鋼結構房屋

前言：想要寫出一篇令人眼前一亮的文章嗎？我們特意為您整理了5篇鋼結構房屋范文，相信會為您的寫作帶來幫助，發現更多的寫作思路和靈感。

鋼結構房屋范文第1篇

關鍵字：多層；鋼結構；抗震；結構體系；破壞形式

1 前言

鋼結構有很多優點，便于運輸、抗震性能高、施工周期短、延展性好、施工速度快等，而且與傳統的混凝土結構相比，鋼結構的強度、韌性高，節能環保，特別是鋼結構具有良好的延展性可以衰減地震波，減少地震時地震波的影響，因此在工業化生產中鋼結構廣泛應用于多層房屋建筑中。但是，如果多層鋼結構房屋在材料選用、設計以及施工維護和制作上稍有不妥，就難以發揮鋼結構自身所具有的優越性，在地震作用下就難以減輕地震對房屋的破壞性。如今，鋼結構已經普遍應用于各種類型的民用建筑、工業建筑中，如果不合理正確應用鋼結構，會造成建筑物結構局部破壞甚至整體倒塌等更嚴重的后果。

基于鋼結構建筑的突出優點，美國、韓國等國的鋼結構建筑已占到總量的50％左右。日本是多地震的國家，鋼結構建筑在日本的占有率更是達到了65％左右，據日本阪神地震后資料顯示，鋼結構建筑在地震中的受損率遠低于混凝土結構建筑。無獨有偶，四川汶川地震，同樣是鋼結構建筑的綿陽體育館受到損壞極小，成為了安置災民的主要地點。

2 多層鋼結構房屋抗震結構體系

鋼結構房屋的結構類型直接影響著多層鋼結構房屋的抗震性能，因此在進行實際工程設計時，必須綜合考慮幾種因素，對方案進行優化設計，然后在優化過程中確定最適合本房屋的結構體系。多層鋼結構體系有純鋼框架體系、鋼框架剪力墻體系、鋼框架支撐體系等，它們各有特點，在鋼結構建筑領域中被廣泛的應用。

3 鋼結構的破壞形式

多層鋼結構房屋具有很多優點，它受到震害的影響要比混凝土結構的房屋要小很多，但設計和施工的要求卻同樣重要，如果連接、冷加工、焊接不合理，后期維護不當以及受到外部環境、工藝技術的不良影響，很可能會造成鋼結構的破壞。根據多層鋼結構房屋在歷次地震中的破壞形式可以歸納為以下幾類。

1、框架節點區的梁柱焊接連接破壞：豎向支撐的整體失穩和局部失穩，柱腳焊縫破壞及錨栓失效。

2、構件的破壞：翼緣的屈曲、拼接處的裂縫、節點焊縫處裂縫引起的柱翼緣層狀撕裂、框架柱的脆性斷裂、腹板屈曲和截面扭轉屈曲。

3、構件的局部屈曲破壞：框架梁或柱的局部屈曲是因為梁或柱在地震作用下反復受彎，以及構件的截面尺寸和局部構造如細長比、板件寬厚比設計不合理造成的，柱的水平斷裂是因為地震造成的傾覆拉力較大、動應變速率較高、材性變脆引起的。

4、支撐的破壞：支撐構件為鋼結構提供了較大的側向剛度，當地震強度較大時，承受的軸向力（反復拉壓）增加，如果支撐的長度、局部加勁板構造與主體結構的連接構造等出現問題，就會出現鋼結構的破壞或失穩。

5、節點破壞：由于節點傳力集中、施工難度大、構造復雜，容易造成應力集中、強度不均衡現象，再加上可能出現的構造缺陷、焊縫缺陷，就更容易出現節點破壞。節點域的破壞形式比較復雜，主要有加勁板的屈曲和開裂、加勁板焊縫出現裂縫、腹板的屈曲和裂縫。

4 設計的一般規定

盡管多層鋼結構房屋的抗震性能較好，但是在強烈地震的作用下，也會出現不同程度的損害。在地震作用下，建筑物的破壞過程和破壞機理十分復雜，所以需要對多層鋼結構房屋進行嚴密的抗震設計，從而減輕地震災害帶來的損失。

1、多層鋼結構房屋結構布置的一般原則。多層鋼結構房屋的結構布置和結構體系的選擇關系到整個建筑結構的經濟性、適用性以及安全性。這和其他類型的建筑結構是一樣，多層鋼結構房屋應該盡量采用規則的建筑方案，當平立面不規則和結構體型復雜時，可以根據實際情況在適當部位設置抗震縫，從而形成多個規則的抗側力結構單元。當混凝土和鋼結構并用時，由于混凝土結構的變形小于鋼結構，一般來說是不宜設抗震縫，如果是必須設置時，就應該將建筑物分割成規則的結構單元。

