導(dǎo)語：如何才能寫好一篇鋼結(jié)構(gòu)房屋，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公文云整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

【關(guān)鍵詞】剛架；檁條；屋蓋支撐；柱間支撐；系桿

1 門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)的組成：

主要由四大部分組成：

主結(jié)構(gòu)――剛架，吊車梁；

次結(jié)構(gòu)――檁條，墻架柱及抗風(fēng)柱；

支撐結(jié)構(gòu)――屋蓋支撐，柱間支撐，系桿；

圍護結(jié)構(gòu)――屋面（屋面板、采光板、通風(fēng)器等），墻面（墻板、門、窗等）

2 門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)的技術(shù)特點：

與傳統(tǒng)的單層房屋相比，這種結(jié)構(gòu)有如下一些特點：

2.1 輕。

2.2 采用壓型鋼板作圍護面板（屋面板，墻面板）將產(chǎn)生對結(jié)構(gòu)有利的蒙皮效應(yīng)，從而提高剛架結(jié)構(gòu)的整體剛度，有效減小結(jié)構(gòu)的實際位移。

2.3 剛架采用變截面，基本上按彎矩圖形的變化以及施工方便來改變腹板高度和厚度以及翼緣尺寸，充分做到材盡其用。

2.4 由于剛架構(gòu)件輕，可以采用平板柱腳以及考慮這種平板柱腳對剛架柱的嵌固作用，支撐也可以做得很輕便。

2.5 結(jié)構(gòu)構(gòu)件可全部在工廠制作，工業(yè)化程度高。

2.6 構(gòu)件單元之間用端板連接，延性好，加之自重輕以及屋面蒙皮作用，對抗震有利。

由以上特點，這種結(jié)構(gòu)體系用鋼省，造價低，制作簡便，安裝快捷，施工周期短，商品化程度高，而且其適用性廣，造型美觀，在建筑市場上具有很強的競爭力。但因其輕，對于風(fēng)載較大或者房屋較高時，必須特別注意風(fēng)載作用下的連接設(shè)計與施工。

3 結(jié)構(gòu)形式和布置

3.1 CECS102:2002不推薦多脊多坡

圖（一）中作了多脊多坡與單脊雙坡房屋的比較，顯然，在其它條件都相同的情況下，屋脊兩側(cè)各需一根檁條，而內(nèi)天溝兩側(cè)亦各需一根檁條，因此，多一個屋脊就需要多一根檁條；多一個內(nèi)天溝也需要多一根檁條，同時也增加內(nèi)天溝和落水管、室內(nèi)排水溝的用料，設(shè)置內(nèi)天溝還容易因積水、積雪而加大荷載，甚至導(dǎo)致滲漏。如果因為室內(nèi)排水溝淤塞需要疏通，還將影響正常使用，多脊多坡不等高剛架上述問題更嚴(yán)重，應(yīng)盡可能不采用。不過，當(dāng)跨度較大，由位移控制設(shè)計時，可能要增加剛架的用鋼量，此時還是以多脊多坡可能較為有利。

3.2 中柱采用搖擺柱的數(shù)量限制

風(fēng)荷載不很大且房屋并不特別高時，為減少剛架用鋼量，多跨剛架中間柱可采用兩端均為鉸接的搖擺柱，但兩根與梁剛接的柱之間擺柱的數(shù)量不宜超過三根，見圖（二）。

3.3 剛架的合理間距

剛架的用鋼量一般說來隨其間距的增大而減小，但吊車梁、檁條、墻梁的用鋼量則隨剛架間距的增大而增大。對于無橋式吊車的單層門式剛架輕型房屋，剛架間距以6m~9m為宜；當(dāng)沒有懸掛荷載或懸掛荷載不掛在檁條上，或采用高頻焊接輕型H型鋼檁條，或采用格構(gòu)式檁條時，剛架間距可做到12m，此時側(cè)墻宜設(shè)墻架柱；通常，大跨度剛架宜采用大間距，跨度與間距的比一般以3.5~5為宜。對于有10噸以上吊車或較大的懸掛荷載的單層門式剛架輕型房屋，剛架間距以6m為宜。

3.4 檁條

門式剛架中多采用實腹式檁條，有普通型鋼和冷彎薄壁型鋼兩種，其截面形式如圖（三）所示。

（a）熱軋槽鋼檁條

（b）熱軋工字鋼檁條

（c）高頻焊接輕型H型鋼檁條

（d）冷彎薄壁卷邊槽鋼檁條

（e）冷彎薄壁直卷邊Z型檁條

（f）冷彎薄壁斜卷邊Z型檁條

門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)中常用的為后三種實腹式檁條。

檁條是作為受彎構(gòu)件承受屋蓋板傳來的荷載，檁條的結(jié)構(gòu)型式主要有三種：簡支梁模式、連續(xù)梁模式、多跨靜定梁模式。近幾年在各大工程中應(yīng)用比較廣泛的為連續(xù)梁模式，連續(xù)梁模式比簡支梁模式能節(jié)約鋼材10%左右。

檁條的穩(wěn)定問題主要靠屋面板和拉條對其形成側(cè)向約束，從而防止其彎扭失穩(wěn)。拉條設(shè)置原則為：檁條的跨度小于4m時，可不設(shè)拉條；當(dāng)其跨度大于4m不大于6m時，可僅在跨中設(shè)一道拉條；當(dāng)其跨度大于6m不大于9m時，可在跨度三分點處各設(shè)一道拉條；當(dāng)其跨度大于9m時，可沿跨度均勻布置三道拉條。另外，在檐口及屋脊處需同時設(shè)置斜拉條和撐桿。

3.5 支撐

門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)的支撐，可采用帶張緊裝置的十字交叉圓鋼支撐。圓鋼與構(gòu)件的夾角應(yīng)在30°～60°范圍內(nèi)，宜接近45°。當(dāng)設(shè)有起重量不小于5噸的橋式吊車時，柱間采用型鋼支撐，且在溫度區(qū)段端部吊車梁以下不宜設(shè)置柱間剛性支撐。當(dāng)不允許設(shè)置交叉柱間支撐時，可設(shè)置其它形式的支撐；當(dāng)不允許設(shè)置任何支撐時，可設(shè)置縱向剛架。在設(shè)置柱間支撐的開間，同時設(shè)置屋蓋橫向支撐，以組成幾何不變體系。

參考文獻

[1]冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范（GB50018-2002） 2003.

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關(guān)鍵詞：輕型鋼結(jié)構(gòu) 門式鋼架 設(shè)計要點

引 言

隨著社會的發(fā)展，生產(chǎn)力水平的提高，我國鋼產(chǎn)量的不斷提高、品種不斷豐富。彩色壓型鋼板生產(chǎn)的迅速發(fā)展，為輕型鋼結(jié)構(gòu)房屋的發(fā)展奠定了良好的物質(zhì)基礎(chǔ)。輕型鋼結(jié)構(gòu)房屋具有跨度大、空間大、用鋼量少、造價低廉、施工方便易安裝、施工周期短、施工污染環(huán)境少、建筑造型簡潔美觀、以及可回收利用等優(yōu)點，在工業(yè)廠房、倉庫、展覽廳等工業(yè)與民用建筑中得到越來越多的應(yīng)用和發(fā)展。

一、門式鋼架結(jié)構(gòu)的形式及特點

鋼架結(jié)構(gòu)是梁、柱單元構(gòu)件的組合體，是柱與直線型、弧線型、折線型橫梁鋼性連接的承重骨架體系。其形式種類繁多，在單層廠房及倉庫中，應(yīng)用較多的為單層單跨，雙跨或多跨的雙坡門式鋼架，它可根據(jù)通風(fēng)、采光的需要設(shè)置天窗、通風(fēng)屋脊和采光帶等。門式鋼架的整個構(gòu)件橫截面尺寸較小，可以有效地利用建筑空間，從而降低房屋的高度，減小建筑體積，在建筑造型上也較簡潔美觀，其次，鋼架構(gòu)件的剛度較好，其平面內(nèi)、外的剛度差別較小，為制作、運輸、安裝提供有利的條件。

（一）門式鋼架的結(jié)構(gòu)形式

門式鋼架的結(jié)構(gòu)形式多種多樣。按構(gòu)件體系分，有實腹式與格構(gòu)式；按橫截面組成分，有等截面與變截面。實腹式鋼架的橫截面一般為H型，少數(shù)為Z型；格構(gòu)式的橫截面為矩形或三角形；按結(jié)構(gòu)選材分，有普通型鋼、薄壁型鋼、鋼管或鋼板焊成。

（二）門式鋼架結(jié)構(gòu)的特點

與傳統(tǒng)的單層廠房相比，這種結(jié)構(gòu)的特點有:

1.便于拆遷，可用于臨時建筑，這是其突出的特征。

2.屋面板采用壓型鋼板輕型屋面、由于屋面輕了，支承它的結(jié)構(gòu)也很輕。至于外墻，用磚墻對隔熱和降低造價有利，但對結(jié)構(gòu)的側(cè)移要求較嚴(yán)，外觀也較差，因此還是用鋼墻板者居多。

3.鋼架可采用變截面，截面與彎矩成正比。除腹板高度變化外，厚度也可根據(jù)需要變化，上下翼緣可用不同截面，相鄰單元的翼緣也可采用不同截面，充分做到材盡其用。

4.鋼架的腹板可按有效寬度設(shè)計，允許失穩(wěn)并可利用屈曲后強度。這樣，腹板的高厚比可做得比按現(xiàn)行《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)一計規(guī)范》規(guī)定的大，宜即腹板厚度可比一般鋼構(gòu)件薄。

5.豎向荷載通常是設(shè)計的控制荷載，但當(dāng)風(fēng)載較大或房屋較高時，風(fēng)荷載是控制荷載。因結(jié)構(gòu)自重很輕，地震作用不起控制作用，一般不需考慮抗震（少數(shù)情況除外），結(jié)構(gòu)設(shè)計大為簡便。

6.支撐可做得很輕便。由于構(gòu)件輕，支撐用張緊的圓鋼即可滿足要求，因剛腹板允許失穩(wěn)，可將支撐直接連在腹板上，省去很多節(jié)點板。

7.鋼架的側(cè)間剛度用隅撐來保證。這不僅省去了很多縱向剛性構(gòu)件（隅撐用料很少），而且由于隅撐間距較小，鋼架構(gòu)件的翼緣寬度可顯著減小。

8.結(jié)構(gòu)構(gòu)件可全部在工廠制作，工業(yè)化程度高。結(jié)構(gòu)單元可根據(jù)運輸條件劃分。單元之間在現(xiàn)場用螺栓相連，安裝方便快速?；A(chǔ)簡單，土建施工量小。

二、門式輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計要點

（一）屋面活荷載取值框架荷載取0.3kN/m2已經(jīng)沿用多年，不打算修改。但屋面結(jié)構(gòu)，包括屋面板和檁條，其活荷載要提高到0.5kN/m2?！朵摻Y(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》征求意見稿規(guī)定，不上人屋面的活荷載為0.5kN/m2 ，但構(gòu)件的荷載面積大于60m2的可乘折減系數(shù)0.6。門式鋼架一般符合此條件，所以可用0.3kN/m2，與鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范保持一致。國外這類，要考慮0.15-0.5kN/m2 的附加荷載，而我們無此規(guī)定，遇到超載情況，就要出安全問題。設(shè)計時可適當(dāng)提高至0.5kN/m2 ?，F(xiàn)在有的框架梁太細，檁條太小，明顯有人為減少荷載情況，應(yīng)特別注意，決不允許在有限的活荷載中“偷工減料”。

