钢结构房屋(6篇)

钢结构房屋篇1

关键词门式刚架轻型房屋钢结构发展

中图分类号：TU39文献标识码：A

门式刚架轻型房屋钢结构主要是由梁、柱、檩条、墙梁、支撑、屋面和墙体等构件组成的一种结构体系。具有重量轻、整体刚度较好、柱网布置灵活、支撑系统简洁、综合经济效益较高等特点。被广泛应用于工业、商业及文化娱乐公共设施等工业与民用建筑中。如各类轻型厂房、体育场馆、车站候车大厅、仓库、物流中心、大型超市、展览厅、活动房屋、加层建筑、码头建筑、办公场所以及辅建筑等。

1门式刚架轻型房屋钢结构的发展历史

从人类发展历史看，建筑形式与结构体系的产生与发展总与一定时期的生产和生活水平密切相关，门式刚架轻型房屋钢结构的产生也有着特定的历史背景。

轻型钢结构在国外发展较早，最初是随着汽车工业的发展，主要用于建造私人车库等简易房屋。第二次世界大战期间，由于战争的需要，轻型房屋钢结构主要用于建造一些拆装方便的营房和库房。

门式刚架轻型房屋钢结构最早起源于美国，并且发展最快、应用最广。后来在欧洲、日本和澳大利亚等国也得到了广泛发展和应用。因其构件制作快捷、便于工厂化加工、施工周期短等特点，此种结构形式一经推出就深受建筑业喜爱。

上世纪20世纪中期，建筑钢材产量大增，钢材的冶炼水平也有了很大突破，色彩丰富、耐久性强的彩色压型钢板随之出现，H型钢和冷弯薄壁型钢相继问世，这些都极大地推动了门式刚架轻型房屋钢结构的发展。加之加工设备的不断改善，设计形式的多样化，使门式刚架轻型房屋钢结构体系逐渐应用于大型工业厂房、商业建筑及公共交通设施等。实现了结构分析、设计、出图的程序化，构件加工的工厂化，安装施工和经营管理的一体化流程。

目前，大部分国外轻钢结构公司都具有自己的门式刚架轻型房屋钢结构系列，由于门式刚架构件的刚度良好，其平面内、外的刚度差别较小，为制作、运输、安装提供了较有利的条件。结构构件可全部在工厂制作，工业化程度高，运输便捷，安装方便快速，土建施工量小，综合经济效益高。在美国、日本等一些钢结构技术比较发达的国家，门式刚架轻型房屋钢结构体系已经作为一种及既经济又快捷的建筑结构体系，以商品的形式对外出售。

2我国门式刚架轻型房屋钢结构的发展

我国门式刚架轻型房屋钢结构的研究和应用起步较晚，建国初期在一些旧工厂改建时曾应用过类似门式刚架体系的结构。上世纪50年代我国大规模建设时期，为了节约钢材，则大量地采用钢筋混凝土构件。80年代后，随着外资的引进，门式刚架结构因其结构简洁、刚度良好、受力合理、使用空间大及施工方便等特点，得到迅速发展。主要表现在两个方面：

2.1外国厂家的进入，新技术新产品的引进

（1）1979年上海引进日本S60压型钢板成型机并用于厂房仓库的屋面，1980年上海宝钢引进日本W550、V115N压型钢板成型机，并在一期工程屋面墙面围护结构应用近60万平方米，是80年代初首次用量最大的工程。