2、鋼結構平面的布置應該遵循對稱、規則和簡單的原則，使結構能具有良好的整體性。這樣可以防止在遭遇地震的情況下多層鋼結構房屋由于應力集中和發生鋼結構扭轉、突變或者因局部削弱和塑性變形使得應力集中在薄弱部位，破壞鋼結構。為了有效地減小扭轉作用對建筑物的影響，還應該使各層的質心和剛心盡可能處于同一豎直線上。另外，還需要注意多層鋼結構房屋的樓蓋應該采用非組合樓板或者是壓型鋼板現澆混凝土組合樓板。有效地提高多層鋼結構的房屋的穩定性，增加結構下部整體性以及增強其抗傾覆能力，減小沉降，提升整個多層房屋的抗震性能。

3、多層鋼結構房屋適用的高寬比和最大高度。房屋總高度與平面較小寬度之比就是高寬比。在抗震結構體系中，最大適用高度和結構類型是根據抗震設防烈度和結構總體高度確定的。影響鋼結構抗震性能和整體穩定性重要參數是鋼結構的高寬比，它直接影響著鋼結構的側移、振動形式以及結構剛度。如果要使鋼結構產生較大的水平位移，就增大高寬比值，并且傾覆力矩使支撐柱產生很大的軸向力。因此，鋼結構房屋的最大高寬比必須要限定，使其保持在一個合理范圍內，超過時應該進行專項研究，采取必要的抗震措施。

4、在多層鋼結構房屋抗震設計中必須體現強柱弱梁的原則，因為這樣可以有效地避免了在地震作用下支撐柱先進入塑性區破壞鋼結構導致整個房屋的倒塌。這就要求我們通過不同構件的內力設計值或者調整剛結構中不同部位受到的地震效應，使整體框架和鋼結構具有消耗地震能量和較大的內力重分布能力。

5、多層鋼結構房屋的設計應遵照專門設計規程“高層民用建筑鋼結構技術規程”進行，應嚴格要求合理的結構布置與結構體系的選用，以及合理的技術經濟性能。鋼結構的抗震設計應進行兩階段設計：第一階段按多遇地震計算地震作用設計；第二階段按罕遇地震作用設計，并分別驗算其位移限值及層間側移延性比等限值的要求。

5 結束語

隨著近幾年來自然災害的頻發，尤其是不斷地發生地震災害。為了盡可能的減小地震造成的經濟損失以及人員傷亡，多層鋼結構房屋的抗震性能的要求就更高了。我國的多層鋼結構房屋抗震的技術與發達國家的水平還有一定的差距，我們應該積極努力的學習國外的多層鋼結構知識，借鑒國外在多層鋼結構上運用的經驗，對多層鋼結構房屋的抗震進行優化設計，從設計理念入手對多層鋼結構房屋結構抗震的具體要求，制定科學合理的設計方案，從而確保實現多層鋼結構房屋的抗震設計目標。

參考文獻

[1]彭觀壽、高軒能.基于性能的鋼結構抗震設計理論與方法[J].鋼結構.2007

鋼結構房屋范文第2篇

隨著建筑技術的不斷發展，建筑的結構和形式也開始朝多樣化發展，無論是審美還是使用功能都有了很大的飛躍。而多門式剛架輕型鋼結構作為輕型鋼架結構中的一種，在現代建筑行業得到了很大的發展。在門式剛架輕型鋼結構房屋設計方面，也有了很高的要求。這就需要設計人員根據工程的實際情況，充分掌握門式剛架輕型鋼結構房屋設計的特點、適用范圍、結構形式等，同時，還需要對門式剛架的塑性設計與計算、節點設計和支撐布置等方面的知識有充分的了解。

1.剛架特點

剛架結構是梁柱單元構件的組合體，形式種類多樣。根據不同的建筑，又有不同的使用范疇。一般而言，單跨、雙跨或多跨的單、雙坡門式剛架，在單層工業與民用房屋的鋼結構中，應用較多。

單跨、雙跨門式剛架的斜梁和柱常為剛接，而柱的底部多數為鉸接。在工程需要的情況下，在多跨剛架中間柱與斜梁的連接部，可以考慮采用鉸接。而多跨剛架，通常需要采用雙坡或單坡屋蓋，如果工程有需要，也可采用由多個雙坡單跨相連的多跨剛架形式。

與屋架結構相比，門式剛架的整個構件的截面尺寸較小，這樣就方便我們更好、更有效地利用建筑空間，不僅能夠有效的降低房屋的高度，也可以有效的減小建筑體積，同時也對建筑造型起到美觀作用。

一般的門式剛架用于跨度為9~36m、柱距為6m、柱高為4．5~9m，而且設有起重量較小的懸掛吊車的單層工業房屋，或者公共建筑。需要架設橋式吊車時，其起重量控制在20t以內，屬于A1～A5中、輕級工作制吊車；而在設置懸掛吊車時，起重量控制在3t以內。

2.結構形式

從類型上看，門式剛架的結構形式有很多種。按構件體系分，有實腹式與格構式；按橫截面形式分，有等截面與變截面；按結構選材分，有普通型鋼、薄壁型鋼、鋼管或鋼板焊成。一般來說，實腹式剛架的橫截面是工字形，當然，也有少數是z形；而一般而言，格構式剛架的橫截面是矩形或者三角形。

