钢结构房屋

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钢结构房屋范文第1篇

关键字：多层；钢结构；抗震；结构体系；破坏形式

1 前言

钢结构有很多优点，便于运输、抗震性能高、施工周期短、延展性好、施工速度快等，而且与传统的混凝土结构相比，钢结构的强度、韧性高，节能环保，特别是钢结构具有良好的延展性可以衰减地震波，减少地震时地震波的影响，因此在工业化生产中钢结构广泛应用于多层房屋建筑中。但是，如果多层钢结构房屋在材料选用、设计以及施工维护和制作上稍有不妥，就难以发挥钢结构自身所具有的优越性，在地震作用下就难以减轻地震对房屋的破坏性。如今，钢结构已经普遍应用于各种类型的民用建筑、工业建筑中，如果不合理正确应用钢结构，会造成建筑物结构局部破坏甚至整体倒塌等更严重的后果。

基于钢结构建筑的突出优点，美国、韩国等国的钢结构建筑已占到总量的50％左右。日本是多地震的国家，钢结构建筑在日本的占有率更是达到了65％左右，据日本阪神地震后资料显示，钢结构建筑在地震中的受损率远低于混凝土结构建筑。无独有偶，四川汶川地震，同样是钢结构建筑的绵阳体育馆受到损坏极小，成为了安置灾民的主要地点。

2 多层钢结构房屋抗震结构体系

钢结构房屋的结构类型直接影响着多层钢结构房屋的抗震性能，因此在进行实际工程设计时，必须综合考虑几种因素，对方案进行优化设计，然后在优化过程中确定最适合本房屋的结构体系。多层钢结构体系有纯钢框架体系、钢框架剪力墙体系、钢框架支撑体系等，它们各有特点，在钢结构建筑领域中被广泛的应用。

3 钢结构的破坏形式

多层钢结构房屋具有很多优点，它受到震害的影响要比混凝土结构的房屋要小很多，但设计和施工的要求却同样重要，如果连接、冷加工、焊接不合理，后期维护不当以及受到外部环境、工艺技术的不良影响，很可能会造成钢结构的破坏。根据多层钢结构房屋在历次地震中的破坏形式可以归纳为以下几类。

1、框架节点区的梁柱焊接连接破坏：竖向支撑的整体失稳和局部失稳，柱脚焊缝破坏及锚栓失效。

2、构件的破坏：翼缘的屈曲、拼接处的裂缝、节点焊缝处裂缝引起的柱翼缘层状撕裂、框架柱的脆性断裂、腹板屈曲和截面扭转屈曲。

3、构件的局部屈曲破坏：框架梁或柱的局部屈曲是因为梁或柱在地震作用下反复受弯，以及构件的截面尺寸和局部构造如细长比、板件宽厚比设计不合理造成的，柱的水平断裂是因为地震造成的倾覆拉力较大、动应变速率较高、材性变脆引起的。

4、支撑的破坏：支撑构件为钢结构提供了较大的侧向刚度，当地震强度较大时，承受的轴向力（反复拉压）增加，如果支撑的长度、局部加劲板构造与主体结构的连接构造等出现问题，就会出现钢结构的破坏或失稳。

5、节点破坏：由于节点传力集中、施工难度大、构造复杂，容易造成应力集中、强度不均衡现象，再加上可能出现的构造缺陷、焊缝缺陷，就更容易出现节点破坏。节点域的破坏形式比较复杂，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。

4 设计的一般规定

尽管多层钢结构房屋的抗震性能较好，但是在强烈地震的作用下，也会出现不同程度的损害。在地震作用下，建筑物的破坏过程和破坏机理十分复杂，所以需要对多层钢结构房屋进行严密的抗震设计，从而减轻地震灾害带来的损失。

1、多层钢结构房屋结构布置的一般原则。多层钢结构房屋的结构布置和结构体系的选择关系到整个建筑结构的经济性、适用性以及安全性。这和其他类型的建筑结构是一样，多层钢结构房屋应该尽量采用规则的建筑方案，当平立面不规则和结构体型复杂时，可以根据实际情况在适当部位设置抗震缝，从而形成多个规则的抗侧力结构单元。当混凝土和钢结构并用时，由于混凝土结构的变形小于钢结构，一般来说是不宜设抗震缝，如果是必须设置时，就应该将建筑物分割成规则的结构单元。

2、钢结构平面的布置应该遵循对称、规则和简单的原则，使结构能具有良好的整体性。这样可以防止在遭遇地震的情况下多层钢结构房屋由于应力集中和发生钢结构扭转、突变或者因局部削弱和塑性变形使得应力集中在薄弱部位，破坏钢结构。为了有效地减小扭转作用对建筑物的影响，还应该使各层的质心和刚心尽可能处于同一竖直线上。另外，还需要注意多层钢结构房屋的楼盖应该采用非组合楼板或者是压型钢板现浇混凝土组合楼板。有效地提高多层钢结构的房屋的稳定性，增加结构下部整体性以及增强其抗倾覆能力，减小沉降，提升整个多层房屋的抗震性能。