（2）1983年开始深圳经济开发区蛇口工业区大量引进英国、美国、澳洲和日本等国门式刚架轻型钢结构厂房仓库。随后沿海经济开发区也陆续引进国外轻钢厂房仓库。

（3）1994年美国公司投资创建上海美建钢结构有限公司，1996年嘉定工厂建成投产。

（4）1994年美国美联钢结构有限公司（U.S.A.公司）和美国宏宇建筑有限公司在中国建成工程数十项。

（5）1994年ASTRON建筑体系进入中国，先后在北京、苏州等地建成十几项大工程。

而后还有很多外资、台资企业进入我国。

2.2门式刚架轻型钢结构房屋在我国的发展

（1）1980年上海宝钢建设指挥部成立压型钢板压型铝板试验研究专题组，对一期工程引进的日本彩色涂层压型钢板及成型设备进行消化吸收，试验利用国内铝合金板替代彩色涂层钢板做成压型板用于屋面墙面围护结构，经过调查及大量的试验研究，在宝钢一期工程屋面墙面推广应用铝合金压型钢板60多万平方米。

（2）1984年冶金部建筑研究总院科研人员在学习上宝钢及深圳蛇口工业区压型钢板及门式刚架轻型钢结构国外先进技术的基础上，结合我国具体情况研究开发门式刚架轻型钢结构厂房仓库，首先用于商业部急需建设的国家棉花储备仓库，三年间在冀鲁豫三省四十多个地区，建设轻钢棉花仓库300多栋，建筑面积达20多万平方米。

（3）冶金部建筑研究总院是国内最早进行轻型钢结构房屋研究开发的单位，院内有一批科研人员对轻型焊接H型钢、冷弯薄壁型钢、压型钢板的力学性能、加工工艺及其加工设备、另配件连接件及密封材料进行研究开发，并结合工程进行轻型钢结构建筑的设计和推广应用，主持或参加国家规程规范和标准的编制。

（4）随着我国经济的快速增长，门式刚架轻型钢结构房屋行业也得到飞速发展，尤其在东南沿海地区，新建工厂仓库的需求增长促使轻型钢结构房屋加工安装的厂家如雨后春笋般的发展起来，从开始的小规模发展到现在的现代化大企业，杭萧钢构、浙江精工、恒达钢构、上海通用、吴泰钢构、宝钢彩板、北方空间钢构、北京福田钢构、北京多维钢构、四川恒升等企业都是专业门式刚架轻型钢结构厂家，每年的销售额都在几亿、十几亿元以上。

（5）压型钢板夹芯板加工厂家遍布全国各地，有的厂家已经具有独自的屋面墙面围护系统，有的厂家引进国外先进设备，技术水平不断提高。目前国内的压型板板型几十种，其生产线大部分都是国内制造的。引进夹芯板生产线的厂家比较多，据不完全统计有二十多条生产线，主要从意大利、德国、韩国、澳洲等国引进。目前国内厂家也能制作夹芯板生产线。

（6）门式刚架轻型钢结构房屋的大量应用，带动了相关配套行业的发展和兴旺，设计软件的开发，焊接型钢、冷弯薄壁型钢及压型钢板等加工设备的制造，采光瓦、零配件连接件和密封材料的生产厂家和也很多，技术水平都在逐步提高。

回顾我国二十多年来钢结构建筑发展历史，可以说以门式刚架为主的轻型钢结构房屋是一项发展最快、应用最广的建筑新技术新产品。

除此之外，门式刚架轻型房屋钢结构的有关设计施工规程规范和图集也在进一步完善。

（1）冶金工业部部标准《压型金属板设计施工规程》YBJ216-88，冶金工业部建筑研究总院主编。

（2）中国工程建设标准化协会标准《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》CECS102：2002。《门式刚架轻型房屋钢构件》JG144-2002。

（3）中华人民共和国国家标准《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB50018-2002，《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205-2002中都有刚架、檩条与墙梁、压型钢板的专门章节。

（4）新编标准图集有：《门式刚架轻型房屋钢结构（无吊车）》图集号02SG518-1，《门式刚架轻型房屋钢结构（有吊车）》图集号04SG518-3，《压型钢板、夹芯板屋面及墙体建筑构造》01J925-1，06J925-2等。