2.1建筑尺寸

通常情況下門式剛架輕型房屋鋼結構的尺寸應該滿足下列規定：1）門式剛架的跨度取值標準為，橫向剛架柱軸線間的距離。2）門式剛架的高度的取值標準，應該是地坪至柱軸線與斜梁軸線交點的高度。當然，具體的高度需要安裝使用要求的內凈高確定。3）在柱的軸線選擇上，一般可以通過柱下端中心的豎向軸線。如果是工業建筑邊柱的定位軸線，則應該考慮取柱外皮。斜梁的軸線可取通過變截面梁段最小端中心與斜梁上表面平行的軸線。4）門式剛架輕型房屋的檐口高度，應該按照地坪至房屋外側檁條上緣的高度來取定。其最大高度，一般由地坪至屋蓋頂部檁條上緣的高度決定，而房屋側墻墻梁外皮之間的距離，則為寬度應取的距離，長度則按照兩端山墻墻梁外皮之間的距離作為標準取值。

通常來說，門式剛架的跨度應該為9~36m，如果邊柱的寬度不等，那就需要把外側對齊。而一般的高度應該在4．5~9．0m之間，如果有橋式吊車時，就不能超過12m。間距，也就是柱網軸線在縱向的距離一般要采用6~9m。挑檐長度可根據使用要求確定，但是通常是在為0．5~1．2m之間取值，其上翼緣坡度宜與斜梁坡度相同。

2.2結構平面布置

（1）門式剛架輕型房屋鋼結構的溫度區段長度必須要滿足這兩個規定：1）縱向溫度區段不大于300m；2）橫向溫度區段不大于150m。當然，這只是參照值，如果有計算依據和需要時，溫度區段長度可根據工程的實際需要適當加大。

（2）在多跨剛架局部抽掉中間柱，或者邊柱處需要考慮布置托架梁。

（3）屋面檁條的布置應考慮天窗、屋面材料、采光帶、通風屋脊、檁條供貨規格等因素的影響，屋面壓型鋼板厚度和檁條間距應按計算確定。

（4）山墻可設置由抗風柱、斜梁、墻梁及其支撐組成的山墻墻架，或采用門式剛架。

3.門式剛架的塑性設計與計算

3.1門式剛架荷載

門式剛架的荷載一般有三類：一是屋面結構等的自重，即永久荷載；二是屋面活荷載和雪荷載中的較大者；三是風荷載。在一般的彈性設計中，可以根據各類荷載單獨計算剛架中的內力，最后再有目的的對各個構件進行內力組合，求出最不利的內力設計值。而在塑性設計中，找到結構中形成機構的塑性鉸位置，進而求得構件截面的塑性彎矩M，是機構分析的目的。當然，在實際的計算中，避免對分析結果進行疊加，而是要首先進行荷載組合，然后才能進一步對每種組合進行內力分析。

因為屋面部分風荷載的體型系數是負值，風力為吸力，其方向是與屋面活荷載或雪荷載相反的，所以，在進行無吊車荷載的門式剛架設計時，需要考慮的荷載基本組合為兩個：1）永久荷載+屋面活荷載（或雪荷載）；2）永久荷載+屋面活荷載（或雪荷載）+風荷載。要特別強調的是，對于“永久荷載+風荷載”，通常情況下不需要進行控制組合，只有當風荷載特別大，而且可能產生內力變號的情況下，才有必要進行考慮。

3.2門式剛架的機構分析

利用簡單塑性理論進行剛架內力分析的方法很多，本文只介紹較為常用的靜力法。所謂的靜力法，指的是通過求解靜力平衡方程，來確定塑性鉸位置和塑性彎矩的方法。具體的步驟是：1）為了形成靜定結構，應該去除構件中的超靜定贅余反力，然后繪制荷載作用下此靜定結構的彎矩圖。2）把贅余反力作用在靜定剛架上，然后在根據具體要求畫出由贅余反力產生的彎矩圖。3）把前面的兩彎矩圖疊加，求得成機構的塑性鉸位置，求得截面的最大全塑性彎矩MP。按照唯一性原理，塑性分析的唯一結果，也就是在破壞情況下的彎矩分配必須要同時符合平衡、機構、屈服這3個條件。

根據上述靜力法的分析，一定可以使得平衡條件和機構條件得到滿足，當然，如果找錯了塑性鉸位置，那就很有可能在所確定的塑性鉸位置以外的其他截面上產生大于MP的彎矩，此時，也就完成背離了屈服條件。所以，求得MP后，還需要進行檢查，確保構件的任何一個截面的彎矩的絕對值不超過MP。

3.3門式剛架的截面設計

一般來說，在完成通過內力分析確定截面的塑性彎矩MP后，就可以接著進行截面的初選。盡管門式剛架的柱子和斜梁都是壓彎構件，但是，根據相關的原理，我們在進行截面的初選時，仍然可以將它們各看做受彎構件，也就是要忽略軸力的影響。而對于純彎構件，在荷載使梁處于全塑性工作階段的背景下，截面上的應力圖形為兩塊矩形，形成塑性鉸，截面上的彎矩為全塑性彎矩，簡稱塑性彎矩，記為 （式中： 為塑性截面模量， 為截面形狀系數，Wp為彈性截面模量，對工字形截面 =1.10~1.17，隨截面尺寸不同而變化）。引入荷載分項系數和抗力分項系數后，得： 。由此可求得所需構件截面的彈性截面模量： ，由 即可初選構件的截面。