3、多层钢结构房屋适用的高宽比和最大高度。房屋总高度与平面较小宽度之比就是高宽比。在抗震结构体系中，最大适用高度和结构类型是根据抗震设防烈度和结构总体高度确定的。影响钢结构抗震性能和整体稳定性重要参数是钢结构的高宽比，它直接影响着钢结构的侧移、振动形式以及结构刚度。如果要使钢结构产生较大的水平位移，就增大高宽比值，并且倾覆力矩使支撑柱产生很大的轴向力。因此，钢结构房屋的最大高宽比必须要限定，使其保持在一个合理范围内，超过时应该进行专项研究，采取必要的抗震措施。

4、在多层钢结构房屋抗震设计中必须体现强柱弱梁的原则，因为这样可以有效地避免了在地震作用下支撑柱先进入塑性区破坏钢结构导致整个房屋的倒塌。这就要求我们通过不同构件的内力设计值或者调整刚结构中不同部位受到的地震效应，使整体框架和钢结构具有消耗地震能量和较大的内力重分布能力。

5、多层钢结构房屋的设计应遵照专门设计规程“高层民用建筑钢结构技术规程”进行，应严格要求合理的结构布置与结构体系的选用，以及合理的技术经济性能。钢结构的抗震设计应进行两阶段设计：第一阶段按多遇地震计算地震作用设计；第二阶段按罕遇地震作用设计，并分别验算其位移限值及层间侧移延性比等限值的要求。

5 结束语

随着近几年来自然灾害的频发，尤其是不断地发生地震灾害。为了尽可能的减小地震造成的经济损失以及人员伤亡，多层钢结构房屋的抗震性能的要求就更高了。我国的多层钢结构房屋抗震的技术与发达国家的水平还有一定的差距，我们应该积极努力的学习国外的多层钢结构知识，借鉴国外在多层钢结构上运用的经验，对多层钢结构房屋的抗震进行优化设计，从设计理念入手对多层钢结构房屋结构抗震的具体要求，制定科学合理的设计方案，从而确保实现多层钢结构房屋的抗震设计目标。

参考文献

[1]彭观寿、高轩能.基于性能的钢结构抗震设计理论与方法[J].钢结构.2007

钢结构房屋范文第2篇

随着建筑技术的不断发展，建筑的结构和形式也开始朝多样化发展，无论是审美还是使用功能都有了很大的飞跃。而多门式刚架轻型钢结构作为轻型钢架结构中的一种，在现代建筑行业得到了很大的发展。在门式刚架轻型钢结构房屋设计方面，也有了很高的要求。这就需要设计人员根据工程的实际情况，充分掌握门式刚架轻型钢结构房屋设计的特点、适用范围、结构形式等，同时，还需要对门式刚架的塑性设计与计算、节点设计和支撑布置等方面的知识有充分的了解。

1.刚架特点

刚架结构是梁柱单元构件的组合体，形式种类多样。根据不同的建筑，又有不同的使用范畴。一般而言，单跨、双跨或多跨的单、双坡门式刚架，在单层工业与民用房屋的钢结构中，应用较多。

单跨、双跨门式刚架的斜梁和柱常为刚接，而柱的底部多数为铰接。在工程需要的情况下，在多跨刚架中间柱与斜梁的连接部，可以考虑采用铰接。而多跨刚架，通常需要采用双坡或单坡屋盖，如果工程有需要，也可采用由多个双坡单跨相连的多跨刚架形式。

与屋架结构相比，门式刚架的整个构件的截面尺寸较小，这样就方便我们更好、更有效地利用建筑空间，不仅能够有效的降低房屋的高度，也可以有效的减小建筑体积，同时也对建筑造型起到美观作用。

一般的门式刚架用于跨度为9~36m、柱距为6m、柱高为4．5~9m，而且设有起重量较小的悬挂吊车的单层工业房屋，或者公共建筑。需要架设桥式吊车时，其起重量控制在20t以内，属于A1～A5中、轻级工作制吊车；而在设置悬挂吊车时，起重量控制在3t以内。

2.结构形式

从类型上看，门式刚架的结构形式有很多种。按构件体系分，有实腹式与格构式；按横截面形式分，有等截面与变截面；按结构选材分，有普通型钢、薄壁型钢、钢管或钢板焊成。一般来说，实腹式刚架的横截面是工字形，当然，也有少数是z形；而一般而言，格构式刚架的横截面是矩形或者三角形。