3目前门式刚架轻型房屋钢结构的研究热点

与传统结构体系相比，门式刚架轻型房屋钢结构体系的理论还不很完善，存在着很大的理论探索空间。目前的热点问题有以下几个方面：

理论研究方面：

（1）门式刚架体系中存在着较大的蒙皮效应，蒙皮结构具有较大承载力及刚度，而自重却很轻。如何考虑蒙皮效应与结构共同工作的空间作用。

（2）由于刚架的截面抵抗矩与抗弯承载力成正比，故刚架梁和柱都可以根据其截面上的弯矩值大小，采用变截面形式，变截面位置处根据需要可改变腹板的高度和厚度及翼缘的宽度，以达到节省材料的目的。又因为门式刚架的腹板较薄，可按有效宽度设计，即允许部分腹板失稳，并可利用其屈曲后强度。

而变截面的梁柱，在腹板局部屈曲后，其刚架结构体系稳定极限承载力的研究还有待进一步深入。

实验验证方面：在静力和动力荷载及地震荷载作用下，节点、基本构件和整体刚架结构的受力性能、破坏机理，及其对门式刚架体系的极限稳定承载力的影响。

设计方面：

（1）需进一步开发更合理的设计软件，如以用钢量为目标函数，以极限承载力或不适合变形为控制参数的计算机分析、优化设计软件。

（2）构件、刚架节点、彩板节点设计的可靠性、方便性和适用性。

生产技术方面：焊接工艺的连续性和高效性，切割、组立（或拼装）、焊接、校正以及抛丸除锈和防腐处理技术等。吊装过程中的安全性以及安装精度对结构受力的影响。压型板以及配套附件安装的安装工艺，板型连接和节点处理质量等。

参考文献

[1]中国工程建设标准化协会标准门式刚架轻型房屋钢结构技术规程（CECSl02：2002）北京:中国计划出版社,2002.

[2]李雄彦.门式刚架轻型钢结构工程设计与实例.中国建筑工业出版社,2008.

[3]李一凡等.门式刚架轻型结构房屋的发展现状.钢结构,2006.2.

钢结构房屋篇2

关键词：建筑设计，门式轻型钢，结构特点，布置方法

Abstract:withthedevelopmentofTheTimes,thedesignofthebuildingstructureingraduallygreen,economicandenvironmentalprotection,therefore,thisarticlemainlyaroundthedoortypeoflightsteelstructurehousingdesign,thispaperdiscussessomeproblemsforthebuildingdesignersreference.

Keywords:architecturaldesign,thedoortypeoflightsteel,structuralcharacteristics,decoratemethod

中图分类号：S611文献标识码：A文章编号：

一、轻型门式刚架的特点

(1)所谓的轻型门式刚架，一般我们将其称之为工业化全装配式结构，具体地说，就是从房屋的屋面、墙架、承重结构、墙面和保温层，形成一套完整的体系，具有高度的系列化和装配化，因此这样的房屋构件，可以像其它商品一样批量生产，方便运作。

(2)此外，此结构的房屋在外观上，较为简练美观，内部空旷中，比一般结构更符合使用要求。

(3)在房屋构件的外形和横截面形式上，也趋于合理化，结构自重较为轻。一般来说，门式刚架钢结构的重量只是混凝土结构的1／8―1／10，是普通钢结构的1／2一1／3，因此，非常有利于建筑施工的需求，满足最经济、合理的建筑设计的目的。

(4)轻型门式刚架的最大优点，就是安装方便，这种结构的房屋在施工过程中，不需要大型起重设备进行运输，因为全部的构件通常都是在工厂制造好，然后运送到施工现场进行装配即可，在安装过程中，全部采用普通螺栓、高强度螺栓、自攻螺丝、拉铆钉等，焊接工作量较少，无湿作业，有效地加快了施工的进度与速度，例如建筑面积为一万平方米左右的厂房，只需一个月左右时间就可以全部安装完成。

(5)再者，门式刚架房屋也大大地降低工程的基础造价，为企业节省了建筑成本。这种新型的建筑结构，也有利于房屋的抗震，因为门式刚架房屋很轻，由房屋自重产生的水平地震作用很小，在一般情况下可以不计算地震作用，所以特别适宜在地震区建造。