4.結語

總之，門式剛架輕型鋼結構房屋設計是一個較為復雜的體系，在設計中需要顧及很多方面的內容，需要按照各種原理進行，設計人員只有對門式剛架輕型鋼結構的特點、分類，以及使用范圍，才能更好的在設計中發揮出門式剛架輕型鋼結構的優勢。

參考文獻

[1] 邱冬瑞. 門式剛架輕鋼結構優化設計及程序開發[D]. 北京工業大學，2008.

鋼結構房屋范文第3篇

關鍵詞：房屋設計；鋼結構；常見問題；探討分析

中圖分類號：S611文獻標識碼： A

引言

良好的結構設計是房屋建筑的靈魂所在，同時，房屋建筑整體質量的提升也離不開結構設計。近年來，鋼結構在房屋結構設計過程中得到廣泛運用的同時，國家利用宏觀調控的手段針對鋼結構在建筑行業領域的運用也提出了很多政策方針以保障其正常運行。但是，在房建設計上的創新性與多元化并非輕而易舉就能實現，首先要考慮到房建施工中鋼結構設計本身的安全與實效，就需要創新的融入，否則建筑的質量與安全就會受到影響，人們的正常生活起居、生命財產安全也會受到不同程度的威脅。因此就要求建筑設計師在具備原有設計能力的同時，彌補自身不足，將自身所擁有的專業知識與運用鋼結構技術建設實踐相結合，增加對各種結構技術的新知識與新經驗，創新思維，與時俱進，從而促進我國在房屋建設過程中鋼結構技術的發展。

一、鋼結構在房屋結構設計中應用概述

鋼結構住宅技術是一種先進的建筑技術，是社會經濟發展和科技進步在建筑業的產物，符合住宅產業化以及建筑資源可持續發展的要求。鋼結構具有抗震性能好、施工速度快、可循環再利用的優點，屬技術密集型產業，結合保溫隔熱、廢舊利用的新型墻體建材的開發，能夠做到“節能省地”和環保建筑的要求。在粘土磚被禁用以及每年數億噸鋼產量的國情下，加上鋼結構住宅的相關標準規范逐步齊全，開發鋼結構住宅建筑體系是可行的和必要的。

1、鋼結構具有許多特點：量輕、強度高。用鋼結構建造的住宅重量是鋼筋混凝土住宅的二分之一左右；可滿足住宅大開間的需要，使用面積比鋼筋混凝土住宅提高百分之四左右；抗震性能好，其延性比鋼筋混凝土好。從國內外震害調查結果看，鋼結構住宅建筑倒塌數量最少；鋼結構構件及有關部品在工廠制作，減少現場工作量，縮短施工工期，鋼結構住宅在工地的施工實質上是工廠產品的組裝和集成，再補充少量無法在工廠進行的工序項目，符合產業化的要求；鋼結構工廠制作質量可靠，尺寸精確，安裝方便，易與相關部品配合；鋼材可以回收，建造和拆除時對環境污染較少。符合推進住宅產業化，發展節能省地型住宅的國家政策。在經濟層面上看，鋼結構住宅可消耗目前國內鋼產能過剩問題，從而帶來社會效益。

2、一般來說，建筑設計的實現主要取決于結構設計，建筑鋼結構設計是受制于建筑設計，必須重視結構設計重要性。一項標準的鋼結構設計，能夠帶來經濟、合理、安全、舒適的設計方案，服務人們的生活居住，就成為了建筑質量的決定環節中不可缺少的一部分。所以，作為房屋建筑結構設計人員，要懂得轉換陳舊的設計理念，不斷地開拓出滿足現代化發展要求的結構設計方案，就成為新時代下每一個房屋建筑結構設計人員的必修功課，從而針對性地制定合理的方案來解決房建結構設計中的問題，提升房建鋼結構設計的整體質量。

3、鋼結構相較于鋼筋混凝土而言在房屋設計中得到越來越多的應用，此結構擁有如下特點：鋼結構這種建筑材料自身的重量比較輕便，對房屋建設中的其他結構產生的負重量小，這就避免了繁瑣的地基處理的面積，降低了房屋建造的工作量及成本、縮短了施工周期；面對現如今地震活躍度高的現狀，鋼結構具有硬度高、密度大、負重力強度大的特點，有利于抗擊地震，減少因地震帶來的房屋破損，也給建筑投資商降低了投資風險，帶來了良好的經濟效益；在房屋建設過程中鋼結構自身的抗壓力強、結構斷面小、應用覆蓋面積小，這樣就實現了房屋布置的靈活性和美觀性。