2.1建筑尺寸

通常情况下门式刚架轻型房屋钢结构的尺寸应该满足下列规定：1）门式刚架的跨度取值标准为，横向刚架柱轴线间的距离。2）门式刚架的高度的取值标准，应该是地坪至柱轴线与斜梁轴线交点的高度。当然，具体的高度需要安装使用要求的内净高确定。3）在柱的轴线选择上，一般可以通过柱下端中心的竖向轴线。如果是工业建筑边柱的定位轴线，则应该考虑取柱外皮。斜梁的轴线可取通过变截面梁段最小端中心与斜梁上表面平行的轴线。4）门式刚架轻型房屋的檐口高度，应该按照地坪至房屋外侧檩条上缘的高度来取定。其最大高度，一般由地坪至屋盖顶部檩条上缘的高度决定，而房屋侧墙墙梁外皮之间的距离，则为宽度应取的距离，长度则按照两端山墙墙梁外皮之间的距离作为标准取值。

通常来说，门式刚架的跨度应该为9~36m，如果边柱的宽度不等，那就需要把外侧对齐。而一般的高度应该在4．5~9．0m之间，如果有桥式吊车时，就不能超过12m。间距，也就是柱网轴线在纵向的距离一般要采用6~9m。挑檐长度可根据使用要求确定，但是通常是在为0．5~1．2m之间取值，其上翼缘坡度宜与斜梁坡度相同。

2.2结构平面布置

（1）门式刚架轻型房屋钢结构的温度区段长度必须要满足这两个规定：1）纵向温度区段不大于300m；2）横向温度区段不大于150m。当然，这只是参照值，如果有计算依据和需要时，温度区段长度可根据工程的实际需要适当加大。

（2）在多跨刚架局部抽掉中间柱，或者边柱处需要考虑布置托架梁。

（3）屋面檩条的布置应考虑天窗、屋面材料、采光带、通风屋脊、檩条供货规格等因素的影响，屋面压型钢板厚度和檩条间距应按计算确定。

（4）山墙可设置由抗风柱、斜梁、墙梁及其支撑组成的山墙墙架，或采用门式刚架。

3.门式刚架的塑性设计与计算

3.1门式刚架荷载

门式刚架的荷载一般有三类：一是屋面结构等的自重，即永久荷载；二是屋面活荷载和雪荷载中的较大者；三是风荷载。在一般的弹性设计中，可以根据各类荷载单独计算刚架中的内力，最后再有目的的对各个构件进行内力组合，求出最不利的内力设计值。而在塑性设计中，找到结构中形成机构的塑性铰位置，进而求得构件截面的塑性弯矩M，是机构分析的目的。当然，在实际的计算中，避免对分析结果进行叠加，而是要首先进行荷载组合，然后才能进一步对每种组合进行内力分析。

因为屋面部分风荷载的体型系数是负值，风力为吸力，其方向是与屋面活荷载或雪荷载相反的，所以，在进行无吊车荷载的门式刚架设计时，需要考虑的荷载基本组合为两个：1）永久荷载+屋面活荷载（或雪荷载）；2）永久荷载+屋面活荷载（或雪荷载）+风荷载。要特别强调的是，对于“永久荷载+风荷载”，通常情况下不需要进行控制组合，只有当风荷载特别大，而且可能产生内力变号的情况下，才有必要进行考虑。

3.2门式刚架的机构分析

利用简单塑性理论进行刚架内力分析的方法很多，本文只介绍较为常用的静力法。所谓的静力法，指的是通过求解静力平衡方程，来确定塑性铰位置和塑性弯矩的方法。具体的步骤是：1）为了形成静定结构，应该去除构件中的超静定赘余反力，然后绘制荷载作用下此静定结构的弯矩图。2）把赘余反力作用在静定刚架上，然后在根据具体要求画出由赘余反力产生的弯矩图。3）把前面的两弯矩图叠加，求得成机构的塑性铰位置，求得截面的最大全塑性弯矩MP。按照唯一性原理，塑性分析的唯一结果，也就是在破坏情况下的弯矩分配必须要同时符合平衡、机构、屈服这3个条件。

根据上述静力法的分析，一定可以使得平衡条件和机构条件得到满足，当然，如果找错了塑性铰位置，那就很有可能在所确定的塑性铰位置以外的其他截面上产生大于MP的弯矩，此时，也就完成背离了屈服条件。所以，求得MP后，还需要进行检查，确保构件的任何一个截面的弯矩的绝对值不超过MP。

3.3门式刚架的截面设计

一般来说，在完成通过内力分析确定截面的塑性弯矩MP后，就可以接着进行截面的初选。尽管门式刚架的柱子和斜梁都是压弯构件，但是，根据相关的原理，我们在进行截面的初选时，仍然可以将它们各看做受弯构件，也就是要忽略轴力的影响。而对于纯弯构件，在荷载使梁处于全塑性工作阶段的背景下，截面上的应力图形为两块矩形，形成塑性铰，截面上的弯矩为全塑性弯矩，简称塑性弯矩，记为 （式中： 为塑性截面模量， 为截面形状系数，Wp为弹性截面模量，对工字形截面 =1.10~1.17，随截面尺寸不同而变化）。引入荷载分项系数和抗力分项系数后，得： 。由此可求得所需构件截面的弹性截面模量： ，由 即可初选构件的截面。