（二）屋脊垂度要控制

框架斜梁的豎向撓度限值一般情況規(guī)定為1/180，除驗算坡面斜梁撓度外，是否要驗算跨中下垂度？過去不明確，可能不包括屋脊點垂度?，F(xiàn)在應(yīng)該是計算的。一般是將構(gòu)件分段，用等截面程序計算，每段都要計算水平和豎向位移，不能大于允許值，等于要驗算跨中垂度?？缰写苟确从澄菝尕Q向剛度，剛度太小豎向變形就大。

（三）鋼柱換砼柱

少數(shù)單位設(shè)計的門式鋼架，采用鋼筋混凝土柱和輕鋼斜梁組成，斜梁用豎放式端板與砼柱中的預(yù)埋螺栓相連，形成剛接，目的是想節(jié)省鋼材和降低造價。在廠房中，的確是有用砼柱和鋼桁架組成的框架，但此時梁柱只能鉸接，不能剛接。多高層建筑中，鋼梁與墻的連接也是如此。

（四）檁條計算不安全

檁條計算問題較大。檁要是冷彎薄壁構(gòu)件，受壓板件或壓彎板件的寬厚比大，在受力時要屈曲，強度計算應(yīng)采用有效寬度，對原有截面要減弱，不能象熱軋型鋼那樣全截面有效。有效寬度理論是在《冷彎薄壁型鋼構(gòu)件技術(shù)規(guī)程》中講的，有的設(shè)計人員恐怕還不了解，甚至有些設(shè)計軟件也未考慮。但是，設(shè)計光靠軟件不行，還要能判斷。軟件未考慮的，自己要考慮，否則就不需要工程師了。

三、結(jié)束語

隨著門式鋼結(jié)構(gòu)在工業(yè)與民用建筑中的廣泛應(yīng)用，提高鋼結(jié)構(gòu)工程設(shè)計水平顯得日益重要。對越來越多從事輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)上程設(shè)計工作的從業(yè)人員，除要求掌握專業(yè)理論知識外，還必須了解輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)工程的制作安裝工藝、現(xiàn)場環(huán)境和相關(guān)情況，更深入地理解和掌握規(guī)范，只有通過精心和合理的設(shè)計，才能使輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)得到更大的發(fā)展。

參考文獻：

[1]樊永華.門式剛架設(shè)計應(yīng)注意的問題[J]. PKPM新天地, 2008,(3): 25-27.

[2]胡寶琳等.輕型鋼結(jié)構(gòu)廠房的設(shè)計與研究,鋼結(jié)構(gòu),2004 (5)

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關(guān)鍵詞：門式輕型鋼；設(shè)計；分析

前言

近些年來，門式輕型鋼結(jié)構(gòu)房屋在建筑中得到了廣泛的應(yīng)用，適用于超市、娛樂體育設(shè)施、車站候車室等大跨度公共建筑等，其通常由基礎(chǔ)、鋼架、支撐系統(tǒng)、屋面、壓型鋼板屋面和型鋼檁條等組成，下文將就鋼結(jié)構(gòu)的特點和設(shè)計時的注意事項等方面進行闡述。

1 輕型門式剛架的特點

輕型鋼結(jié)構(gòu)房屋相比于傳統(tǒng)的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)房屋具有質(zhì)量輕、柱網(wǎng)布置比較靈活、造價低、施工速度快、施工難度較低等特點。

經(jīng)過多年的發(fā)展，輕型門式鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展成為了一個完備的體系，從H型鋼梁，屋頂上的彩鋼板，墻面上的保溫層等一系列的配件，房屋設(shè)計時根據(jù)設(shè)計要求選用符合要求的配件，而后進行相應(yīng)的組裝，在既保證結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的情況下又可以保證縮短工期。鋼結(jié)構(gòu)建筑由于采用了全鋼結(jié)構(gòu)，在同等強度的條件下要比鋼筋水泥結(jié)構(gòu)占用空間少，比一般鋼筋水泥結(jié)構(gòu)的建筑內(nèi)部空間更為合理，外觀簡潔，可以更好的達到使用要求。由于房頂和圍護結(jié)構(gòu)采用了彩鋼板、玻璃棉等材料，因此鋼結(jié)構(gòu)的鋼架可以很輕，在加上設(shè)計時對門式鋼架結(jié)構(gòu)進行了優(yōu)化設(shè)計，從而使鋼結(jié)構(gòu)的自重很輕，根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)門式鋼架建筑結(jié)構(gòu)用鋼量通常為10～30kg/m2僅為相同條件下混凝土結(jié)構(gòu)建筑用鋼量的1/20～1/30，更為經(jīng)濟合理。

門式剛架結(jié)構(gòu)的主要構(gòu)件和配件都由工廠制作，從而保證了構(gòu)件的質(zhì)量和精度，無需二次加工，工地安裝方便。除了基礎(chǔ)施工外，沒有濕作業(yè)，需要的施工人員也不多，而且在安裝時，構(gòu)件之間的連接多采用高強度螺栓進行連接，需要焊接的地方很少，這樣就大大提高了安裝速度，使建筑可以很快的建設(shè)起來，但必須注意設(shè)計為剛性連接的節(jié)點，應(yīng)具有足夠的轉(zhuǎn)動剛度。由于門式剛架結(jié)構(gòu)的重量較輕，因此對于地基的要求可以較鋼筋水泥結(jié)構(gòu)的建筑少很多，基礎(chǔ)可以做得比較小，通常情況下，地震時產(chǎn)生的縱波對于剛架的結(jié)構(gòu)影響很小，因此可以不計算地震的影響，但是風(fēng)荷載對其結(jié)構(gòu)的影響較大，設(shè)計時要著重考慮。

2 門式剛架結(jié)構(gòu)建筑的結(jié)構(gòu)形式和要求規(guī)定

在建筑時，屋蓋采用壓型鋼板屋面板和冷彎薄壁型鋼檁條，主體鋼架可采用變截面實腹剛架，外墻采用壓型鋼板墻面板和冷彎薄壁型鋼墻梁。用于檁條和墻梁的冷彎薄壁型鋼，其壁厚不宜小于1.5mm，用于焊接主鋼架構(gòu)件腹板的鋼板，其厚度不宜小于4mm，當(dāng)有根據(jù)時可不小于3mm，構(gòu)件中受壓板件的最大寬厚比，不得大于現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范》規(guī)定的寬厚比限值，受壓板件的局部穩(wěn)定臨界應(yīng)力低于鋼材屈服點時，應(yīng)按實際應(yīng)力驗算板件的穩(wěn)定性，或采用有效寬度計算構(gòu)件的有效截面，并驗算構(gòu)件的強度和穩(wěn)定。

3 剛架結(jié)構(gòu)的平面布置

3.1 門式剛架結(jié)構(gòu)的跨度取橫向剛架柱間的距離，一般為9-36m，推薦以3m為一個長度段，也可按照實際要求選取。當(dāng)邊柱寬度不等時，其外側(cè)應(yīng)對齊。其高度（地坪柱軸線與斜梁軸線交點的高度）推薦取4.5～9m，也可按照要求適量放大。門式剛架的高度要按照設(shè)計要求來確定，如房屋內(nèi)需要安裝行車，需要考慮行車需要的高度。應(yīng)根據(jù)使用要求的室內(nèi)凈高確定，有吊車的廠房應(yīng)根據(jù)軌頂標(biāo)高和吊車凈空的要求確定。門式剛架的合理間距通常采用6m，7.5m或9m等的距離。挑檐長度需要根據(jù)實際情況從0.5～1.2m之間選取。

3.2 門式剛架輕型房屋由于結(jié)構(gòu)簡單，使用的構(gòu)件和圍護結(jié)構(gòu)受溫度影響較小，其溫度分區(qū)可以采用縱向溫度區(qū)段

3.3 門式剛架的支撐布置

支撐體系在門式剛架輕結(jié)構(gòu)具有十分重要的作用在支撐時要注意以下要求。

支持布置的要求：

（1）圓鋼支撐不能應(yīng)用于有吊車的廠房，應(yīng)根據(jù)所進行的受力分析，經(jīng)計算來確定直徑，其凈截面不得小于10mm。圓鋼支撐與構(gòu)件腹板的連接處，t≤5mm時應(yīng)腹板補強。

（2）當(dāng)廠房內(nèi)有5t及5t以上吊車時，立柱之間的支撐需采用型鋼來進行支撐。

（3）當(dāng)廠房內(nèi)有15t以上吊車時，應(yīng)對廠房增加屋蓋縱向支撐和對吊車梁的側(cè)向增加剛度。

（4）當(dāng)廠房內(nèi)無吊車時，立柱間支撐的間距不大于30～45米，應(yīng)與屋蓋橫向支撐位于同一開間。

（5）當(dāng)廠房內(nèi)設(shè)計有吊車時，下柱支撐設(shè)在溫度區(qū)間中部或三分點處。

（6）保證房屋縱向剛度的措施。

4 墻架布置

門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)的墻架布置應(yīng)對門窗、挑檐、遮雨篷等構(gòu)件和圍護的材料提出一定的規(guī)范。門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)的側(cè)墻，當(dāng)采用壓型鋼板圍護面時，墻梁宜布置在剛架的外側(cè)，門式剛架輕型房屋的外墻，當(dāng)抗震要求不高于6度時，能采用輕型鋼墻板或砌體，當(dāng)抗震要求為7-8度時，可采用輕型鋼墻板或非嵌砌砌體，當(dāng)抗震能力要求9度時，適合采用輕型鋼墻板或柱柔性連接的輕質(zhì)墻板。

5 門式剛架節(jié)點和梁柱連接設(shè)計

門式剛架梁與柱的連接，一般使用高強度螺栓端板來連接。連接一般使用端板平放、豎放、斜放三種方式。連接用的高強度螺栓應(yīng)對稱布置且螺栓數(shù)目為偶數(shù)，端板豎放適用于局部等截面柱，設(shè)計時將端板橫放用來減少節(jié)點的設(shè)計剪力，用以抵消豎向載荷所起的作用。當(dāng)節(jié)點彎矩很大時一般可采將端板斜放的方式，用來加長抗彎連接的力臂，方便布置螺栓。端板拼接連接一般采用外伸式和平齊式，外伸式節(jié)點受力合理，比平齊式承載力高，因此一般多采用外伸式端板連接，同時應(yīng)在結(jié)點板外伸部分設(shè)置加勁肋，提高節(jié)點的抗剪能力，有效減少節(jié)點板的變形。端板連接要按照所受的最大內(nèi)應(yīng)力設(shè)計，吊車梁和制動梁的連接可采用高強度摩擦型螺栓連接或焊接。螺栓中心至翼緣板表面的距離，應(yīng)滿足不小于35mm，螺栓端距不應(yīng)小于2倍螺栓孔徑。

6 屋面板和墻板設(shè)計

屋面板和墻板材料可以選用建筑外用彩色鍍鋅或鍍鋁鋅壓型鋼材，夾心壓型復(fù)合板和玻璃纖維增強水泥外墻板等輕質(zhì)材料，一般用與屋面或墻面的壓型鋼板，其厚度應(yīng)至少大于0.4mm，當(dāng)在屋面板上開設(shè)直徑大于300mm的圓洞或邊長大于300mm的方洞時，應(yīng)根據(jù)計算采用次結(jié)構(gòu)加強，同時不能在房屋屋脊上開洞，墻板應(yīng)接觸地面，好將墻壁的自重由地面來承受，減少剛架所承受的力，板與板之間的連接要適當(dāng)。

7 結(jié)束語

由上文可知，門式輕型鋼結(jié)構(gòu)由于其本身結(jié)構(gòu)簡單，質(zhì)量輕，施工周期短等優(yōu)點廣泛應(yīng)用于工廠、超市等建筑，在設(shè)計時要注意對結(jié)構(gòu)風(fēng)荷載的計算，對鋼結(jié)構(gòu)進行相應(yīng)的力學(xué)分析，結(jié)合實際，設(shè)計出符合設(shè)計要求且經(jīng)濟實惠可靠的房屋。

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關(guān)鍵詞：建筑設(shè)計，門式輕型鋼，結(jié)構(gòu)特點，布置方法

Abstract: with the development of The Times, the design of the building structure in gradually green, economic and environmental protection, therefore, this article mainly around the door type of light steel structure housing design, this paper discusses some problems for the building designers reference.