二、房屋結構設計中鋼結構設計應注意的問題探討

1、構件設計

構件的設計首先是材料的選擇。通常主結構使用單一鋼種以便于工程管理，經濟考慮，也可以選擇不同強度鋼材的組合截面。構件設計中，現行規范使用的是彈塑性的方法來驗算截面，這和結構內力計算的彈性方法并不匹配。當前的結構軟件，都提供截面驗算的后處理功能。由于程序技術的進步，一些軟件可以將驗算時不通過的構件，從給定的截面庫里選擇加大一級，并自動重新分析驗算，直至通過，如sap2000等。這是常說的截面優化設計功能之一。它減少了結構師的很多工作量

2、節點設計

連接節點的設計是鋼結構設計中重要的內容之一。在結構分析前，就應該對節點的形式有充分思考與確定。常常出現的一種情況是，最終設計的節點與結構分析模型中使用的形式不完全一致，這必須避免。按傳力特性不同，節點分剛接，鉸接和半剛接。

3、圖紙編制

鋼結構設計出圖分設計圖和施工詳圖兩階段，設計圖為設計單位提供，施工詳圖通常由鋼結構制造公司根據設計圖編制，有時也會由設計單位代為編制。由于近年鋼結構項目增多和設計院鋼結構工程師缺乏的矛盾，有設計能力的鋼結構公司參與設計圖編制的情況也很普遍。設計圖及施工詳圖的內容表達方法及出圖深度的控制，目前比較混亂，各個設計單位之間及其與鋼結構公司之間不盡相同。初學者可參考他人的優秀設計并參考相關的工具書，并依據規范規定編制。

4、鋼結構的抗震設計

結構抗震性能與結構布置規則性有很大關系。結構布置不規則，地震時易損壞，而且除彈性設計外還要作彈塑性層間位移驗算。因此應盡量使結構布置符合規則性要求。住宅鋼結構的平面布置應力求規則、對稱。住宅鋼結構常見的布置不規則，主要是平面不規則。如平面形狀不規則，L形等，特別是支撐剪力墻偏置，明顯不對稱等。若樓層的最大彈性水平位移超過質心水平位移的1.2倍就屬于平面不規則此時需對支撐剪力墻的配置進行調整。

鋼結構的抗震性能遠比鋼筋混凝土結構優越。但是，由于設計特別是構造上的不當，也發生了一些破壞，構件節點的連接破壞更為突出。抗震設計的基本原則是“強剪弱彎，強柱弱梁，強節點弱構件”。由此可以從一個側面看出，對于抗震結構而言，節點設計構造的合理性，直接關系到整個結構的抗震性能。梁柱節點是整個結構傳力的中心樞紐，是整個結構得以發揮作用的“主關節”。因此，若是能研究設計出一種受力明確合理、構造簡單、施工方便、抗震性能優越、經濟實用的梁柱節點，將會使得整個鋼結構的檔次和使用范圍得到擴大。

結束語

現代化社會，建筑工程施工技術水平也隨著新技術的發展而不斷地提高。這也進一步為鋼結構的發展創造了更多有利的空間。因此，只有在不斷發揮鋼結構積極作用的同時，對鋼結構在房屋結構設計過程中比較頻繁發生的難題進行分析、討論，并根據實踐經驗解決問題，建筑行業才能獲得長足發展。作為房屋建筑結構的設計人員，就應該嚴格執行構造的規范標準，才能夠將設計質量隱患從根本上消除掉。結構設計人員的理論基礎與靈活思維不可少，并且保持嚴謹的工作態度，認真、仔細地分析建筑結構設計中存在的問題，不斷地提升設計人員自身的水平，使設計能夠高于現階段其余的建筑標準，確保其經濟性、合理性始終保持在最前沿。

參考文獻

[1]姜學詩.鋼結構房屋結構設計中常見問題分析[J].建筑結構,2003（06）.

鋼結構房屋范文第4篇

關鍵詞：門式剛架； 優化設計； 柱距 ；跨度 ；計算長度

中圖分類號： S611文獻標識碼：A 文章編號：

1 概述

在輕型房屋鋼結構體系中，門式剛架以其施工快、造價低、擴建靈活、維護費用低等優點廣泛應用于各類建筑房屋。本文就門鋼結構耗鋼量的影響因素進行論述，總結歸納出其常用數據和有用結論，為實際工程設計提供有益指導。

2 柱距

柱距對用鋼量的影響表現為：柱距越小，剛架數量越多，剛架的用鋼量相應增多，反之剛架用鋼量偏少，但是次結構如檁條，系桿等的用鋼量相應增加。當柱距大到一定程度，主剛架的用鋼量減少趨于平坦，次結構的用鋼量增加會完全抵消甚至超過主剛架用鋼量，使得總用鋼量呈偏高趨勢。

王元清等[1]結合18m和24m跨的兩個帶有吊車的雙連跨門鋼廠房工程實例，通過大量設計方案的研究分析，發現其用鋼量的最優柱距為6～8m，而同等荷載條件下的不設吊車的最優柱距為8～9m，且用鋼量大大減少。