4.结语

总之，门式刚架轻型钢结构房屋设计是一个较为复杂的体系，在设计中需要顾及很多方面的内容，需要按照各种原理进行，设计人员只有对门式刚架轻型钢结构的特点、分类，以及使用范围，才能更好的在设计中发挥出门式刚架轻型钢结构的优势。

参考文献

[1] 邱冬瑞. 门式刚架轻钢结构优化设计及程序开发[D]. 北京工业大学，2008.

钢结构房屋范文第3篇

关键词：房屋设计；钢结构；常见问题；探讨分析

中图分类号：S611文献标识码： A

引言

良好的结构设计是房屋建筑的灵魂所在，同时，房屋建筑整体质量的提升也离不开结构设计。近年来，钢结构在房屋结构设计过程中得到广泛运用的同时，国家利用宏观调控的手段针对钢结构在建筑行业领域的运用也提出了很多政策方针以保障其正常运行。但是，在房建设计上的创新性与多元化并非轻而易举就能实现，首先要考虑到房建施工中钢结构设计本身的安全与实效，就需要创新的融入，否则建筑的质量与安全就会受到影响，人们的正常生活起居、生命财产安全也会受到不同程度的威胁。因此就要求建筑设计师在具备原有设计能力的同时，弥补自身不足，将自身所拥有的专业知识与运用钢结构技术建设实践相结合，增加对各种结构技术的新知识与新经验，创新思维，与时俱进，从而促进我国在房屋建设过程中钢结构技术的发展。

一、钢结构在房屋结构设计中应用概述

钢结构住宅技术是一种先进的建筑技术，是社会经济发展和科技进步在建筑业的产物，符合住宅产业化以及建筑资源可持续发展的要求。钢结构具有抗震性能好、施工速度快、可循环再利用的优点，属技术密集型产业，结合保温隔热、废旧利用的新型墙体建材的开发，能够做到“节能省地”和环保建筑的要求。在粘土砖被禁用以及每年数亿吨钢产量的国情下，加上钢结构住宅的相关标准规范逐步齐全，开发钢结构住宅建筑体系是可行的和必要的。

1、钢结构具有许多特点：量轻、强度高。用钢结构建造的住宅重量是钢筋混凝土住宅的二分之一左右；可满足住宅大开间的需要，使用面积比钢筋混凝土住宅提高百分之四左右；抗震性能好，其延性比钢筋混凝土好。从国内外震害调查结果看，钢结构住宅建筑倒塌数量最少；钢结构构件及有关部品在工厂制作，减少现场工作量，缩短施工工期，钢结构住宅在工地的施工实质上是工厂产品的组装和集成，再补充少量无法在工厂进行的工序项目，符合产业化的要求；钢结构工厂制作质量可靠，尺寸精确，安装方便，易与相关部品配合；钢材可以回收，建造和拆除时对环境污染较少。符合推进住宅产业化，发展节能省地型住宅的国家政策。在经济层面上看，钢结构住宅可消耗目前国内钢产能过剩问题，从而带来社会效益。

2、一般来说，建筑设计的实现主要取决于结构设计，建筑钢结构设计是受制于建筑设计，必须重视结构设计重要性。一项标准的钢结构设计，能够带来经济、合理、安全、舒适的设计方案，服务人们的生活居住，就成为了建筑质量的决定环节中不可缺少的一部分。所以，作为房屋建筑结构设计人员，要懂得转换陈旧的设计理念，不断地开拓出满足现代化发展要求的结构设计方案，就成为新时代下每一个房屋建筑结构设计人员的必修功课，从而针对性地制定合理的方案来解决房建结构设计中的问题，提升房建钢结构设计的整体质量。

3、钢结构相较于钢筋混凝土而言在房屋设计中得到越来越多的应用，此结构拥有如下特点：钢结构这种建筑材料自身的重量比较轻便，对房屋建设中的其他结构产生的负重量小，这就避免了繁琐的地基处理的面积，降低了房屋建造的工作量及成本、缩短了施工周期；面对现如今地震活跃度高的现状，钢结构具有硬度高、密度大、负重力强度大的特点，有利于抗击地震，减少因地震带来的房屋破损，也给建筑投资商降低了投资风险，带来了良好的经济效益；在房屋建设过程中钢结构自身的抗压力强、结构断面小、应用覆盖面积小，这样就实现了房屋布置的灵活性和美观性。