Keywords: architectural design, the door type of light steel, structural characteristics, decorate method

中圖分類號：S611文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：

一、輕型門式剛架的特點

(1)所謂的輕型門式剛架，一般我們將其稱之為工業(yè)化全裝配式結(jié)構(gòu)，具體地說，就是從房屋的屋面、墻架、承重結(jié)構(gòu)、墻面和保溫層，形成一套完整的體系，具有高度的系列化和裝配化，因此這樣的房屋構(gòu)件，可以像其它商品一樣批量生產(chǎn)，方便運作。

(2)此外，此結(jié)構(gòu)的房屋在外觀上，較為簡練美觀，內(nèi)部空曠中，比一般結(jié)構(gòu)更符合使用要求。

(3)在房屋構(gòu)件的外形和橫截面形式上，也趨于合理化，結(jié)構(gòu)自重較為輕。一般來說，門式剛架鋼結(jié)構(gòu)的重量只是混凝土結(jié)構(gòu)的1／8―1／10，是普通鋼結(jié)構(gòu)的1／2一1／3，因此，非常有利于建筑施工的需求，滿足最經(jīng)濟、合理的建筑設(shè)計的目的。

(4) 輕型門式剛架的最大優(yōu)點，就是安裝方便，這種結(jié)構(gòu)的房屋在施工過程中，不需要大型起重設(shè)備進行運輸，因為全部的構(gòu)件通常都是在工廠制造好，然后運送到施工現(xiàn)場進行裝配即可，在安裝過程中，全部采用普通螺栓、高強度螺栓、自攻螺絲、拉鉚釘?shù)?，焊接工作量較少，無濕作業(yè)，有效地加快了施工的進度與速度，例如建筑面積為一萬平方米左右的廠房，只需一個月左右時間就可以全部安裝完成。

(5)再者，門式剛架房屋也大大地降低工程的基礎(chǔ)造價，為企業(yè)節(jié)省了建筑成本。這種新型的建筑結(jié)構(gòu)，也有利于房屋的抗震，因為門式剛架房屋很輕，由房屋自重產(chǎn)生的水平地震作用很小，在一般情況下可以不計算地震作用，所以特別適宜在地震區(qū)建造。

二、門式輕型鋼結(jié)構(gòu)房屋的結(jié)構(gòu)布置

1、門式剛架結(jié)構(gòu)平面布置

(l)、門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)的溫度區(qū)段長度(即伸縮縫間距)，應(yīng)符合下列規(guī)定：縱向溫度區(qū)段不應(yīng)大于300m，而在橫向溫度區(qū)段，則不應(yīng)大于150m；當(dāng)有計算依據(jù)時，溫度區(qū)段長度可適當(dāng)增加。

(2)、在多跨剛架局部抽掉中間柱或邊柱處，可布置托梁或托架，當(dāng)邊柱寬度不等時，其外側(cè)應(yīng)對齊。門式剛架的高度(地坪柱軸線與斜梁軸線交點的高度)應(yīng)根據(jù)使用要求的室內(nèi)凈高確定，有吊車的廠房應(yīng)根據(jù)軌頂標(biāo)高和吊車凈空的要求確定，一般來說取4．5～9m為宜。門式剛架的合理間距應(yīng)綜合考慮剛架跨度、荷載條件及使用要求等因素，一般宜取6m，7．5m或9m。挑檐長度可根據(jù)使用要求確定，宜為0．5～1．2m，其上翼緣坡度與剛架斜梁坡度相同。

(3)、至于屋面檁條的布置，首先要考慮采光帶、天窗、屋面材料、通風(fēng)屋脊、檁條供貨規(guī)格等因素的影響。

(4)、山墻可設(shè)置由斜梁、抗風(fēng)柱、墻梁及其支撐組成的山墻架，或采用門式剛架。

2、檁條和墻梁的布置

首先，門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)側(cè)墻墻梁的布置，要充分地考慮挑檐、門窗、遮雨篷等構(gòu)件的設(shè)置，以為圍護材料的安裝要求。

其次，門式剛架輕型房屋結(jié)構(gòu)的側(cè)墻，如果采用壓型鋼板作為圍護面時，那么墻梁宜布置在剛架柱的外側(cè)，就應(yīng)該充分考慮墻板板型和規(guī)格確定其間距，而且不應(yīng)大于由計算確定的數(shù)值。

再次，門式剛架輕型房屋的外墻，如果抗震設(shè)防烈度為9度時，一般會使用采用輕型鋼墻板或與柱柔性連接的輕質(zhì)墻板；當(dāng)抗震設(shè)防烈度不高于7度、8度時，則可以使用非嵌砌砌體或者輕型鋼墻板；如果抗震的設(shè)防烈度不高于6度時，就可以使用砌體或者輕型鋼墻板。

3、門式剛架結(jié)構(gòu)的支撐布置方法

門式剛架結(jié)構(gòu)支撐布置的目的，就是讓分期建設(shè)的區(qū)段建筑或者每個溫度區(qū)段能構(gòu)成穩(wěn)定的空間結(jié)構(gòu)骨架，通常應(yīng)遵循以下原則：

(1) 在分期建設(shè)的區(qū)段或每個溫度區(qū)段中，要分別設(shè)置能獨立構(gòu)成空間穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的屋蓋橫向支撐體系，以組成幾何不變體，柱間支撐和屋面支撐必須布置在同一開間內(nèi)，形成抵抗縱向荷載的支撐桁架，支撐的間距通常是30～40m，不該大于60m，如果建筑物寬度大于60m時，應(yīng)在內(nèi)柱列適當(dāng)增加柱間支撐。

(2) 支撐可布置在溫度區(qū)間的第一個或第二個開間，當(dāng)布置在第二個開間時，第一個開間的相應(yīng)位置應(yīng)設(shè)置剛性系桿。此外，在剛架轉(zhuǎn)折處(單跨房屋邊柱柱頂和屋脊，以及多跨房屋某些中間柱柱頂和屋脊)應(yīng)沿房屋全長設(shè)置剛性系桿。

(3) 門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)的支撐，一般使用帶張緊裝置的十字交叉圓鋼進行支撐；而當(dāng)柱子較高導(dǎo)致單層支撐構(gòu)件角度過大時，應(yīng)考慮設(shè)置雙層柱間支撐，最有效地傳遞水平荷載的是45°的支撐斜桿；當(dāng)不允許設(shè)置任何支撐時，可設(shè)置縱向剛架；當(dāng)不允許設(shè)置交叉柱間支撐時，可設(shè)置其它形式的支撐。

(4)輕型門式剛架結(jié)構(gòu)中的剛性系桿可由相應(yīng)位置處的檁條兼作，檁條剛度或承載力不足時設(shè)置附加系桿。

除了結(jié)構(gòu)設(shè)計中必須正確設(shè)置支撐體系，以確保其整體穩(wěn)定性之外，還必須注意結(jié)構(gòu)安裝過程中的整體穩(wěn)定性。安裝時應(yīng)該首先構(gòu)建穩(wěn)定的區(qū)格單元，然后逐榀將平面剛架連接于穩(wěn)定單元上，直至完成全部結(jié)構(gòu)。在穩(wěn)定的區(qū)格單元形成前，必須施加臨時支撐固定已安裝的剛架部分。

三、門式剛架節(jié)點和梁柱連接設(shè)計

1、設(shè)計要求

由于門式剛架結(jié)構(gòu)的形式比較多，所以關(guān)于其節(jié)點構(gòu)造和連接形式也是多種多樣，但是設(shè)計要點大致一樣，一般需要注意一下幾點設(shè)計要求：

將梁端垂直剪力傳遞于柱上，將端彎矩由梁傳遞于柱上；

剛架節(jié)點的設(shè)計應(yīng)滿足以下條件：

A、構(gòu)造簡單，傳力直接；

B、適當(dāng)?shù)淖冃文芰?，?jīng)濟合理；

C、足夠的強度、剛度；

D、易于施工。

2、梁、柱連接節(jié)點的構(gòu)造及特點門式剛架梁與柱的的連接，一般使用螺栓端板來進行連接，因為它是在構(gòu)件

端部截面上焊接平板(端板與梁柱的焊接要求等強，多采用熔透焊)，同時以螺栓與另一構(gòu)件的端板相連的一種節(jié)點形式，其連接形式分為端板平放、豎放、斜放三種基本形式。

梁柱連接節(jié)點的構(gòu)造在設(shè)計過程匯總，應(yīng)遵循以下的要求及規(guī)定：

(1) 為了保證梯形加腋部分的穩(wěn)定性，防止側(cè)向壓曲，應(yīng)在加腋部分的兩端設(shè)置加勁肋及側(cè)向支撐。連接應(yīng)按所受最大內(nèi)力設(shè)計，當(dāng)內(nèi)力較小時，應(yīng)按能夠承受不小于較小被連接截面承載力的一半設(shè)計。

(2)剛架構(gòu)件的連接應(yīng)采用高強度螺栓，吊車梁與制動梁的連接宜采用摩擦型高強度螺栓連接。吊車梁與剛架連接的螺栓孔宜設(shè)長圓孔。檁條和墻梁與剛架橫梁和柱的連接則多用M10或M12普通螺栓，而高強度螺栓直徑可根據(jù)需要選用，一般會使用M16～M24的螺栓。

(3)板連接螺栓應(yīng)該要采用對稱布置方法：即在受拉翼緣和受壓翼緣的內(nèi)外兩側(cè)都進行設(shè)置，并且使得每個翼緣的螺栓群中心與翼緣的中心重合或接近，因此，設(shè)計人員要使用將端板伸出截面高度范圍以外的外伸式連接。

此外，還要在節(jié)點板外伸部分設(shè)置加勁肋，使靠近受拉翼緣兩側(cè)螺栓受力均勻，接近一致。螺栓拉力的分布要求端板厚度不宜小于螺栓直徑。當(dāng)螺栓群間的力臂足夠大(例如在端板斜置時)或受力較小時(例如某些橫梁拼接)，也可采用將螺栓全部設(shè)在構(gòu)件截面高度范圍內(nèi)的端板平齊式連接。

四、小結(jié)