任興平[2]通過大量實際工程總結出了常規荷載條件下6米高門式剛架的經濟間距，見表1。

表1 相同條件下各種跨度對應的最優剛架間距

柳鋒等[3]等通過對210個門式剛架的設計分析發現：常用剛架的經濟柱距為7～9m, 當無吊車或吊車噸位較小時, 經濟柱距為8～9m； 當吊車噸位較大時, 經濟柱距為7 m 左右, 用鋼量比常規6m 柱距可節省3%～12%, 總造價可節省2% ～6%, 經濟效益非常可觀。

牛保有[4]借助3D3S軟件對6m、12m、18m三種檐口高度的不同柱距剛架進行分析，得出結論：無吊車輕鋼房屋的經濟柱距為7～8m之間，當柱距需要大于8m時，將柱距定為9～9.5m左右會較為經濟。有吊車輕鋼房屋軌頂標高6～9m，經濟柱距為7～8m，軌頂標高12m時，經濟柱距向上移動至9m左右。隨著軌頂標高的增加，經濟柱距向變大，相同的軌頂標高，最優柱距與吊車起重量關系不大。

2．跨度

實際工程表明荷載是經濟跨度的主要因素，荷載越大時，總用鋼量對跨度越敏感。荷載越大則需要的柱截面也大，若此時跨度小，其單位用鋼量必然上升。若跨度大，梁截面又顯著增大，也會導致單位用鋼量的上升[5]。

文獻[4] 通過對6m、12m、18m三種檐口高度的不同跨度剛架進行分析比較，得出結論：對于無吊車廠房，剛架的經濟跨度與檐口高度密切相關，經濟跨度隨著檐口的增加而增加；對于有吊車廠房，經濟跨度隨著吊車噸位的增加向高位攀升。

實際工程表明門式剛架的經濟跨度一般在18～36m，吊車噸位較大時，經濟跨度在24～36m，無吊車或吊車噸位較小時，經濟跨度在18～24m，采用合理經濟跨度可以節省鋼材5%～15%，降低總造價2%～7%。

3．采用變截面和最優腹板高度

門式剛架屋面梁為受彎構件，柱為壓彎構件，通常也是彎矩大于軸力。根據剛架的彎矩包絡圖的特點采用變截面的結構形式進行設計可以有效節省材料。

針對門式剛架截面腹板高度，楊娜等[6] 應用編制的結構分析設計程序，通過大量的算例分析發現：等截面輕型門式剛架結構梁的最優腹板高度范圍L/30~L/38，柱的最優腹板高度范圍H/12~H/19；變截面的柱端最優腹板高度范圍L/35~L/40，梁跨中的最優腹板高度范圍L/40~L/50。

4．屋面梁的平面外計算長度

工程實踐表明：在特定荷載條件下，門鋼梁的強度條件容易滿足，其破壞甚至倒塌往往是由受壓翼緣屈曲引起的。《門式剛架輕型房屋鋼結構技術規程》CECS 102:2002規定：實腹式剛架斜梁平面內可按壓彎構件驗算強度，平面外應按壓彎構件驗算穩定，見式1：

(1)

根據式1，對于給定的荷載條件的按材料彈性狀態設計，N、M均為常量，穩定系數φy和φyb是主要影響因素，穩定系數與計算長度的大小密切相關，因此設計合理的屋面支撐體系，減少屋面梁的平面外計算長度是優化設計的關鍵。

《門規》CECS 102:2002規定：實腹式剛架斜梁的出平面計算長度，應取側向支撐點間的距離；當斜梁兩翼緣側向支撐點的距離不等時，應取最大受壓翼緣側向支撐點的距離；當實腹式剛架斜梁的下翼緣受壓時，必須在受壓翼緣側面布置隅撐作為斜梁的側向支撐，隅撐的另一端連接在檁條上。

《冷彎薄壁型鋼結構技術規范》GB50018－2002規定：實腹式剛架梁和柱在剛架平面外的計算長度，應取側向支撐點間的距離，側向支撐點間可取設置隅撐處及柱間支撐連接點。當梁（或柱）兩翼緣的側向支撐點間的距離不等時，應取最大受壓翼緣側向支撐點的距離。根據其條文說明：剛架梁的平面外的計算長度應當取側向支撐點的距離，對于墻皮板材與檁條、墻梁有可靠連接的情況，可以考慮檁條、墻梁作為側向支撐，但是并未對可靠連接極其相應的構造措施進行說明，這給設計帶來不便。文獻[7]把梁的平面外計算長度的常見方式歸納如下：

1)上翼緣計算長度

1.1) 取上翼緣橫向支撐的節距

1.2) 取隅撐間距

隅撐通過檁條連接于有彈性側移的下翼緣上，故其不能作為上翼緣受壓時的側向支點。在某些情況下可將其作為下翼緣受壓時的側向支點。

1.3) 取3m

3m是基于兩個檁距考慮的，當屋面剛度大，與檁條的連接可靠時，考慮屋面實際存在的蒙皮作用，取2個檁距3m，這按規程的精神在實踐中也是可行的。

2)下翼緣的計算長度

2.1) 設置隅撐

不分情況取隅撐間距。另一種觀點取與上翼緣橫向支撐節點處檁條相連的隅撐間距，亦即橫向支撐的節距。文獻[7]認為以取后者為妥。

2.2) 不設隅撐，取Ly=0.4L

取Ly=0.4L前提與彎矩圖形有關。正常情況下，梁端為負彎矩，跨中為正彎矩，考慮柱面風荷載使梁反彎點內移，故偏安全地取反彎點距梁端為L/5，借用格構式剛架平面外長度的計算公式進行計算，得到Ly=0.4L。

