朗筑解讀：門式剛架計算按三維還是二維?

現(xiàn)在很多審圖辦認為廠房應(yīng)該三維建模整體計算才能真實反映實際情況，筆者認為這個觀點值得商榷。
首先，門式剛架規(guī)范優(yōu)先推薦按照平面結(jié)構(gòu)分析計算。
《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范》（GB 51022-2015）6.1.2 ： 門式剛架不宜考慮應(yīng)力蒙皮效應(yīng)，可按平面結(jié)構(gòu)分析內(nèi)力。

第一、因為縱向有柱間支撐，縱向剛度幾乎可以看成很大很大，橫向和縱向剛度如何協(xié)調(diào)變形？
第二、因為屋面板都是開大洞的（屋面肯定有采光帶），無法協(xié)調(diào)空間整體變形，整體建模就是假的，實際上是實現(xiàn)不了的。
第三、就算可以協(xié)調(diào)空間整體變形，縱向力怎么分配？因為縱向有的有柱間支撐，有的沒有，如果全部都由柱間支撐承擔，那么整體建模又有什么意義？

解讀：

  應(yīng)力蒙皮效應(yīng)是指通過屋面板的面內(nèi)剛度，將分攤到屋面的水平力傳遞到山墻結(jié)構(gòu)的一種效應(yīng)。應(yīng)力蒙皮效應(yīng)可以減小門式剛架梁柱受力，減小梁柱截面，從而節(jié)省用鋼量。但是，應(yīng)力蒙皮效應(yīng)的實現(xiàn)需要滿足一定的構(gòu)造措施：

  1自攻螺釘連接屋面板與檁條；

  2傳力途徑不要中斷，即屋面不得大開口（條形坡度方向的采光帶）；

  3屋面與屋面梁之間要增設(shè)剪力傳遞件（剪力傳遞件是與檁條相同截面的短的C形或Z形鋼，安裝在屋面梁上，順坡方向，上翼緣與屋面板采用自攻螺釘連接，下翼緣與屋面梁采用螺栓連接或焊接）；

4廠房的總長度不大于總跨度的2倍；

5強大的端框架：山墻結(jié)構(gòu)增設(shè)柱間支撐以傳遞應(yīng)力蒙皮效應(yīng)傳遞來的水平力至基礎(chǔ)。

應(yīng)力蒙皮導(dǎo)荷示意圖

采用應(yīng)力蒙皮概念設(shè)計的廠房，端框架必須剛強，因為水平力要匯聚到端框架上，同時滿足以上五條構(gòu)造措施是很難的，因此，大部分實際的廠房是不能考慮蒙皮效應(yīng)的。

鋼梁和鋼柱通過高強螺栓連接→平面門式鋼架

↓

平面鋼架通過支撐和體系桿→空間鋼架

↓

圍護材料＋基礎(chǔ)→輕型鋼建筑

忽略實際結(jié)構(gòu)的蒙皮效應(yīng)后可以得到由空間梁系組成的空間剛架，忽略空間剛架的空間共同工作效應(yīng)后可以得到由平面梁系組成的平面門式剛架。忽略結(jié)構(gòu)柱腳與基礎(chǔ)之間連接的彈性剛度后可以得到理想的鉸接或剛接的結(jié)構(gòu)支座條件。由實際輕鋼結(jié)構(gòu)提取計算模型的過程如圖2-8所示：

  因此，門式剛架采用二維建模計算和設(shè)計是符合規(guī)范設(shè)計要求的。門式剛架體系的整體性依靠檁條、墻梁及隅撐來保證，從而減少了屋蓋支撐的數(shù)量。支撐多用張緊的圓鋼做成，很輕便。梁、柱多采用變截面，截面與彎矩成正比；腹板高厚比較大（腹板厚度較薄），在設(shè)計時利用其屈曲后強度，以節(jié)省材料。當然，由于變截面門式剛架達到極限承載力時，可能會在多個截面處形成塑性鉸而使剛架瞬間形成機動體系，因此塑性設(shè)計不再適用。

其次，可以通過門剛規(guī)范間接證明。
6.2.6  當房屋的縱向長度不大于橫向?qū)挾鹊?/font>1.5倍，且縱向和橫向均有高低跨，宜按整體空間剛架模型對縱向支撐體系進行計算。
解讀：