綜上所述，在門式輕型鋼結(jié)構(gòu)的房屋設(shè)計時，不但要求設(shè)計人員在前期的模擬設(shè)計中，精準(zhǔn)的計算出承重力及其他數(shù)據(jù)，使得荷載取值正確，還需要根據(jù)實際的情況，因地制宜地進行設(shè)計，這樣才能把設(shè)計做的更安全、可靠、經(jīng)濟、合理。

參考文獻

[1]《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》(GB50017．2003)

[2]《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(CECSl02：2002)

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一、輕型鋼結(jié)構(gòu)房屋設(shè)計環(huán)節(jié)

1　科學(xué)設(shè)計端排鋼架。輕型鋼結(jié)構(gòu)一般獨立進行排鋼架的設(shè)計，即使其荷載以及剛度與中排鋼架存在差異性，但是在施工圖中相同。其抗風(fēng)柱主要功能為擔(dān)受端強重量以及對水平側(cè)力進行抵抗，不承擔(dān)支撐功能，具體設(shè)計之中抗風(fēng)柱是端排鋼架支點，讓鋼柱和鋼梁斷面減少，同時減少H型鋼翼緣的厚度與尺寸。端排鋼架能夠?qū)虢匚菝嬉约岸藟Φ暮奢d運用橫梁和撐桿傳遞到整個屋面系統(tǒng)，減少型鋼用量。其支點運用抗風(fēng)柱能夠限制鋼架梁的垂直變形幅度。

2　科學(xué)設(shè)計樓蓋體系。在設(shè)計中要充分考慮到承載水平以及剛度和整體性能，在鋼梁上安裝壓型鋼板并開展鋼筋混凝土樓板澆筑，厚度為15厘米左右，提升鋼梁與樓板之間的連接效果，提升梁的承載水平。在輕型鋼結(jié)構(gòu)建筑中，一般采用壓型鋼板和現(xiàn)澆混凝土組合樓板、現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板和鋼筋混凝土疊合板的樓蓋，能夠?qū)⒇Q向荷載分配到墻柱并協(xié)調(diào)抗側(cè)力結(jié)構(gòu)，以及降低自身重量。

3　科學(xué)設(shè)計抗風(fēng)柱以及逐漸支撐。端排鋼架抗風(fēng)柱可以限制鋼架梁的垂直變形幅度，但是其承載與中排鋼架的承載存在著差異性，端排和中排鋼架的變形存在不同。另外，鋼架梁與檁條采取鉸接方式，可以適應(yīng)邊跨檁條兩端沉降差異，一般采用角鋼剪刀撐設(shè)計柱間支撐，支撐界面設(shè)計相對較大。

4　科學(xué)選擇主鋼構(gòu)材質(zhì)。當(dāng)前絕大多數(shù)建設(shè)單位運用Q345鋼種，在材質(zhì)設(shè)計與選擇中，要兼顧到強度與穩(wěn)定性，建筑的高度、跨度以及地震強度等方面對應(yīng)于輕型鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計要求具有影響，非地震區(qū)域建筑建于風(fēng)載小、跨度大的現(xiàn)狀，主要側(cè)重于控制強度，借助于高強度材質(zhì)減少鋼材使用，節(jié)省成本；地震多發(fā)地建筑設(shè)計要兼顧抗震和風(fēng)載實際，針對剛度控制變形大的實際，要保證滿足需要的構(gòu)件截面應(yīng)付變形，運用國高強度材質(zhì)會使成本升高。

5　科學(xué)設(shè)計節(jié)點抗震。鋼架梁柱節(jié)點設(shè)計一般依據(jù)全部彎矩由翼緣承受，假設(shè)全部剪力由梁腹板承受這樣的類型進行設(shè)計的，缺陷在于無法完全體現(xiàn)強節(jié)點弱桿件抗震目標(biāo)，地震高發(fā)地區(qū)這種設(shè)計安全隱患不容忽視。

6　科學(xué)設(shè)計屋面板。一般狀態(tài)下，依據(jù)檁條設(shè)置，屋面板設(shè)計最多為5跨等跨連續(xù)梁，這樣的設(shè)計形成了屋面板端跨跨中彎矩明顯大于中跨跨中彎矩的格局，以端跨跨中彎矩為標(biāo)準(zhǔn)確定屋面板無法有效體現(xiàn)中跨屋面板功能。所以，對輕型鋼結(jié)構(gòu)建筑可以采取不等跨設(shè)計方式，在檁條設(shè)置上，增加中跨間距，減少端跨間距，保證中間跨彎矩和屋面板端跨彎矩基本處于相同水平，以及運用檁條不等跨布置實現(xiàn)屋面板支座應(yīng)力平衡的目標(biāo)，以此實現(xiàn)屋面系統(tǒng)材質(zhì)作用有效體現(xiàn)和減少鋼材用量的目標(biāo)，壓降建筑成本。

7　科學(xué)設(shè)計雪荷載量?！督ㄖY(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》對于輕型鋼結(jié)構(gòu)建筑屋面雪荷載量做出了詳細的規(guī)定，部分設(shè)計人員在設(shè)計雙跨雙坡、單跨雙坡和高低跨相鄰等不同類型屋面，對雪荷載分步的不均衡性沒有充分兼顧，產(chǎn)生安全隱患，因此，在設(shè)計中定要兼顧到屋面積雪覆蓋存在不均衡性的實際，要對高低跨相鄰屋面的雪荷載量進行科學(xué)計算，提高設(shè)計安全性。

二、輕型鋼結(jié)構(gòu)房屋施工環(huán)節(jié)

1　規(guī)范安裝鋼柱。部分工程由于鋼柱安裝不在條直線，導(dǎo)致傾斜。針對這樣現(xiàn)狀，在安裝中，一定要將放線軸線準(zhǔn)確定位，吊裝結(jié)束后以底部螺一引哿柱腳調(diào)整到位，再以膨脹細石混凝土進行二次灌漿填實處理，保證垂直度達標(biāo)。

2　規(guī)范安裝鋼架支撐。部分工程在鋼架支撐安裝中出現(xiàn)傾斜，主要因為追求速度，沒有安裝支撐系統(tǒng)。所以，在鋼架安裝過程中，首個鋼架應(yīng)當(dāng)通過繩索開展支撐預(yù)設(shè)，接下來的鋼架安裝設(shè)置支撐系統(tǒng)，提高安裝科學(xué)性。在安裝完成后撤除繩索。

3　規(guī)范安裝高強螺栓。運用高強螺栓對梁柱以及梁之間進行連接，在剪力大的狀況下應(yīng)當(dāng)采取摩擦型連接的方式，使用的數(shù)量因參考抗剪力和抗拉力計算值。安裝時，要對照設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)開展接觸面的科學(xué)處置，對高強螺栓進行緊固處理，讓其接觸面更為徹底，實現(xiàn)提高高強螺栓抗剪力的目標(biāo)。

4　規(guī)范拉緊檁條間。按照相關(guān)技術(shù)規(guī)范，檁條跨度一旦超4m，則應(yīng)當(dāng)在檁條間安排撐桿或圓鋼拉條，在具體安裝過程中定要對照規(guī)范要求，對撐桿以及拉條進行扣力處置，以實現(xiàn)有效傳遞力量的效果。

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關(guān)鍵詞 拱結(jié)構(gòu)屋架；多跨鋼結(jié)構(gòu)房屋；矢跨比λ；最不利柱頂水平位移

中圖分類號TU765 文獻標(biāo)識碼A 文章編號 1674-6708（2014）116-0069-02

1 問題的提出

采用拱結(jié)構(gòu)屋架的多跨鋼結(jié)構(gòu)房屋是一種較為常見的房屋建筑形式。此類型的房屋往往在建筑形式允許下，拱結(jié)構(gòu)屋架的矢跨比λ（拱高度與跨度的比值）可在一定范圍內(nèi)任意取值。從結(jié)構(gòu)設(shè)計的角度考慮，需要在此取值范圍內(nèi)找到一個最優(yōu)的矢跨比。從強度方面考慮，因拱的力學(xué)特性，矢跨比λ越大，屋架截面受到的彎矩越小，與屋架連接的柱子受到的水平推力越小，即矢跨比λ越大越好。但從柱頂位移方面考慮，矢跨比λ的影響就比較復(fù)雜，并非越大越好，而是存在一個最優(yōu)的中間值，在其它條件完全相同的情況下，使得最不利的柱頂位移最小。

2 分析問題

2.1 柱頂水平位移的主要影響因素

采用拱結(jié)構(gòu)屋架的多跨鋼結(jié)構(gòu)房屋，其柱頂水平位移的情況較為復(fù)雜，有其特有的特點。如不考慮地震作用（考慮地震作用情況將更為復(fù)雜），此類房屋，產(chǎn)生柱頂水平位移的因素主要有2個：1）水平風(fēng)荷載；2）拱結(jié)構(gòu)屋架支座的水平推力。除了這2個產(chǎn)生柱頂水平位移的因素外，拱結(jié)構(gòu)屋架的水平抗推剛度是一個能影響柱頂位移的重要因素。以一個橫向4跨拱屋架的單層鋼結(jié)構(gòu)房屋為例，具體結(jié)構(gòu)簡圖詳見圖1。

首先分析風(fēng)荷載W作用下的柱頂水平位移SW。如圖1所示，若采用一般梁式屋架，可近似認(rèn)為屋架水平面內(nèi)剛度無限大，若A～E柱的抗側(cè)剛度相同，則風(fēng)荷載產(chǎn)生的水平力平均分配給5個柱子，即5個柱子由風(fēng)荷載引起的柱頂位移相同。若屋架是拱結(jié)構(gòu)，拱結(jié)構(gòu)傳遞水平力的能力受自身水平抗推剛度K影響，即5個柱子無法平均地承擔(dān)風(fēng)荷載產(chǎn)生的水平力，此時迎風(fēng)面的A柱和背風(fēng)面的E柱受到的水平力最大，由此引起的柱頂水平位移SWA、SWE也最大。拱結(jié)構(gòu)的水平抗推剛度K與矢跨比有關(guān)，λ越大K越小，對于A柱和E柱越不利。

接著分析拱結(jié)構(gòu)屋架支座水平推力產(chǎn)生的柱頂水平位移ST。如圖1所示，中間的B～C柱由于相鄰兩個拱支座的水平力相互抵消，水平位移可以忽略不計，水平位移最大的還是A、E兩柱。拱結(jié)構(gòu)屋架支座水平推力T同樣與矢跨比λ有關(guān)，λ越小T越大，由此產(chǎn)生的A、E兩柱的柱頂位移STA、STE也越大。

若SW與ST均以絕對值表示，如圖1所示風(fēng)向，A、E兩柱柱頂?shù)膶嶋H水平位移應(yīng)該是SA=SWA-STA、SE=SWE+STE。由上述分析可知，A、E兩柱的實際柱頂位移SA、SE與矢跨比λ之間并非是λ越大，SA、SE越大或越小的這種簡單線性函數(shù)關(guān)系。對它們的復(fù)雜關(guān)系可以通過一個具體的算例來幫助我們進一步分析。