由此可見，將剛性系桿視為梁的側向支撐是合乎結構受力特征的。對于能否將隅撐－－檁條體系作為梁的側向支撐還存在爭議。為此，國內學者也進行相應的研究。文獻[8]提出將檁條作為剛性系桿時，通常采用兩個檁條的組合截面以滿足弱軸剛度，而且檁條與鋼梁必須用高強螺栓連接，可靠的傳遞軸力。付占明[9]為研究梁的平面外計算長度能否取2倍檁距，分析比較了多根隅撐支撐的的簡支梁和兩倍檁距簡支梁的臨界彎矩，認為屋面橫向支撐的相應位置都應該設置系桿，不宜用檁條兼做系桿，那樣可能造成檁條的連接節點破壞。陳友泉等[10]引用隅撐－－檁條體系下純彎構件穩定彈性臨界彎矩計算公式，發現：當主梁尺寸較小, 受壓翼緣截面面積A300mm×12mm 時，隅撐－－冷彎薄壁型鋼檁條體系難以構成主梁的側向支撐條件，需另行考慮主梁的穩定設計或按大于2 倍的隅撐間距取為主梁平面外計算長度考慮。

綜上所述，對于門式剛架設計過程中隅撐－檁條體系的側向支撐作用和梁的平面外計算長度問題可以按如下考慮：

Ⅰ 對于一般門式剛架梁的平面外計算長度取側向支撐距離，側向支撐距離即為剛性系桿的距離，由于目前還沒有與計算模型相適應的成熟的構造措施，盡量避免使用隅撐－－檁條體系作為側向支撐，可僅將隅撐作為安全儲備考慮。

Ⅱ 對于不需考慮冰雪荷載地區的輕鋼屋面建筑可以有選擇的利用隅撐的作用，此時與隅撐相連檁條、鋼梁應當采用高強螺栓。當屋面梁高度小于500mm，受壓翼緣截面A

5．小結

本文結合門式剛架的特點，針對門式剛架優化設計的技術措施，從柱距、跨度、變截面和截面高度、剛架梁平面外計算長度四方面進行了論述，歸納總結了從這四方面進行優化設計的可用結論和應該注意的問題。實際設計過程中可選的優化措施是靈活多樣的，如選用高強度鋼材、利用搖擺柱減少剛架梁平面內的計算長度、設置剛結柱腳增加剛架的抗側剛度等等，設計者可根據實際情況選用可操作的方法進行優化設計。