二、门式轻型钢结构房屋的结构布置

1、门式刚架结构平面布置

(l)、门式刚架轻型房屋钢结构的温度区段长度(即伸缩缝间距)，应符合下列规定：纵向温度区段不应大于300m，而在横向温度区段，则不应大于150m；当有计算依据时，温度区段长度可适当增加。

(2)、在多跨刚架局部抽掉中间柱或边柱处，可布置托梁或托架，当边柱宽度不等时，其外侧应对齐。门式刚架的高度(地坪柱轴线与斜梁轴线交点的高度)应根据使用要求的室内净高确定，有吊车的厂房应根据轨顶标高和吊车净空的要求确定，一般来说取4．5～9m为宜。门式刚架的合理间距应综合考虑刚架跨度、荷载条件及使用要求等因素，一般宜取6m，7．5m或9m。挑檐长度可根据使用要求确定，宜为0．5～1．2m，其上翼缘坡度与刚架斜梁坡度相同。

(3)、至于屋面檩条的布置，首先要考虑采光带、天窗、屋面材料、通风屋脊、檩条供货规格等因素的影响。

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

2、檩条和墙梁的布置

首先，门式刚架轻型房屋钢结构侧墙墙梁的布置，要充分地考虑挑檐、门窗、遮雨篷等构件的设置，以为围护材料的安装要求。

其次，门式刚架轻型房屋结构的侧墙，如果采用压型钢板作为围护面时，那么墙梁宜布置在刚架柱的外侧，就应该充分考虑墙板板型和规格确定其间距，而且不应大于由计算确定的数值。

再次，门式刚架轻型房屋的外墙，如果抗震设防烈度为9度时，一般会使用采用轻型钢墙板或与柱柔性连接的轻质墙板；当抗震设防烈度不高于7度、8度时，则可以使用非嵌砌砌体或者轻型钢墙板；如果抗震的设防烈度不高于6度时，就可以使用砌体或者轻型钢墙板。

3、门式刚架结构的支撑布置方法

门式刚架结构支撑布置的目的，就是让分期建设的区段建筑或者每个温度区段能构成稳定的空间结构骨架，通常应遵循以下原则：

(1)在分期建设的区段或每个温度区段中，要分别设置能独立构成空间稳定结构的屋盖横向支撑体系，以组成几何不变体，柱间支撑和屋面支撑必须布置在同一开间内，形成抵抗纵向荷载的支撑桁架，支撑的间距通常是30～40m，不该大于60m，如果建筑物宽度大于60m时，应在内柱列适当增加柱间支撑。

(2)支撑可布置在温度区间的第一个或第二个开间，当布置在第二个开间时，第一个开间的相应位置应设置刚性系杆。此外，在刚架转折处(单跨房屋边柱柱顶和屋脊，以及多跨房屋某些中间柱柱顶和屋脊)应沿房屋全长设置刚性系杆。

(3)门式刚架轻型房屋钢结构的支撑，一般使用带张紧装置的十字交叉圆钢进行支撑；而当柱子较高导致单层支撑构件角度过大时，应考虑设置双层柱间支撑，最有效地传递水平荷载的是45°的支撑斜杆；当不允许设置任何支撑时，可设置纵向刚架；当不允许设置交叉柱间支撑时，可设置其它形式的支撑。

(4)轻型门式刚架结构中的刚性系杆可由相应位置处的檩条兼作，檩条刚度或承载力不足时设置附加系杆。

除了结构设计中必须正确设置支撑体系，以确保其整体稳定性之外，还必须注意结构安装过程中的整体稳定性。安装时应该首先构建稳定的区格单元，然后逐榀将平面刚架连接于稳定单元上，直至完成全部结构。在稳定的区格单元形成前，必须施加临时支撑固定已安装的刚架部分。