2.2 算例分析

某低抗震設(shè)防烈度地區(qū)的物流倉庫，為橫向4跨單層鋼結(jié)構(gòu)房屋，每跨跨度20m，柱頂高度10m。為減小屋架支座傳給柱子的水平推力，屋架采用帶拉桿的鋼結(jié)構(gòu)圓弧形桁架拱，具體結(jié)構(gòu)簡圖見圖2。荷載只考慮自重、屋面活載及風(fēng)荷載，不考慮地震作用。由于結(jié)構(gòu)的對稱性，風(fēng)荷載均只考慮左風(fēng)向。迎風(fēng)面和背風(fēng)面風(fēng)荷載簡化為集中荷載分別作用于A、E柱頂。按照荷載規(guī)范的要求，荷載組合采用：1）恒+活；2）恒+風(fēng)；3）恒+活+0.6風(fēng)；4）恒+0.7活+風(fēng)。

根據(jù)表1～3的計算結(jié)果做一個簡單的分析，可分為以下三種情況：

1）拱結(jié)構(gòu)屋架支座水平推力T較小，風(fēng)荷載引起的柱頂水平位移SW較為顯著的情況（SW遠大于ST）。此時，雖然對于A柱，SWA與STA方向不同，二者疊加對SA有利，但是由于迎風(fēng)面與背風(fēng)面體型系數(shù)的原因，SWA>SWE。在SW遠大于ST的情況下，最不利的柱頂水平位移仍然應(yīng)該是A柱柱頂水平位移SA。表1數(shù)據(jù)為僅有風(fēng)荷載作用下，5種矢跨比的各柱柱頂位移的絕對值，可以近似看作此種情況的一種極端形式。表1數(shù)據(jù)說明，最大柱頂位移絕對值確實是出現(xiàn)在A柱，且隨著矢跨比λ的增大而增大。此情況下，矢跨比λ越小越有利，不僅可以用STA減弱SWA，還可以增大拱結(jié)構(gòu)自身水平抗推剛度K，使得中間的柱子能分?jǐn)偢嗟娘L(fēng)荷載引起的水平力；

2）風(fēng)荷載W較小，拱結(jié)構(gòu)屋架支座水平推力產(chǎn)生的柱頂水平位移ST較為顯著的情況（ST遠大于SW）。此時，對于E柱，SWE與STE方向不同，且ST遠大于SW，必定SE>SA。最不利的柱頂水平位移顯然應(yīng)該是E柱柱頂水平位移SE。表2數(shù)據(jù)為僅有豎向荷載作用下，5種矢跨比的各柱柱頂位移的絕對值，可以近似看作此種情況的一種極端形式。表2數(shù)據(jù)說明，最大柱頂位移絕對值出現(xiàn)在A、E兩柱，因為只有對稱布置的豎向荷載作用，兩柱柱頂位移絕對值相同，方向相反，且隨著矢跨比λ的增大而絕對值減小。此情況下，矢跨比λ越大越好，可以減小拱結(jié)構(gòu)屋架支座水平推力T，或增加拉桿（若已有拉桿可增強拉桿抗拉剛度）來減弱T；

3）SW與ST相差不顯著的情況。表3為按照荷載規(guī)范將各種荷載進行組合后，5種矢跨比的最不利柱頂位移絕對值及其所在位置，是此種情況的典型代表，也是生產(chǎn)實踐中最常遇到的情況。表3數(shù)據(jù)說明，隨著矢跨比λ的不同，最大柱頂位移絕對值出現(xiàn)在A柱或E柱，而且矢跨比λ就不是越大或越小越好，而是存在一個最優(yōu)的中間值，使得柱頂?shù)淖畈焕灰平^對值最小。表3數(shù)據(jù)表明，該算例最優(yōu)矢跨比是0.25，此時最不利柱頂位移出現(xiàn)在E柱，最不利柱頂位移絕對值達到了5組矢跨比計算結(jié)果中的最小值71mm。

3 結(jié)論

從上文的分析中，可以得出結(jié)論：采用拱結(jié)構(gòu)屋架的多跨鋼結(jié)構(gòu)房屋，拱結(jié)構(gòu)屋架矢跨比λ對柱頂水平位移確實有顯著影響，且較為復(fù)雜，不能簡單的認(rèn)為矢跨比λ越大越好，而是存在一個最優(yōu)的中間值。因此，在具體設(shè)計當(dāng)中，在沒有更進一步的理論公式指導(dǎo)下，應(yīng)該通過對多個矢跨比模型分別計算的方式，在指定的范圍內(nèi)找到最優(yōu)的矢跨比。這種做法往往是設(shè)計這類結(jié)構(gòu)時容易被忽視的。

參考文獻

[1]適用建筑結(jié)構(gòu)靜力計算手冊，北京：機械工業(yè)出版社，2009，1.

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關(guān) 鍵 詞：門式剛架 跨度 柱距 經(jīng)濟

中圖分類號：TV332.13文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：

Abstract：Light steel structure market competition is increasingly intense, economic and reasonable quantity of steel has been paid more and more attention, but research shows that reasonable amount of steel and column selection has very close relationship. In this paper, according to the author according to own for many years engaged in steel structure design experience combined with practical engineering, the portal frame light steel structure housing the economic span and column selection from the quantity of steel of the design are studied in detail discussed.

Key Words： Portal frame; Span; Column space; Economics

前 言

門式剛架輕型鋼結(jié)構(gòu)房屋是指以輕型焊接H形鋼（等截面或變截面）、熱軋H形鋼（等截面）或冷彎薄壁型鋼等構(gòu)成的實腹式門式剛架或格構(gòu)式門式剛架作為主要承重骨架，用冷彎薄壁型鋼（槽形、Z形等）做檁條、墻梁；以壓型金屬板（壓型鋼板、壓型鋁板）做屋面、墻面；采用聚苯乙烯泡沫塑料、硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料、巖棉、礦棉、玻璃棉等作為保溫隔熱材料并適當(dāng)設(shè)置支撐的一種輕型房屋結(jié)構(gòu)體系。在目前的工程實踐中，門式剛架的梁、柱多采用焊接H形變截面構(gòu)件，單跨剛架的梁柱節(jié)點采用剛接，多跨者大多剛接和鉸接并用；柱腳可與基礎(chǔ)剛接或鉸接；圍護結(jié)構(gòu)多采用壓型鋼板；保溫隔熱材料多采用玻璃棉。

近二十多年來，隨著我國經(jīng)濟建設(shè)的迅速發(fā)展，由于生產(chǎn)的需要，這類結(jié)構(gòu)以其用鋼量低，重量輕，造價低，適用范圍廣等優(yōu)點而獲得廣泛的應(yīng)用。不僅國外的輕鋼生產(chǎn)廠家紛紛將整套的廠房結(jié)構(gòu)體系推向國內(nèi)市場，國內(nèi)的輕鋼生產(chǎn)廠家、設(shè)計單位也也紛紛轉(zhuǎn)向這類結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)和設(shè)計。

但是，由于我國目前還沒有專門的輕鋼設(shè)計規(guī)范，僅1996年由中國工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會編制了《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（CECS102:98后修訂為2002版），對低層輕鋼結(jié)構(gòu)建筑做了較為粗糙的規(guī)范。許多設(shè)計院的工程師對《規(guī)程》仍持謹(jǐn)慎態(tài)度，在結(jié)構(gòu)設(shè)計中對《規(guī)程》界定較模糊的條款仍沿用現(xiàn)行的普通《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（GB50017-2003）來進行門式剛架輕鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計和計算，使得設(shè)計用鋼量指標(biāo)高攀不下；而另一些鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)廠家的結(jié)構(gòu)工程師沒有完全吃透《規(guī)程》的適用條件，在沒有充分理論依據(jù)和實踐經(jīng)驗的情況下，一味地追求低用鋼量而造成事故。因此，筆者通過一個具體工程的設(shè)計實例，做了大量設(shè)計方案的計算分析，結(jié)合自身設(shè)計經(jīng)驗，對門式剛架輕型鋼結(jié)構(gòu)經(jīng)濟柱網(wǎng)選擇問題做較為系統(tǒng)的研究，和同行們共同探討。

1計算與分析

結(jié)構(gòu)設(shè)計中的柱網(wǎng)的平面布置首先取決于工藝要求，然后在工藝要求允許的前提下選擇合理的跨度與柱距。對門式剛架輕型鋼結(jié)構(gòu)而言，任何一項設(shè)計，其設(shè)計用鋼量的多少是評價設(shè)計優(yōu)劣的一項重要指標(biāo)，而設(shè)計用鋼量和柱距的大小是密切相關(guān)的。

傳統(tǒng)工業(yè)設(shè)計中將柱網(wǎng)模數(shù)定為3m(常用3m，6m，9m，12m等)，這是因為廠房的實際用鋼量及費用還與鋼材的供應(yīng)情況(品種規(guī)格)、構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)化程度等密切相關(guān)。有時因材料替代及非標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件的采用而造成的額外耗鋼還相當(dāng)可觀。離開了柱距模數(shù)，構(gòu)件的標(biāo)準(zhǔn)化是無從談起的。當(dāng)然，門式剛架輕型鋼結(jié)構(gòu)房屋有自己的特點，柱距可以是7m、7.5m、8m等等。跨度的靈活性則更大，設(shè)計中可采用新的模數(shù)化（定為1.5m）柱網(wǎng)，以追求較低的用鋼量指標(biāo)。

某工廠1#生產(chǎn)車間工程，寬度方向90m；長度方向180m，檐口高度7m。撇開工藝要求不講，單純以研究角度設(shè)計柱網(wǎng)尺寸。主要考慮跨度：15m*6跨、18m*5跨、22.5m*4跨、30m*3跨、45m*2跨，共5種；及柱距為3m、6m、7.5m、9m、12m、15m、18m，共計7種的情況。對主剛架和次構(gòu)件做了5*7合計35種組合的分析計算，以及7種柱距情況下的檁條計算。

設(shè)計計算時采用以下參數(shù)：

屋面恒荷載：0.20kN/m2；

屋面活荷載：0.30kN/ m2 用于驗算鋼架、0.50kN/ m2 用于驗算檁條；

風(fēng)載：0.60kN/ m2，地面粗糙度為B類，近似取高度變化系數(shù)為1.0；

雪荷載: 0.20kN/m2，考慮屋面坡度1:20，α

抗震設(shè)防烈度：6度，設(shè)計基本地震加速度值為0.05g，設(shè)計地震分組為第二組，Ⅱ類場地土。

鋼材：梁柱等焊接型鋼采用Q345-B鋼，冷彎薄壁檁條采用Q345-A鋼，次構(gòu)件采用Q235-B鋼。

當(dāng)柱距小于15m時屋面檁條采用冷彎薄壁型鋼；當(dāng)柱距為18m時屋面檁條采用高頻焊接H型鋼。當(dāng)柱距小于12m時墻面不設(shè)置構(gòu)造墻柱；當(dāng)柱距為15m時，中間7.5m處設(shè)置一個構(gòu)造墻柱；當(dāng)柱距為18m時，中間9m設(shè)置一個構(gòu)造墻柱，構(gòu)造墻柱及支撐構(gòu)造墻柱的檐口桁架的用鋼量均計入檁條范籌。

本次結(jié)構(gòu)分析采用中國建科院STS軟件輔助計算，各構(gòu)件最危險截面考慮穩(wěn)定后最大應(yīng)力(折算應(yīng)力)控制在設(shè)計值的95%以下，各種跨度條件下，各單項用鋼量及總用鋼量隨柱距的變化情況如圖1―圖5所示。

圖1圖2

圖3 圖4

圖5

從以上圖中可以看出：

對門式剛架輕型鋼結(jié)構(gòu)體系而言，主鋼構(gòu)用鋼量是最主要的，當(dāng)柱距較小時，剛架用鋼量甚至占總用鋼量的50％以上，而其它檁條和次鋼構(gòu)，其用鋼量只占比例較小的一部分，因此，如何設(shè)計好門式剛架對降低總用鋼量具有重要意義。

