级提高，地震荷载逐渐超过风荷载，成为结构侧移的控制荷载，但不是结构强度控制工况。
（3）在结构设计中，应考虑采用地震组合工况对结构侧移进行验算。
（4）随着结构高度的增加，风荷载对结构的影响超过地震荷载。
3.2.2 带夹层或局部夹层的门式钢架
（1）地震组合为控制工况，设计时必须考虑应根据不同的规范和规程分别设计上部结构和夹层。
（2）夹层下部结构应该采用多层结构设计规范，而厂房上部结构根据门式钢架技术规程进行设计。
3.2.3 四周为砖墙围护的门式钢架
（1）为了保证砖墙的自承重和抗震性能，应根据规范要求设置圈梁和构造柱。
（2）砖墙和钢架在荷载下变形不协调，需要预留一定的施工缝隙，并做好柔性连接构造。
（3）四周为砖墙围护的门式钢架对侧移的控制要求较严于四周为轻钢的门式钢架，其侧移要小于施工缝隙，而且要保证砖墙与承重结构的可靠连接。
（4）门式钢架设计时应考虑砖墙围护地震作用的影响。
3.2.4 屋盖悬挂荷载较大的门式钢架
（1）屋盖较大的悬挂荷载对门式钢架影响较大，计算时应考虑地震作用。
（2）除了对钢架截面影响较大外，往往对钢架节点设计产生影响，端板上螺栓布置困难。
4 结论
通过对总装车体联合厂房的设计，引发了对单层门式钢架轻型房屋钢结构厂房设计的思考。在设计过程中，合理的结构布置，准确的荷载取值，这些都是必须做到的，充分地了解门式钢架厂房的破坏机制以及破坏过程，灵活地运用钢结构设计准则，合理地确定并解决结构设计中的各种问题。只有这样，我们才能设计出经济、合理、安全适用的门式钢架钢结构厂房。
参考文献
[1]俞新.复杂化工厂房的抗震研究[D].华中科技大学，2005.
（作者单位：中铁工程设计院有限公司）