三、门式刚架节点和梁柱连接设计

1、设计要求

由于门式刚架结构的形式比较多，所以关于其节点构造和连接形式也是多种多样，但是设计要点大致一样，一般需要注意一下几点设计要求：

将梁端垂直剪力传递于柱上，将端弯矩由梁传递于柱上；

刚架节点的设计应满足以下条件：

A、构造简单，传力直接；

B、适当的变形能力，经济合理；

C、足够的强度、刚度；

D、易于施工。

2、梁、柱连接节点的构造及特点门式刚架梁与柱的的连接，一般使用螺栓端板来进行连接，因为它是在构件

端部截面上焊接平板(端板与梁柱的焊接要求等强，多采用熔透焊)，同时以螺栓与另一构件的端板相连的一种节点形式，其连接形式分为端板平放、竖放、斜放三种基本形式。

梁柱连接节点的构造在设计过程汇总，应遵循以下的要求及规定：

(1)为了保证梯形加腋部分的稳定性，防止侧向压曲，应在加腋部分的两端设置加劲肋及侧向支撑。连接应按所受最大内力设计，当内力较小时，应按能够承受不小于较小被连接截面承载力的一半设计。

(2)刚架构件的连接应采用高强度螺栓，吊车梁与制动梁的连接宜采用摩擦型高强度螺栓连接。吊车梁与刚架连接的螺栓孔宜设长圆孔。檩条和墙梁与刚架横梁和柱的连接则多用M10或M12普通螺栓，而高强度螺栓直径可根据需要选用，一般会使用M16～M24的螺栓。

(3)板连接螺栓应该要采用对称布置方法：即在受拉翼缘和受压翼缘的内外两侧都进行设置，并且使得每个翼缘的螺栓群中心与翼缘的中心重合或接近，因此，设计人员要使用将端板伸出截面高度范围以外的外伸式连接。

此外，还要在节点板外伸部分设置加劲肋，使靠近受拉翼缘两侧螺栓受力均匀，接近一致。螺栓拉力的分布要求端板厚度不宜小于螺栓直径。当螺栓群间的力臂足够大(例如在端板斜置时)或受力较小时(例如某些横梁拼接)，也可采用将螺栓全部设在构件截面高度范围内的端板平齐式连接。

四、小结

综上所述，在门式轻型钢结构的房屋设计时，不但要求设计人员在前期的模拟设计中，精准的计算出承重力及其他数据，使得荷载取值正确，还需要根据实际的情况，因地制宜地进行设计，这样才能把设计做的更安全、可靠、经济、合理。

参考文献

[1]《钢结构设计规范》(GB50017．2003)

[2]《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》(CECSl02：2002)

钢结构房屋篇3

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）.

钢结构房屋篇4

关键词：大跨度房屋钢结构设计分析

中图分类号：TU391文献标识码：A文章编号：

1、前言

随着社会的发展与进步，钢结构在大跨度房屋设计中应用越来越广泛。钢结构相较于其他的材料结构有其鲜明的优点，比如有足够高的材料强度、较好的塑性和韧性、简单的制造工艺和较短的施工周期等。在实际的工程应用中，应该科学的对钢材进行筛选，尽可能的选择有较高强度和性价比相对高的钢材；在其结构选择上，根据其标准要求合理的选择相应的结构方案；在其连接处的设计中，尽量采用较为简单的力学传递结构，满足其应有的运动要求。此外，在实际的钢结构设计中，还要使钢结构在实际应用过程中满足其各个参数的要求，并根据实际需要做好防火和防腐等方面的设计。所以，应该优先选择通用性的钢结构构件，减少其制作安装的流程，提高材料的实用性。

2、大跨度房屋主要的钢结构划分

根据刚性差异，大跨度房屋钢结构可以分成以下三种：刚性结构、柔性结构和杂交结构。其中，杂交结构可以用两种方式来获得，一种是通过刚性结构和柔性结构的有机组合，另一种是利用变更传统结构的特点，这里我们更多来讨论刚性大跨度房屋和柔性大跨度房屋。