隨著柱距的增大，作為整個廠房結(jié)構(gòu)“用鋼量大戶”的剛架，其用鋼量比率是逐漸下降的，并且隨柱距的增加，下降的幅度逐漸趨于平緩。

檁條與次鋼構(gòu)的用鋼量均隨柱距的增加而增加，并且增幅越來越大，當(dāng)柱距增大到某一個值時，其用鋼量逐漸占主要地位，并最終超過了剛架的用鋼量。

整個單層廠房上部結(jié)構(gòu)，其總用鋼量隨柱距的增加先是逐漸減少，而后增加。呈“浴盆曲線”，這表明，就用鋼量指標(biāo)而言，對每種跨度條件下的確都存在一個最優(yōu)柱距。

下面將總用鋼量集中統(tǒng)計如表1.所示，并繪制總用鋼量曲面圖2.，通過這兩份圖表，我們來更直觀的感受一下用鋼量隨柱距、跨度變化的情況。

跨度/柱距 @3 @6 @7.5 @9 @12 @15 @18

15*6 23.04 16.14 16.28 17.01 19.69 25.34 39.26

18*5 22.22 15.77 15.87 16.69 19.28 25.04 38.65

22.5*4 23.02 17.02 16.79 17.47 20.17 25.76 38.32

30*3 26.27 18.74 18.53 19.52 21.82 27.52 39.82

45*2 34.59 25.30 25.48 25.76 27.15 31.94 43.60

表1 總用鋼量表單位（kg/m2）

圖2

從圖2中可以看出：

相同柱距條件下總用鋼量也隨跨度的增加先是逐漸減少，而后增加，曲線兩端較陡，中間的部分較平緩。

整個圖形呈現(xiàn)“浴盆曲面”，最小用鋼量出現(xiàn)在18m*5跨@6米柱距。多個條件下的總用鋼量都近似。

總用鋼量在15～20kg/m2的區(qū)域集中在跨度15～30m，柱距6～9m的情況。選擇這些柱網(wǎng)是比較經(jīng)濟的。

當(dāng)然，由于不同人員在設(shè)計同一結(jié)構(gòu)時時，各設(shè)計方案可能在結(jié)構(gòu)體系，圍護布置等選擇上有所差別，從而各用鋼量指標(biāo)不盡相同，但其用鋼量變化趨勢及上述結(jié)論是一致的。

3結(jié)論

綜合各項用鋼量表明，對此特定的廠房而言，其設(shè)計用鋼量確定的最優(yōu)柱距在6~9m。本例的最低用鋼量是出現(xiàn)在18m跨度時，這是因為本例的檐口標(biāo)高較低，柱子的用鋼量所占比重低，從而經(jīng)濟跨度偏小。減小跨度勢必增加柱的數(shù)量，當(dāng)檐口高度增加后，柱的重量比例上升，最經(jīng)濟跨度也加大。最優(yōu)跨度也是隨著檐口高度不斷變化的，研究表明當(dāng)檐口高度為9m時，最優(yōu)跨度為22.5m。

以上僅是針對本工程的實際情況，對門式剛架輕型鋼結(jié)構(gòu)體系的每平米用鋼量與柱網(wǎng)選擇的關(guān)系所作的討論。對于有行車的情況更加復(fù)雜，由于吊車量的用量隨柱距增加快速上升，按一般工程經(jīng)驗，柱距選擇6～8米較為合適。而跨度多受工藝限制，這里不作進一步討論。

參考文獻

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篇8

關(guān)鍵詞：高層建筑；房屋建筑；鋼結(jié)構(gòu)；施工技術(shù)要點；建筑行業(yè) 文獻標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TU391 文章編號：1009-2374（2016）25-0119-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2016.25.058

因為鋼筋混凝土在高層建筑結(jié)構(gòu)中具有較大的自重，隨著柱子占有的建筑面積的擴大，通過鋼筋混凝土打造建筑物主體結(jié)構(gòu)受到懷疑。所以高強度鋼材所需量逐步增多，在高層建筑物中使用全鋼結(jié)構(gòu)或一些鋼材結(jié)構(gòu)的設(shè)計以及建造理念隨之產(chǎn)生。并且高層建筑的水平也成為國家材料工業(yè)、綜合技術(shù)、科技能力乃至建筑行業(yè)財力的表現(xiàn)，所以與其他建筑結(jié)構(gòu)相比具有顯著的優(yōu)越性。鋼結(jié)構(gòu)所具有的優(yōu)勢已經(jīng)透過建筑行業(yè)的實踐被真正肯定，鋼結(jié)構(gòu)已經(jīng)在高層建筑乃至大范疇建筑中獲得大量運用。

1 我國房建鋼結(jié)構(gòu)概述

1.1 我國房建鋼結(jié)構(gòu)的基本類別

我國當(dāng)前建筑行業(yè)普遍運用的鋼結(jié)構(gòu)有以下兩種：其一，低合金高鋼強度的鋼結(jié)構(gòu)；其二，碳素鋼結(jié)構(gòu)。這兩種鋼結(jié)構(gòu)最大的差異為含有的合金元素量的差異。低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼內(nèi)所具有的合金元素為碳素，可是碳素容量遠比碳素鋼結(jié)構(gòu)低。低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼具備良好的鋼度、承載力以及強度，低合金高強度結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢也決定了其在載重力過大、跨度過大的工程中大量運用。碳素鋼結(jié)構(gòu)成為另一個當(dāng)前時期我國建筑行業(yè)極為普遍的鋼結(jié)構(gòu)，其主要成分為低碳鋼。碳素鋼和低合金高強度鋼結(jié)構(gòu)對比，鋼度以及強度略低于承載力，可是卻大量運用于負(fù)荷較小、跨度適宜的建筑結(jié)構(gòu)。

1.2 我國房建中鋼結(jié)構(gòu)的特征

我國當(dāng)前大多數(shù)高層建筑的結(jié)構(gòu)運用的均為鋼結(jié)構(gòu)。在建設(shè)大型場館時，投入的鋼結(jié)構(gòu)較多。鋼結(jié)構(gòu)在施工時會通過腳螺栓預(yù)埋、設(shè)定鋼柱、鋼梁焊接進行。對于地腳螺栓預(yù)埋工序而言，需要通過厚度適中的鋼板，固定好地腳螺栓。對于鋼柱安裝而言，鋼柱不可超出3毫米的長度。在安裝鋼梁的過程中，應(yīng)當(dāng)對鋼梁與鋼柱之間的聯(lián)接進行加強與鞏固，能夠透過持續(xù)改進而掌控兩者相互間的軸線乃至垂直度。對于焊接而言，需要以中心到四周的方式。鋼結(jié)構(gòu)與其他結(jié)構(gòu)相比較，具有較好的抗震能力以及低成本乃至良好的結(jié)構(gòu)性等。通過以下四點進行闡述：

1.2.1 鋼結(jié)構(gòu)具備了充足的有效空間，這是由于鋼結(jié)構(gòu)自身具有較大的抗壓性，與其他結(jié)構(gòu)進行比較，在相同的強度中，鋼結(jié)構(gòu)截面十分小，所以使建筑的有效空間獲得了提升。

1.2.2 鋼結(jié)構(gòu)自重性不大，如果發(fā)生地震，會使建筑的總體反應(yīng)不夠充分，可以在某一范疇中具備良好的抗震性能。

1.2.3 以環(huán)保角度來講，鋼結(jié)構(gòu)與其他結(jié)構(gòu)對比，屬于綠色、環(huán)保的物質(zhì)。鋼結(jié)構(gòu)能夠反復(fù)進行使用，因此鋼結(jié)構(gòu)高層建筑所產(chǎn)出的垃圾量并不大。出于經(jīng)濟的提升，百姓在環(huán)境方面的要求也隨之提升，環(huán)保建筑成為了建筑工程邁向未來的必要因素，鋼結(jié)構(gòu)高層建筑通過順應(yīng)這一形勢，需要依照百姓的所需建立建筑的品質(zhì)。

1.2.4 鋼結(jié)構(gòu)可以縮減施工的時間，與其他結(jié)構(gòu)比較，鋼結(jié)構(gòu)進行施工時，運用較少的腳手架，則需要在較大層面減少施工的期限，大多數(shù)鋼結(jié)構(gòu)在工廠進行打造，然后投入到施工中，不論作為施工還是加工，高層建筑的應(yīng)用都是壓型鋼板結(jié)構(gòu)，無需再進行支設(shè)，這些均能夠降低施工的時間。

2 高層建筑的建筑設(shè)計

2.1 確保鋼結(jié)構(gòu)在建筑當(dāng)中的水平力

從高層結(jié)構(gòu)的設(shè)計方向來講，鋼結(jié)構(gòu)的作用非常大。為了可以使建筑產(chǎn)品的品質(zhì)具有保障，需要先處理建筑的水平力，但是審核水平力重點是通過重力來掌控結(jié)構(gòu)的設(shè)計。在高層的建筑方面，荷載會對結(jié)構(gòu)設(shè)計造成影響，可是卻對水平荷載具有決定性的效果。建筑自重以及樓面經(jīng)由荷載在豎向構(gòu)建內(nèi)打造的軸力以及彎矩的數(shù)值，可是水平荷載形成的傾覆力矩以及軸力，同建筑高度的兩次方成正比。

建筑的豎向荷載基本上是定值，水平荷載的風(fēng)荷載乃至地震效應(yīng)能夠由于結(jié)構(gòu)動力性的差異而導(dǎo)致數(shù)值出現(xiàn)巨大的變動，所以進行挑選時需選擇可以承載這一應(yīng)力的材質(zhì)，由此可以判斷鋼結(jié)構(gòu)材料首當(dāng)其沖?？墒窃谶\用時，使用鋼材的工作則為確保建筑的水平力，其重要方法為設(shè)計人員嚴(yán)格核算鋼材的承受力，乃至有效規(guī)劃鋼材的運用范圍，對鋼材進行良好的分配，讓鋼材可以將設(shè)計師給予的工作進行完成。

2.2 鋼結(jié)構(gòu)施工對于高層建筑中操控標(biāo)準(zhǔn)的掌控

2.2.1 由于側(cè)移出現(xiàn)較大的附加內(nèi)力，特別是豎向鋼結(jié)構(gòu)，在側(cè)向位移變化過大時，需要將偏心進行擴大。在出現(xiàn)附加內(nèi)力值超出相應(yīng)值后，則會令房屋側(cè)塌。因此在鋼結(jié)構(gòu)施工中，需加強避免由于側(cè)移而形成的各類危機。鋼結(jié)構(gòu)的運用過程中，高層的建筑會使自重減少，這遠比多層建筑明顯得多。對地基承載力或裝機承載力進行分析，在相同的地基或樁基中，運用鋼結(jié)構(gòu)能夠有效降低房屋的自重，從而不提高基礎(chǔ)造價，可以通過建造更多的層數(shù)，有效提升軟土層的經(jīng)濟效益。建筑的重量可以有效預(yù)防各類地質(zhì)災(zāi)害的出現(xiàn)，降低房屋的自重成為提升結(jié)構(gòu)抗震能力的有效方法，因此在施工中，投入大量的鋼結(jié)構(gòu)才可以使重量降低。