二、房屋结构设计中钢结构设计应注意的问题探讨

1、构件设计

构件的设计首先是材料的选择。通常主结构使用单一钢种以便于工程管理，经济考虑，也可以选择不同强度钢材的组合截面。构件设计中，现行规范使用的是弹塑性的方法来验算截面，这和结构内力计算的弹性方法并不匹配。当前的结构软件，都提供截面验算的后处理功能。由于程序技术的进步，一些软件可以将验算时不通过的构件，从给定的截面库里选择加大一级，并自动重新分析验算，直至通过，如sap2000等。这是常说的截面优化设计功能之一。它减少了结构师的很多工作量

2、节点设计

连接节点的设计是钢结构设计中重要的内容之一。在结构分析前，就应该对节点的形式有充分思考与确定。常常出现的一种情况是，最终设计的节点与结构分析模型中使用的形式不完全一致，这必须避免。按传力特性不同，节点分刚接，铰接和半刚接。

3、图纸编制

钢结构设计出图分设计图和施工详图两阶段，设计图为设计单位提供，施工详图通常由钢结构制造公司根据设计图编制，有时也会由设计单位代为编制。由于近年钢结构项目增多和设计院钢结构工程师缺乏的矛盾，有设计能力的钢结构公司参与设计图编制的情况也很普遍。设计图及施工详图的内容表达方法及出图深度的控制，目前比较混乱，各个设计单位之间及其与钢结构公司之间不尽相同。初学者可参考他人的优秀设计并参考相关的工具书，并依据规范规定编制。

4、钢结构的抗震设计

结构抗震性能与结构布置规则性有很大关系。结构布置不规则，地震时易损坏，而且除弹性设计外还要作弹塑性层间位移验算。因此应尽量使结构布置符合规则性要求。住宅钢结构的平面布置应力求规则、对称。住宅钢结构常见的布置不规则，主要是平面不规则。如平面形状不规则，L形等，特别是支撑剪力墙偏置，明显不对称等。若楼层的最大弹性水平位移超过质心水平位移的1.2倍就属于平面不规则此时需对支撑剪力墙的配置进行调整。

钢结构的抗震性能远比钢筋混凝土结构优越。但是，由于设计特别是构造上的不当，也发生了一些破坏，构件节点的连接破坏更为突出。抗震设计的基本原则是“强剪弱弯，强柱弱梁，强节点弱构件”。由此可以从一个侧面看出，对于抗震结构而言，节点设计构造的合理性，直接关系到整个结构的抗震性能。梁柱节点是整个结构传力的中心枢纽，是整个结构得以发挥作用的“主关节”。因此，若是能研究设计出一种受力明确合理、构造简单、施工方便、抗震性能优越、经济实用的梁柱节点，将会使得整个钢结构的档次和使用范围得到扩大。

结束语

现代化社会，建筑工程施工技术水平也随着新技术的发展而不断地提高。这也进一步为钢结构的发展创造了更多有利的空间。因此，只有在不断发挥钢结构积极作用的同时，对钢结构在房屋结构设计过程中比较频繁发生的难题进行分析、讨论，并根据实践经验解决问题，建筑行业才能获得长足发展。作为房屋建筑结构的设计人员，就应该严格执行构造的规范标准，才能够将设计质量隐患从根本上消除掉。结构设计人员的理论基础与灵活思维不可少，并且保持严谨的工作态度，认真、仔细地分析建筑结构设计中存在的问题，不断地提升设计人员自身的水平，使设计能够高于现阶段其余的建筑标准，确保其经济性、合理性始终保持在最前沿。

参考文献

[1]姜学诗.钢结构房屋结构设计中常见问题分析[J].建筑结构,2003（06）.

钢结构房屋范文第4篇

关键词：门式刚架； 优化设计； 柱距 ；跨度 ；计算长度

中图分类号： S611文献标识码：A 文章编号：

1 概述

在轻型房屋钢结构体系中，门式刚架以其施工快、造价低、扩建灵活、维护费用低等优点广泛应用于各类建筑房屋。本文就门钢结构耗钢量的影响因素进行论述，总结归纳出其常用数据和有用结论，为实际工程设计提供有益指导。

2 柱距

柱距对用钢量的影响表现为：柱距越小，刚架数量越多，刚架的用钢量相应增多，反之刚架用钢量偏少，但是次结构如檩条，系杆等的用钢量相应增加。当柱距大到一定程度，主刚架的用钢量减少趋于平坦，次结构的用钢量增加会完全抵消甚至超过主刚架用钢量，使得总用钢量呈偏高趋势。

王元清等[1]结合18m和24m跨的两个带有吊车的双连跨门钢厂房工程实例，通过大量设计方案的研究分析，发现其用钢量的最优柱距为6～8m，而同等荷载条件下的不设吊车的最优柱距为8～9m，且用钢量大大减少。