2.1刚性大跨度房屋结构

刚性大跨度房屋的组成结构主要包括钢梁和钢相架，且它们自身的刚度决定着刚性大跨度房屋总体的机构刚度。所谓的空间网格结构就是指结构组成是规则的空间单元，而空间结构的定义与其正好相反。

空间网格结构的形式主要有网站结构、网壳结构、组合网架结构和预应力网架结构等。空间网格结构一般由钢杆件组成，有众多优点，比如合理的受力、简单方便的计算过程、较大的刚度、优良的抗震性能、丰富的造型、较强的适应性等。

空间结构一般由钢梁或者钢析架组成，在跨度较大的情况下还应该用预拉力索来增加结构的刚度、减少钢的用量。除了与空间网格结构相同的优点之外，还有其它优点。如简单的结构体系、更容易表现建筑造型。不过与空间网格结构作对比时，还有一些不足，如较多较复杂的构件和节点类型，较为繁琐的制作过程。

2.2柔性大跨度房屋钢结构

从受力体系来看，柔性大跨度结构可分为竖直平面、水平层面以及空间三大类。竖直平面受力体系包括张力弦屋架、预张力索衍架体系。水平层面受力体系包括单层预张力索网体系和张力膜结构体系。空间受力体系包括空间预张力索网格体系、索弯顶和张拉集成体系。

3、结构设计存在的问题及分析

3.1存在的问题

由于大跨度房屋钢结构有其他各种材料结构不可代替的优越性，使得它越来越被广大的遇着所接受，相应的跨度也越来越大，超过30米跨度的房屋结构已经屡见不鲜。但是因为钢材的多用性和实用性，钢材的价格波动较大，二钢柱的用量往往大于钢梁的用量，又因为防火涂料的昂贵性，从而使得不少的技术人员提出并采用了传统的的钢筋混凝土柱和H钢屋梁来代替原先设计中的钢材。实际上，这些设计的内容已经给相关的设计人员带来了一种新的设计理念和设计结构体系。但是由于我国目前并没有针对此种结构设定专门的参数，使得此种结构方式在实际中容易出现细节的含糊，给房屋的安全带来不必要的隐患。所以对于此种结构，应该先对其在实际中需求的参数极限值进行详细的分析和探究，清楚的认识其内部的受力特点，这样才能使得整个结构更加的合理和安全。

3.2结构计算应考虑的问题

对于上述问题中用传统的钢筋混凝土柱和H钢屋梁来代替原先设计中的材料的结构体系，如果没有设置拉杆，就会使得计算过程变得极为繁琐，但如果无视其跨度的大小，仅仅采用通常平面系的计算机软件计算，则会给结构留下一定的安全隐患。就目前而言，平面杆系计算机软件是在两个基本的假设基础上进行各种受力分析的，第一是平截面假设，即每一个构件受力过程中杆件的截面不变；第二是杆件相互之间的夹角不变，即在实际的受力中，钢梁和钢柱之间的夹角相互保持不变。这种假设主要是为了门式钢架而设定的，基本符合受力简图，但是这种假设对于当下的结构不适用，也不符合其受力简图。其具体在于先下的人字型的钢梁的推理过大，因为拱脚没有相应的拉杆或者柱没有充足的抗推力，构件就会产生很大的水平位移，造成钢梁夹角的改变，这与前面的两个假设中的夹角不变假设相互冲突，不便于计算；其次，因为拱脚水平位移加大，钢筋混凝土有了其附加的弯矩，即存在二阶效应问题，但是相应的软件计算中由没有考虑二阶效应。擦外，由于悬索效应的影响，位于屋面上的钢梁内力将会急剧的增加，其剪力也会急剧的增加，造成更加不利的情况，这些都是目前的计算机软件不能解决的问题，所以电算的结果势必会有很大的误差，直接利用电算结果进行设计显然是不合理的，会有其必然的安全隐患。