2.2.2 在鋼結(jié)構(gòu)施工中，確保施工人員具備良好的心理素質(zhì)也尤為重要。不論在現(xiàn)場出現(xiàn)哪種狀況，施工人員均需嚴(yán)格依照操作流程工作，無需使居住者感到不適或驚恐，以免產(chǎn)生一些不能預(yù)料的情況。

2.2.3 經(jīng)過鋼結(jié)構(gòu)的填充墻乃至進行建筑的裝飾，都可能會產(chǎn)生開裂或損壞等狀況，以此使鋼結(jié)構(gòu)設(shè)備出現(xiàn)變形，從而無法真正展現(xiàn)出應(yīng)有的效果。

3 高層建筑鋼結(jié)構(gòu)的施工技術(shù)要點

3.1 逆向施工技術(shù)

3.1.1 當(dāng)在構(gòu)建筑與管線有效布置以后，可以通過對地下銜接墻的規(guī)劃形式完成建筑面積擴大。

3.1.2 通過逆向施工技術(shù)，逐層澆筑高層建筑，使地下室結(jié)構(gòu)可以從內(nèi)部進行支撐，如此則能夠最大限度地降低基坑的形變。

3.1.3 逆向施工技術(shù)的運用能夠把高層建筑內(nèi)的地上結(jié)構(gòu)與地下結(jié)構(gòu)一同施工，且可以在最大限度縮短高層建筑中的工期，可以在一定程度上提升高層鋼結(jié)構(gòu)施工的效率。

3.2 預(yù)制模板的技術(shù)

通常而言，總體建筑施工當(dāng)中施工的工期為建筑施工品質(zhì)和施工成效的主要影響因素，特別對高層建筑施工來講。因為在高層建筑施工中，具有繁瑣的結(jié)構(gòu)特點以及具有較高重復(fù)性的施工技術(shù)應(yīng)用特點，在施工中不但需注重施工技術(shù)的到位情況，還需注重施工工期的有效性。高層建筑的施工能夠透過滑模法乃至爬模法對施工的工期進行編排和控制，加快總體建筑施工工程可以在所有環(huán)節(jié)的銜接方面具備良好的秩序，確保工程施工的質(zhì)量以及施工工期的有效完成。預(yù)制模板技術(shù)具備較好的結(jié)構(gòu)總體性以及高度機械化，可以科學(xué)管理施工的工期以及質(zhì)量，在實際運用中，還能夠有利于縮減施工工期以及施工成本，加快總體工程在建設(shè)當(dāng)中最大程度的利潤收益。

3.3 鋼結(jié)構(gòu)施工的技術(shù)

當(dāng)前社會的科技水平發(fā)展較為迅猛，所以高層建筑在施工時運用了龐大的鋼結(jié)構(gòu)，為了可以符合社會的變化，則通過科學(xué)的角度改良鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)，使其能夠獲得質(zhì)量與安全的雙重保障。在施工中，將鋼結(jié)構(gòu)施工速度迅速與工業(yè)化程度高融入其中，且加快高層建筑可以在重型鋼結(jié)構(gòu)與大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)合的建設(shè)中獲得運用。因為鋼具備導(dǎo)熱的特點，屬于較好的熱導(dǎo)功能材質(zhì)，如此則加快在高層建筑中運用的鋼結(jié)構(gòu)也具備熱傳導(dǎo)特征。在安全性方面，需注重鋼結(jié)構(gòu)的堅固特點，可是在產(chǎn)生火災(zāi)時，被高層建筑鋼結(jié)構(gòu)的特征所影響，會對高層建筑形成毀滅性的破壞，這需要專業(yè)人員可以在高層建筑鋼結(jié)構(gòu)施工中尤為注重防火設(shè)施。

3.4 泵送混凝土技術(shù)

這對于高層建筑施工而言尤為關(guān)鍵，因為混凝土自身具備較強的高度以及較大的數(shù)量，可是對于我國目前的施工狀況，則會使混凝土成為施工的重要方面，需要經(jīng)由泵送技術(shù)符合混凝土的所需，經(jīng)由泵送混凝土技術(shù)的使用，能夠最大限度地提升高層建筑的施工效率。經(jīng)由泵送混凝土技術(shù)運用在高層建筑的鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)，能夠確保鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定和安全，還能夠保障總體施工的質(zhì)量。

4 結(jié)語

總而言之，對于高層建筑施工建造而言，需透過鋼結(jié)構(gòu)的運用加強工程總體質(zhì)量，確保工程結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，并且加強施工效率。在鋼結(jié)構(gòu)施工當(dāng)中，需要對可運用的施工技術(shù)以及最終優(yōu)化鋼結(jié)構(gòu)的總體施工給予

明確。

參考文獻

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關(guān)鍵詞：門式剛架鋼結(jié)構(gòu)

一。設(shè)計方面

1.屋面活荷載取值

框架荷載取0.3kN/m2已經(jīng)沿用多年，但屋面結(jié)構(gòu)，包括屋面板和檁條，其活荷載要提高到0.5kN/m2.《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》規(guī)定不上人屋面的活荷載為0.5kN/m2，但構(gòu)件的荷載面積大于60m2的可乘折減系數(shù)0.6.門式剛架一般符合此條件，所以可用0.3kN/m2，與鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范保持一致。國外這類，要考慮0.15-0.5N/m2的附加荷載，而我們無此規(guī)定，遇到超載情況，就要出安全問題。設(shè)計時可適當(dāng)提高至0.5kN/m2.現(xiàn)在有的框架梁太細，檁條太小，明顯有人為減少荷載情況，應(yīng)特別注意，決不允許在有限的活荷載中“偷工減料”。

2.屋脊垂度要控制

框架斜梁的豎向撓度限值一般情況規(guī)定為1/180，除驗算坡面斜梁撓度外，是否要驗算跨中下垂度？過去不明確，可能不包括屋脊點垂度?，F(xiàn)在應(yīng)該是計算的。一般是將構(gòu)件分段，用等截面程序計算，每段都要計算水平和豎向位移，不能大于允許值，等于要驗算跨中垂度。跨中垂度反映屋面豎向剛度，剛度太小豎向變形就大。要的度本來就小，脊點下垂后引起屋面漏水，是漏水的原因之一。有的工程由于屋面豎向剛度過小，第一榀剛架與山墻間的屋面出現(xiàn)斜坡，使屋面變形。本人有此想法，剛架側(cè)移后，當(dāng)山尖下垂對坡度影響較大時（例如使坡度小于1/20），要驗算山尖垂度，以便對屋面剛度進行控制。

3.鋼柱換砼柱

少數(shù)設(shè)計的門式剛架，采用鋼筋混凝土柱和輕鋼斜梁組成，斜梁用豎放式端板與砼柱中的預(yù)埋螺栓相連，形成剛接，目的是想節(jié)省鋼材和降低造價。在廠房中，的確是有用砼柱和鋼桁架組成的框架，但此時梁柱只能鉸接，不能剛接。多高層建筑中，鋼梁與墻的連接也是如此。因為混凝土是一種脆性材料，雖然構(gòu)件可以通過配筋承受彎矩和剪力，但在連接部位，它的抗拉、抗沖切的性能很并，在外力作用下很容易松動和破壞。有些設(shè)計，在門式剛架設(shè)計好之后，又根據(jù)業(yè)主要求將鋼柱換成砼柱，而梁截面不變。應(yīng)當(dāng)指出，砼柱加鋼梁作成排架是可以的，但將剛架的鋼柱換成砼柱，而鋼梁不變，是不行的。由于連接不同，構(gòu)件內(nèi)力也不同，要的工程斜梁很細，可能與此有關(guān)。

4.檁條計算不安全

檁條計算問題較大。檁要是冷彎薄壁構(gòu)件，受壓板件或壓彎板件的寬厚比大，在受力時要屈曲，強度計算應(yīng)采用有效寬度，對原有截面要減弱，不能象熱軋型鋼那樣全截面有效。有效寬度理論是在《冷彎薄壁型鋼構(gòu)件技術(shù)規(guī)范》（GB50018－2002）中講的，有的設(shè)計人員恐怕還不了解，甚至有些設(shè)計軟件也未考慮。但是，設(shè)計光靠軟件不行，還要能判斷。軟件未考慮的，自己要考慮。再有，設(shè)計人員往往忽略強度計算要用凈斷面，忽略釘孔減弱。這種減弱，一般達到6-15%，對小截面窄翼緣的梁影響較大。剛架整體分析采用的是全截面，如果強度計算不用凈截面，實際應(yīng)力將高于計算值?！兑?guī)范》4.1.8、9條規(guī)定：“結(jié)構(gòu)構(gòu)件的受拉強度應(yīng)按凈截面計算；受壓強度應(yīng)按有效截面計算；穩(wěn)定性應(yīng)按有效截面計算。變形和各種穩(wěn)定系數(shù)均可按毛截面計算”。有的單位看到國外資料中檁條很薄，也想用薄的。國外檁條普遍采用高強度低合金鋼，但我國低合金鋼Q345的沖壓性能不行，只有用Q235的。國外是按有效截面計算承載力的。如果用Q235的，又想用得薄，計算時還不考慮有效截面，荷載稍大時檁條就要垮。二。施工方面

1.柱子拔出

有的剛架在大風(fēng)時柱子被拔起，這是實際中常出現(xiàn)的事故。主要原因不是剛架計算失誤，而且設(shè)計柱間支撐時，未考慮支撐傳給柱腳的拉力。尤其是房屋縱向尺度較小時，只設(shè)置少量柱間支撐來抵抗縱向風(fēng)荷載，支撐傳給柱腳的拉力很大，而柱腳又沒有采取可靠的抗拔措施，很可能將柱子拔起。，因此，在風(fēng)荷載較大的地區(qū)剛架柱受拉時，在柱腳應(yīng)考慮抗拔構(gòu)造，例如錨栓端部設(shè)錨板等。

2.沒有柱間支撐

這種情況最近較多，這樣肯定不行。目前沒有任何一本規(guī)范允許不設(shè)支撐。特別是柱間支撐，受力較大，絕不能省略。

3.端板合不上

端板連接是結(jié)構(gòu)的重要部位。由于加工要求不嚴(yán)，而腹板與端板間夾角又，有的工程兩塊端板完全對不上，合不起來。強行用螺栓拉在一起，仍留下很寬縫隙，嚴(yán)懲影響工程質(zhì)量。

4.錨栓不鉛直

框架柱柱腳底板水平度差，錨栓不鉛直，柱子安裝后不在一條直線上，東倒西歪，使房屋外觀很難著，這種情況不少。錨栓安裝應(yīng)堅持先將底板用下部調(diào)整螺栓調(diào)平，再用用無收縮砂漿二次灌漿填實。

5.保溫材吸水超重

有些房屋雪不大就垮了，究其原因，是屋面防水施工太差，雪融化后水逐漸滲入，為保溫村所吸收。今年冬季落雪多次，遷延時間較長。屋面的設(shè)計荷載很小時，當(dāng)吸水量達至一定程序，超過了結(jié)構(gòu)的承載能力，就要倒塌。