參考文獻

[1] 王元清, 王春光. 門式剛架輕型鋼結構工業廠房最優柱距研究. 工業建筑, 1999

[2] 任興平. 門式剛架輕鋼房屋結構的優化設計. 鋼結構, 2000

[3] 柳鋒, 郭兵, 陳長兵, 杜剛. 門式剛架的經濟尺寸與優化初設計. 鋼結構, 2003

[4] 牛保有. 輕型門式剛架鋼結構的優化設計分析:[西安建筑科技大學碩士學位論文]. 西安: 西安建筑科技大學, 2007

[5] 陸賜麟. 輕鋼結構的重量應該更輕. 建筑結構, 2003, 133(10): 15~21

[6] 楊娜, 王娜, 吳知豐. 輕型門式剛架結構及其最優腹板高度的研究. 哈爾濱建筑大學學報, 2001

[7] 鋼結構設計手冊（第三冊）. 北京: 中國建筑工業出版社, 2004

[8] 李永國. 輕型鋼結構門式剛架設計探討. 鋼結構, 2005

鋼結構房屋范文第5篇

筑，起結構形式主要有波形拱殼屋面結構和門式剛架結構，它們以美觀、新穎的造型、較低以的用鋼量和較短的施工周期而倍受業主的歡迎。

一、

多層輕型房屋鋼結構建筑的應用結構方案輕型鋼結構多層房屋中最常用的結構體系為框架結構，根據建筑方案的需要有時也采用懸掛體系。梁柱多為軋制或焊接工形截面，有時柱也可采用箱形截面。由于受到我國型鋼品種和供應的限制，目前主要采用焊接構件。框架結構平面布置靈活，柱網尺寸磕打可小(一般6—9米)，各部分剛度比較均勻，構造簡單，易于施工。其自振周期較長，自重較輕，對地震作用不敏感。但其側向剛度小，側向位移難以控制。對于一些設有電梯的多層房屋，為增強側向剛度，結合其電梯井的布置，還可以采取框架一抗剪桁架體系或框架一剪力墻(通常為鋼板剪力墻)結構體系。支撐體系為了加強多層房屋鋼結構的側向剛度，抵抗水平風荷載和地震作用，通常用槽鋼或角鋼在墻體平面內布置垂直支撐體系。根據要求可以沿縱、橫單向布置或雙向布置。支撐與框架鉸接，按拉桿或壓桿設計。考慮到門窗的布置，可以采用X型、單斜桿型、人字型、倒人字型、w型、倒W型、門式等形式．為在強震作用下具有良好的吸能耗能性能，則采用偏心支撐。在不影響建筑功能的前提下，在平面上支撐應均勻布置。對后五種支撐應驗算梁上支撐軸力引起的附加彎矩。偏心支撐的優點是在較小或中等的水平荷載作用下有足夠的剛度，而在嚴重超載(如大地震)時具有良好的延性，是一種較好的抗剪支撐。

樓蓋體系多層房屋鋼結構的樓板必須有足夠的承載力、剛度和整體性。當前較常采用的是在鋼梁上鋪設壓型鋼板，再澆注100—150mm的鋼筋混凝土板，即壓型鋼板組合樓板，壓型鋼板與鋼梁之問用栓釘連接。另外還可用預應力薄板加混凝土現澆層或一般鋼筋混凝土樓板，此時應保證樓板和鋼梁之間的可靠連接。設計時如考慮鋼梁和樓板的組合作用，可顯著提高梁的承載力和整體穩定性，并有效降低梁高。主梁與次梁的連接一般為簡支等高連接，有時也做成不等高連接，如采用壓型鋼板組合樓板時，為便于鋪設壓型鋼板，主次梁頂面相差壓型鋼板厚度，同時還可以增大建筑凈層高。

圍護結構為了減輕多層房屋鋼結構的自重，圍護結構多采用輕質材料。外墻墻體多采用輕質填充材料，如空心砌塊、加氣混凝土等，有時可采用壓型鋼板加輕質保溫層組成的復合墻體，也有很多房屋外墻采用輕質美觀的玻璃幕墻結構。內隔墻可采用空心砌塊、加氣混凝土等輕質填充墻或輕鋼龍骨石膏板，目前也有采用鋁合金框玻璃隔斷的。對輕型鋼結構房屋來說，傳統的油氈加瀝青的屋面防水層很不經濟，現大都采用卷材防水。屋頂也掘棄了傳統的水泥砂漿找平層和焦渣保溫層而采用輕質保溫材料，如JQN板、聚乙烯混凝土板等，可根據要求做成變厚度而取消屋面找平層。基礎形式多層輕鋼房屋基礎常用柱下獨立基礎、條形基礎、十字形基礎，有時也可采用片筏基礎。采用柱下獨立基礎時．應注意各基礎相對不均勻沉降對上部結構的影響。基礎梁常用現澆或預制鋼筋混凝土結構，有時根據要求也可采用鋼基礎梁，但通常將埋置在地面以下的柱腳和鋼梁外包混凝土，以解決防腐問題。

節點構造多層房屋鋼結構柱多采用焊接工形或箱形截面。由于工形截面腹板比較薄，故在此弱軸方向與梁的連接多采用鉸接，而強軸方向采用剛接形式。有時還可采用半剛性連接，但其受力特性較復雜，往往通過試驗來取得較準確的設計數據。同時多層房屋鋼結構的構件相對較薄，應盡量避免工地現場焊縫連接。為了加強結構的整體剛度，可以把次梁做成連續梁的形式。防火和防腐措施我國的鋼結構防火主要采用防火涂料、發泡防火漆和外包防火層等方法。對于外露的鋼結構構件，如樓梯等多用涂料和漆料，采用 1O～40ram厚的涂料，耐火極限可達1．5—3h，而發泡漆的耐火時間一般為0．5h。對隱藏的構件，珍珠巖和蛭石防火噴涂或防火板是經濟有效的方法，3O一40mm厚的噴涂可實現1．5h的耐火極限，并兼有一定的防腐能力。暴露鋼構件一般采用耐腐蝕涂料或油漆防腐，由底漆和面漆組成。目前防腐涂料的有效期為10～20年，所以要定期重新涂刷。鍍鋅壓型鋼板本身具有一定的防腐能力，在用于樓蓋時可借助于防火涂料解決防腐問題，但用于屋面和外墻面時還要涂以有機涂料，增加其耐久年限。

二、應注意的問題

1、結構計算應充分利用計算機的輔助設計(如3D3S、STS、STAAD、ETAB等)，采用三維空問結構分析，計算中應考慮梁、柱的軸向變形、彎曲變形和剪切變形的影響，以及梁柱節點域剪切變形對側移的影響。

2、應盡量降低樓蓋自重，如采用輕骨料混凝土樓蓋結構，自重可進一步減輕。應深入該方向的研究。

3、輕型鋼結構的抗震性能雖然優于其他材料的結構，但實踐中，由于設計不當造成的鋼結構破壞，以輕型鋼結構居多。應開展多層輕型鋼結構在地震作用下的工作性能、破壞機理幾設計方法(節點構造、結構體系)的研究。