任兴平[2]通过大量实际工程总结出了常规荷载条件下6米高门式刚架的经济间距，见表1。

表1 相同条件下各种跨度对应的最优刚架间距

柳锋等[3]等通过对210个门式刚架的设计分析发现：常用刚架的经济柱距为7～9m, 当无吊车或吊车吨位较小时, 经济柱距为8～9m； 当吊车吨位较大时, 经济柱距为7 m 左右, 用钢量比常规6m 柱距可节省3%～12%, 总造价可节省2% ～6%, 经济效益非常可观。

牛保有[4]借助3D3S软件对6m、12m、18m三种檐口高度的不同柱距刚架进行分析，得出结论：无吊车轻钢房屋的经济柱距为7～8m之间，当柱距需要大于8m时，将柱距定为9～9.5m左右会较为经济。有吊车轻钢房屋轨顶标高6～9m，经济柱距为7～8m，轨顶标高12m时，经济柱距向上移动至9m左右。随着轨顶标高的增加，经济柱距向变大，相同的轨顶标高，最优柱距与吊车起重量关系不大。

2．跨度

实际工程表明荷载是经济跨度的主要因素，荷载越大时，总用钢量对跨度越敏感。荷载越大则需要的柱截面也大，若此时跨度小，其单位用钢量必然上升。若跨度大，梁截面又显著增大，也会导致单位用钢量的上升[5]。

文献[4] 通过对6m、12m、18m三种檐口高度的不同跨度刚架进行分析比较，得出结论：对于无吊车厂房，刚架的经济跨度与檐口高度密切相关，经济跨度随着檐口的增加而增加；对于有吊车厂房，经济跨度随着吊车吨位的增加向高位攀升。

实际工程表明门式刚架的经济跨度一般在18～36m，吊车吨位较大时，经济跨度在24～36m，无吊车或吊车吨位较小时，经济跨度在18～24m，采用合理经济跨度可以节省钢材5%～15%，降低总造价2%～7%。

3．采用变截面和最优腹板高度

门式刚架屋面梁为受弯构件，柱为压弯构件，通常也是弯矩大于轴力。根据刚架的弯矩包络图的特点采用变截面的结构形式进行设计可以有效节省材料。

针对门式刚架截面腹板高度，杨娜等[6] 应用编制的结构分析设计程序，通过大量的算例分析发现：等截面轻型门式刚架结构梁的最优腹板高度范围L/30~L/38，柱的最优腹板高度范围H/12~H/19；变截面的柱端最优腹板高度范围L/35~L/40，梁跨中的最优腹板高度范围L/40~L/50。

4．屋面梁的平面外计算长度

工程实践表明：在特定荷载条件下，门钢梁的强度条件容易满足，其破坏甚至倒塌往往是由受压翼缘屈曲引起的。《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》CECS 102:2002规定：实腹式刚架斜梁平面内可按压弯构件验算强度，平面外应按压弯构件验算稳定，见式1：

(1)

根据式1，对于给定的荷载条件的按材料弹性状态设计，N、M均为常量，稳定系数φy和φyb是主要影响因素，稳定系数与计算长度的大小密切相关，因此设计合理的屋面支撑体系，减少屋面梁的平面外计算长度是优化设计的关键。

《门规》CECS 102:2002规定：实腹式刚架斜梁的出平面计算长度，应取侧向支撑点间的距离；当斜梁两翼缘侧向支撑点的距离不等时，应取最大受压翼缘侧向支撑点的距离；当实腹式刚架斜梁的下翼缘受压时，必须在受压翼缘侧面布置隅撑作为斜梁的侧向支撑，隅撑的另一端连接在檩条上。

《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB50018－2002规定：实腹式刚架梁和柱在刚架平面外的计算长度，应取侧向支撑点间的距离，侧向支撑点间可取设置隅撑处及柱间支撑连接点。当梁（或柱）两翼缘的侧向支撑点间的距离不等时，应取最大受压翼缘侧向支撑点的距离。根据其条文说明：刚架梁的平面外的计算长度应当取侧向支撑点的距离，对于墙皮板材与檩条、墙梁有可靠连接的情况，可以考虑檩条、墙梁作为侧向支撑，但是并未对可靠连接极其相应的构造措施进行说明，这给设计带来不便。文献[7]把梁的平面外计算长度的常见方式归纳如下：

1)上翼缘计算长度

1.1) 取上翼缘横向支撑的节距

1.2) 取隅撑间距

隅撑通过檩条连接于有弹性侧移的下翼缘上，故其不能作为上翼缘受压时的侧向支点。在某些情况下可将其作为下翼缘受压时的侧向支点。

1.3) 取3m

3m是基于两个檩距考虑的，当屋面刚度大，与檩条的连接可靠时，考虑屋面实际存在的蒙皮作用，取2个檩距3m，这按规程的精神在实践中也是可行的。

2)下翼缘的计算长度

2.1) 设置隅撑

不分情况取隅撑间距。另一种观点取与上翼缘横向支撑节点处檩条相连的隅撑间距，亦即横向支撑的节距。文献[7]认为以取后者为妥。

2.2) 不设隅撑，取Ly=0.4L

取Ly=0.4L前提与弯矩图形有关。正常情况下，梁端为负弯矩，跨中为正弯矩，考虑柱面风荷载使梁反弯点内移，故偏安全地取反弯点距梁端为L/5，借用格构式刚架平面外长度的计算公式进行计算，得到Ly=0.4L。