篇10

關(guān)鍵詞：大跨度房屋 鋼結(jié)構(gòu) 設(shè)計分析

中圖分類號：TU391 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：

1、前言

隨著社會的發(fā)展與進步，鋼結(jié)構(gòu)在大跨度房屋設(shè)計中應(yīng)用越來越廣泛。鋼結(jié)構(gòu)相較于其他的材料結(jié)構(gòu)有其鮮明的優(yōu)點，比如有足夠高的材料強度、較好的塑性和韌性、簡單的制造工藝和較短的施工周期等。在實際的工程應(yīng)用中，應(yīng)該科學(xué)的對鋼材進行篩選，盡可能的選擇有較高強度和性價比相對高的鋼材；在其結(jié)構(gòu)選擇上，根據(jù)其標(biāo)準(zhǔn)要求合理的選擇相應(yīng)的結(jié)構(gòu)方案；在其連接處的設(shè)計中，盡量采用較為簡單的力學(xué)傳遞結(jié)構(gòu)，滿足其應(yīng)有的運動要求。此外，在實際的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中，還要使鋼結(jié)構(gòu)在實際應(yīng)用過程中滿足其各個參數(shù)的要求，并根據(jù)實際需要做好防火和防腐等方面的設(shè)計。所以，應(yīng)該優(yōu)先選擇通用性的鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件，減少其制作安裝的流程，提高材料的實用性。

2、大跨度房屋主要的鋼結(jié)構(gòu)劃分

根據(jù)剛性差異，大跨度房屋鋼結(jié)構(gòu)可以分成以下三種：剛性結(jié)構(gòu)、柔性結(jié)構(gòu)和雜交結(jié)構(gòu)。其中，雜交結(jié)構(gòu)可以用兩種方式來獲得，一種是通過剛性結(jié)構(gòu)和柔性結(jié)構(gòu)的有機組合，另一種是利用變更傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的特點，這里我們更多來討論剛性大跨度房屋和柔性大跨度房屋。

2.1剛性大跨度房屋結(jié)構(gòu)

剛性大跨度房屋的組成結(jié)構(gòu)主要包括鋼梁和鋼相架，且它們自身的剛度決定著剛性大跨度房屋總體的機構(gòu)剛度。所謂的空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)就是指結(jié)構(gòu)組成是規(guī)則的空間單元，而空間結(jié)構(gòu)的定義與其正好相反。

空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的形式主要有網(wǎng)站結(jié)構(gòu)、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)、組合網(wǎng)架結(jié)構(gòu)和預(yù)應(yīng)力網(wǎng)架結(jié)構(gòu)等?？臻g網(wǎng)格結(jié)構(gòu)一般由鋼桿件組成，有眾多優(yōu)點，比如合理的受力、簡單方便的計算過程、較大的剛度、優(yōu)良的抗震性能、豐富的造型、較強的適應(yīng)性等。

空間結(jié)構(gòu)一般由鋼梁或者鋼析架組成，在跨度較大的情況下還應(yīng)該用預(yù)拉力索來增加結(jié)構(gòu)的剛度、減少鋼的用量。除了與空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)相同的優(yōu)點之外，還有其它優(yōu)點。如簡單的結(jié)構(gòu)體系、 更容易表現(xiàn)建筑造型。不過與空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)作對比時，還有一些不足，如較多較復(fù)雜的構(gòu)件和節(jié)點類型，較為繁瑣的制作過程。

2.2柔性大跨度房屋鋼結(jié)構(gòu)

從受力體系來看，柔性大跨度結(jié)構(gòu)可分為豎直平面、水平層面以及空間三大類。豎直平面受力體系包括張力弦屋架、預(yù)張力索衍架體系。水平層面受力體系包括單層預(yù)張力索網(wǎng)體系和張力膜結(jié)構(gòu)體系?？臻g受力體系包括空間預(yù)張力索網(wǎng)格體系、索彎頂和張拉集成體系。

3、結(jié)構(gòu)設(shè)計存在的問題及分析

3.1存在的問題

由于大跨度房屋鋼結(jié)構(gòu)有其他各種材料結(jié)構(gòu)不可代替的優(yōu)越性，使得它越來越被廣大的遇著所接受，相應(yīng)的跨度也越來越大，超過30米跨度的房屋結(jié)構(gòu)已經(jīng)屢見不鮮。但是因為鋼材的多用性和實用性，鋼材的價格波動較大，二鋼柱的用量往往大于鋼梁的用量，又因為防火涂料的昂貴性，從而使得不少的技術(shù)人員提出并采用了傳統(tǒng)的的鋼筋混凝土柱和H鋼屋梁來代替原先設(shè)計中的鋼材。實際上，這些設(shè)計的內(nèi)容已經(jīng)給相關(guān)的設(shè)計人員帶來了一種新的設(shè)計理念和設(shè)計結(jié)構(gòu)體系。但是由于我國目前并沒有針對此種結(jié)構(gòu)設(shè)定專門的參數(shù)，使得此種結(jié)構(gòu)方式在實際中容易出現(xiàn)細節(jié)的含糊，給房屋的安全帶來不必要的隱患。所以對于此種結(jié)構(gòu)，應(yīng)該先對其在實際中需求的參數(shù)極限值進行詳細的分析和探究，清楚的認(rèn)識其內(nèi)部的受力特點，這樣才能使得整個結(jié)構(gòu)更加的合理和安全。

3.2結(jié)構(gòu)計算應(yīng)考慮的問題

對于上述問題中用傳統(tǒng)的鋼筋混凝土柱和H鋼屋梁來代替原先設(shè)計中的材料的結(jié)構(gòu)體系，如果沒有設(shè)置拉桿，就會使得計算過程變得極為繁瑣，但如果無視其跨度的大小，僅僅采用通常平面系的計算機軟件計算，則會給結(jié)構(gòu)留下一定的安全隱患。就目前而言，平面桿系計算機軟件是在兩個基本的假設(shè)基礎(chǔ)上進行各種受力分析的，第一是平截面假設(shè)，即每一個構(gòu)件受力過程中桿件的截面不變；第二是桿件相互之間的夾角不變，即在實際的受力中，鋼梁和鋼柱之間的夾角相互保持不變。這種假設(shè)主要是為了門式鋼架而設(shè)定的，基本符合受力簡圖，但是這種假設(shè)對于當(dāng)下的結(jié)構(gòu)不適用，也不符合其受力簡圖。其具體在于先下的人字型的鋼梁的推理過大，因為拱腳沒有相應(yīng)的拉桿或者柱沒有充足的抗推力，構(gòu)件就會產(chǎn)生很大的水平位移，造成鋼梁夾角的改變，這與前面的兩個假設(shè)中的夾角不變假設(shè)相互沖突，不便于計算；其次，因為拱腳水平位移加大，鋼筋混凝土有了其附加的彎矩，即存在二階效應(yīng)問題，但是相應(yīng)的軟件計算中由沒有考慮二階效應(yīng)。擦外，由于懸索效應(yīng)的影響，位于屋面上的鋼梁內(nèi)力將會急劇的增加，其剪力也會急劇的增加，造成更加不利的情況，這些都是目前的計算機軟件不能解決的問題，所以電算的結(jié)果勢必會有很大的誤差，直接利用電算結(jié)果進行設(shè)計顯然是不合理的，會有其必然的安全隱患。

4、大跨度房屋鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計要點

按照荷載類型，大跨度房屋的荷載主要可分為永久荷載、可變荷載和偶然荷載。其中，永久荷載的代表值采用的是標(biāo)準(zhǔn)值?？勺兒奢d的代表值則根據(jù)設(shè)計要求采用標(biāo)準(zhǔn)值、組合值、頻遇值或準(zhǔn)永久值。而偶然荷載的代表值則通過建筑結(jié)構(gòu)使用的特點來確定。

4.1 永久荷載

永久主要是指屋蓋結(jié)構(gòu)自重和屋面覆蓋材料自重。在大跨度房屋結(jié)構(gòu)方面主要是利用一些經(jīng)驗公式或者是計算機的軟件來計算屋蓋機構(gòu)的自重。但是要注意的是，如果在整個系統(tǒng)中有擦體系的話，還要注意擦條的自重。其中屋面覆蓋材料的自重主要是根據(jù)實際的情況來統(tǒng)計和計算所有相關(guān)機構(gòu)和材料的自重。

4.2 可變荷載

在大跨度房屋鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用中，可變荷載有以下幾種。

(1)屋面活荷載。一般由屋面的水平投影面來決定。對于不上人屋面，其屋面均布荷載采用標(biāo)準(zhǔn)值0.5kN/m2，但是當(dāng)施工力度或者是維修程度較為嚴(yán)重的時候，應(yīng)該按照其實際的情況進行具體的采用，或者在施工的過程中采取特殊的舉措，例如上人屋面,屋面均布活荷載標(biāo)準(zhǔn)值采用2.0kN/m2。

(2)雪載荷。屋面的雪載荷主要由屋面的形狀以及風(fēng)向決定的。在大多數(shù)的情況下，屋面的雪載荷往往小于本雪壓。其主要的原因是因為雪花從坡度大的曲面屋頂滑落，位于平屋頂上的雪被風(fēng)刮下，有時候雪還會屋頂?shù)纳崴诨?。但是有時候也會產(chǎn)生積雪，此時應(yīng)該考慮使用較大的雪載荷，以避免屋頂所收載荷過大而引發(fā)一些不必要的麻煩。

(3)風(fēng)荷載。風(fēng)荷載是指當(dāng)建筑物阻礙空氣的流動，在建筑物的表面形成的壓力或者吸力。風(fēng)荷載具有靜力和動力兩種特點，其靜力部分主要是穩(wěn)定風(fēng)，動力部分主要是脈動風(fēng)。其中穩(wěn)定風(fēng)可以根據(jù)靜力學(xué)求得，而動脈風(fēng)應(yīng)根據(jù)動力學(xué)理論知識求得。

(4)溫度作用。

在由于溫度變化而出現(xiàn)溫差的情況下，因打垮的房屋鋼結(jié)構(gòu)的桿件不能自由的變形，從而會在桿件中產(chǎn)生應(yīng)力，這種應(yīng)力被稱為溫度應(yīng)力。當(dāng)年的最高溫度或者最低溫度會影響溫差以及結(jié)構(gòu)合攏時的溫度，所以在設(shè)計中需要考慮這一點。至于溫度應(yīng)力的計算則需要參考空間結(jié)構(gòu)的相關(guān)規(guī)定。

(5)支座位移。

由于位移的不均勻沉降而引起大跨度房屋鋼結(jié)構(gòu)的構(gòu)件內(nèi)附加應(yīng)力。

4.3 偶然荷載

在分析大跨度房屋鋼結(jié)構(gòu)的過程中，偶然荷載主要指的是地震作用。建筑物因為地面運動而產(chǎn)生的一種慣性作用就是地震作用，屬于一種動力作用。它的大小不僅和結(jié)構(gòu)的固定振動特性有關(guān)，由和地面運動的特性有關(guān)。

5、結(jié)語

隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，大跨度房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計已經(jīng)成為了當(dāng)今社會的發(fā)展主流，大跨度房屋的結(jié)構(gòu)設(shè)計也會隨著人們的需求有其新的意義和內(nèi)涵。作為一個大跨度房屋鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計者，在當(dāng)下更應(yīng)該對鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展和其核心的內(nèi)容進行深入的了解，積極的借鑒國內(nèi)外其他區(qū)域的大跨度房屋鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計理念和設(shè)計經(jīng)驗，充實自身的設(shè)計思路和對整個設(shè)計系統(tǒng)的規(guī)劃，從而使得大跨度房屋鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計在未來有其新穎性和創(chuàng)新性。

6、參考文獻

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