由此可见，将刚性系杆视为梁的侧向支撑是合乎结构受力特征的。对于能否将隅撑－－檩条体系作为梁的侧向支撑还存在争议。为此，国内学者也进行相应的研究。文献[8]提出将檩条作为刚性系杆时，通常采用两个檩条的组合截面以满足弱轴刚度，而且檩条与钢梁必须用高强螺栓连接，可靠的传递轴力。付占明[9]为研究梁的平面外计算长度能否取2倍檩距，分析比较了多根隅撑支撑的的简支梁和两倍檩距简支梁的临界弯矩，认为屋面横向支撑的相应位置都应该设置系杆，不宜用檩条兼做系杆，那样可能造成檩条的连接节点破坏。陈友泉等[10]引用隅撑－－檩条体系下纯弯构件稳定弹性临界弯矩计算公式，发现：当主梁尺寸较小, 受压翼缘截面面积A300mm×12mm 时，隅撑－－冷弯薄壁型钢檩条体系难以构成主梁的侧向支撑条件，需另行考虑主梁的稳定设计或按大于2 倍的隅撑间距取为主梁平面外计算长度考虑。

综上所述，对于门式刚架设计过程中隅撑－檩条体系的侧向支撑作用和梁的平面外计算长度问题可以按如下考虑：

Ⅰ 对于一般门式刚架梁的平面外计算长度取侧向支撑距离，侧向支撑距离即为刚性系杆的距离，由于目前还没有与计算模型相适应的成熟的构造措施，尽量避免使用隅撑－－檩条体系作为侧向支撑，可仅将隅撑作为安全储备考虑。

Ⅱ 对于不需考虑冰雪荷载地区的轻钢屋面建筑可以有选择的利用隅撑的作用，此时与隅撑相连檩条、钢梁应当采用高强螺栓。当屋面梁高度小于500mm，受压翼缘截面A

5．小结

本文结合门式刚架的特点，针对门式刚架优化设计的技术措施，从柱距、跨度、变截面和截面高度、刚架梁平面外计算长度四方面进行了论述，归纳总结了从这四方面进行优化设计的可用结论和应该注意的问题。实际设计过程中可选的优化措施是灵活多样的，如选用高强度钢材、利用摇摆柱减少刚架梁平面内的计算长度、设置刚结柱脚增加刚架的抗侧刚度等等，设计者可根据实际情况选用可操作的方法进行优化设计。

参考文献

[1] 王元清, 王春光. 门式刚架轻型钢结构工业厂房最优柱距研究. 工业建筑, 1999

[2] 任兴平. 门式刚架轻钢房屋结构的优化设计. 钢结构, 2000

[3] 柳锋, 郭兵, 陈长兵, 杜刚. 门式刚架的经济尺寸与优化初设计. 钢结构, 2003

[4] 牛保有. 轻型门式刚架钢结构的优化设计分析:[西安建筑科技大学硕士学位论文]. 西安: 西安建筑科技大学, 2007

[5] 陆赐麟. 轻钢结构的重量应该更轻. 建筑结构, 2003, 133(10): 15~21

[6] 杨娜, 王娜, 吴知丰. 轻型门式刚架结构及其最优腹板高度的研究. 哈尔滨建筑大学学报, 2001

[7] 钢结构设计手册（第三册）. 北京: 中国建筑工业出版社, 2004

[8] 李永国. 轻型钢结构门式刚架设计探讨. 钢结构, 2005

钢结构房屋范文第5篇

筑，起结构形式主要有波形拱壳屋面结构和门式刚架结构，它们以美观、新颖的造型、较低以的用钢量和较短的施工周期而倍受业主的欢迎。

一、

多层轻型房屋钢结构建筑的应用结构方案轻型钢结构多层房屋中最常用的结构体系为框架结构，根据建筑方案的需要有时也采用悬挂体系。梁柱多为轧制或焊接工形截面，有时柱也可采用箱形截面。由于受到我国型钢品种和供应的限制，目前主要采用焊接构件。框架结构平面布置灵活，柱网尺寸磕打可小(一般6—9米)，各部分刚度比较均匀，构造简单，易于施工。其自振周期较长，自重较轻，对地震作用不敏感。但其侧向刚度小，侧向位移难以控制。对于一些设有电梯的多层房屋，为增强侧向刚度，结合其电梯井的布置，还可以采取框架一抗剪桁架体系或框架一剪力墙(通常为钢板剪力墙)结构体系。支撑体系为了加强多层房屋钢结构的侧向刚度，抵抗水平风荷载和地震作用，通常用槽钢或角钢在墙体平面内布置垂直支撑体系。根据要求可以沿纵、横单向布置或双向布置。支撑与框架铰接，按拉杆或压杆设计。考虑到门窗的布置，可以采用X型、单斜杆型、人字型、倒人字型、w型、倒W型、门式等形式．为在强震作用下具有良好的吸能耗能性能，则采用偏心支撑。在不影响建筑功能的前提下，在平面上支撑应均匀布置。对后五种支撑应验算梁上支撑轴力引起的附加弯矩。偏心支撑的优点是在较小或中等的水平荷载作用下有足够的刚度，而在严重超载(如大地震)时具有良好的延性，是一种较好的抗剪支撑。

楼盖体系多层房屋钢结构的楼板必须有足够的承载力、刚度和整体性。当前较常采用的是在钢梁上铺设压型钢板，再浇注100—150mm的钢筋混凝土板，即压型钢板组合楼板，压型钢板与钢梁之问用栓钉连接。另外还可用预应力薄板加混凝土现浇层或一般钢筋混凝土楼板，此时应保证楼板和钢梁之间的可靠连接。设计时如考虑钢梁和楼板的组合作用，可显著提高梁的承载力和整体稳定性，并有效降低梁高。主梁与次梁的连接一般为简支等高连接，有时也做成不等高连接，如采用压型钢板组合楼板时，为便于铺设压型钢板，主次梁顶面相差压型钢板厚度，同时还可以增大建筑净层高。

围护结构为了减轻多层房屋钢结构的自重，围护结构多采用轻质材料。外墙墙体多采用轻质填充材料，如空心砌块、加气混凝土等，有时可采用压型钢板加轻质保温层组成的复合墙体，也有很多房屋外墙采用轻质美观的玻璃幕墙结构。内隔墙可采用空心砌块、加气混凝土等轻质填充墙或轻钢龙骨石膏板，目前也有采用铝合金框玻璃隔断的。对轻型钢结构房屋来说，传统的油毡加沥青的屋面防水层很不经济，现大都采用卷材防水。屋顶也掘弃了传统的水泥砂浆找平层和焦渣保温层而采用轻质保温材料，如JQN板、聚乙烯混凝土板等，可根据要求做成变厚度而取消屋面找平层。基础形式多层轻钢房屋基础常用柱下独立基础、条形基础、十字形基础，有时也可采用片筏基础。采用柱下独立基础时．应注意各基础相对不均匀沉降对上部结构的影响。基础梁常用现浇或预制钢筋混凝土结构，有时根据要求也可采用钢基础梁，但通常将埋置在地面以下的柱脚和钢梁外包混凝土，以解决防腐问题。

节点构造多层房屋钢结构柱多采用焊接工形或箱形截面。由于工形截面腹板比较薄，故在此弱轴方向与梁的连接多采用铰接，而强轴方向采用刚接形式。有时还可采用半刚性连接，但其受力特性较复杂，往往通过试验来取得较准确的设计数据。同时多层房屋钢结构的构件相对较薄，应尽量避免工地现场焊缝连接。为了加强结构的整体刚度，可以把次梁做成连续梁的形式。防火和防腐措施我国的钢结构防火主要采用防火涂料、发泡防火漆和外包防火层等方法。对于外露的钢结构构件，如楼梯等多用涂料和漆料，采用 1O～40ram厚的涂料，耐火极限可达1．5—3h，而发泡漆的耐火时间一般为0．5h。对隐藏的构件，珍珠岩和蛭石防火喷涂或防火板是经济有效的方法，3O一40mm厚的喷涂可实现1．5h的耐火极限，并兼有一定的防腐能力。暴露钢构件一般采用耐腐蚀涂料或油漆防腐，由底漆和面漆组成。目前防腐涂料的有效期为10～20年，所以要定期重新涂刷。镀锌压型钢板本身具有一定的防腐能力，在用于楼盖时可借助于防火涂料解决防腐问题，但用于屋面和外墙面时还要涂以有机涂料，增加其耐久年限。

二、应注意的问题

1、结构计算应充分利用计算机的辅助设计(如3D3S、STS、STAAD、ETAB等)，采用三维空问结构分析，计算中应考虑梁、柱的轴向变形、弯曲变形和剪切变形的影响，以及梁柱节点域剪切变形对侧移的影响。

2、应尽量降低楼盖自重，如采用轻骨料混凝土楼盖结构，自重可进一步减轻。应深入该方向的研究。

3、轻型钢结构的抗震性能虽然优于其他材料的结构，但实践中，由于设计不当造成的钢结构破坏，以轻型钢结构居多。应开展多层轻型钢结构在地震作用下的工作性能、破坏机理几设计方法(节点构造、结构体系)的研究。