4、大跨度房屋钢结构的设计要点

按照荷载类型，大跨度房屋的荷载主要可分为永久荷载、可变荷载和偶然荷载。其中，永久荷载的代表值采用的是标准值。可变荷载的代表值则根据设计要求采用标准值、组合值、频遇值或准永久值。而偶然荷载的代表值则通过建筑结构使用的特点来确定。

4.1永久荷载

永久主要是指屋盖结构自重和屋面覆盖材料自重。在大跨度房屋结构方面主要是利用一些经验公式或者是计算机的软件来计算屋盖机构的自重。但是要注意的是，如果在整个系统中有擦体系的话，还要注意擦条的自重。其中屋面覆盖材料的自重主要是根据实际的情况来统计和计算所有相关机构和材料的自重。

4.2可变荷载

在大跨度房屋钢结构的应用中，可变荷载有以下几种。

(1)屋面活荷载。一般由屋面的水平投影面来决定。对于不上人屋面，其屋面均布荷载采用标准值0.5kN/m2，但是当施工力度或者是维修程度较为严重的时候，应该按照其实际的情况进行具体的采用，或者在施工的过程中采取特殊的举措，例如上人屋面,屋面均布活荷载标准值采用2.0kN/m2。

(2)雪载荷。屋面的雪载荷主要由屋面的形状以及风向决定的。在大多数的情况下，屋面的雪载荷往往小于本雪压。其主要的原因是因为雪花从坡度大的曲面屋顶滑落，位于平屋顶上的雪被风刮下，有时候雪还会屋顶的散热所融化。但是有时候也会产生积雪，此时应该考虑使用较大的雪载荷，以避免屋顶所收载荷过大而引发一些不必要的麻烦。

(3)风荷载。风荷载是指当建筑物阻碍空气的流动，在建筑物的表面形成的压力或者吸力。风荷载具有静力和动力两种特点，其静力部分主要是稳定风，动力部分主要是脉动风。其中稳定风可以根据静力学求得，而动脉风应根据动力学理论知识求得。

(4)温度作用。

在由于温度变化而出现温差的情况下，因打垮的房屋钢结构的杆件不能自由的变形，从而会在杆件中产生应力，这种应力被称为温度应力。当年的最高温度或者最低温度会影响温差以及结构合拢时的温度，所以在设计中需要考虑这一点。至于温度应力的计算则需要参考空间结构的相关规定。

(5)支座位移。

由于位移的不均匀沉降而引起大跨度房屋钢结构的构件内附加应力。

4.3偶然荷载

在分析大跨度房屋钢结构的过程中，偶然荷载主要指的是地震作用。建筑物因为地面运动而产生的一种惯性作用就是地震作用，属于一种动力作用。它的大小不仅和结构的固定振动特性有关，由和地面运动的特性有关。

5、结语

随着社会经济的发展，大跨度房屋结构设计已经成为了当今社会的发展主流，大跨度房屋的结构设计也会随着人们的需求有其新的意义和内涵。作为一个大跨度房屋钢结构的设计者，在当下更应该对钢结构的发展和其核心的内容进行深入的了解，积极的借鉴国内外其他区域的大跨度房屋钢结构的设计理念和设计经验，充实自身的设计思路和对整个设计系统的规划，从而使得大跨度房屋钢结构设计在未来有其新颖性和创新性。

6、参考文献

[1]郭彦林,王小安,张庆林,姜子钦.波浪腹板门式刚架轻型房屋钢结构设理论及应用[J].建筑结构,2011,04:11-19.

[2]郭彦林,刘锋,兰涛,姜子钦,陈航.波浪腹板构件的设计原理与工程应用[J].施工技术,2012,14:20-25.

[3]王元清,石永久,陈全.大跨度预应力混凝土空心板及其在多层轻型房屋钢结构中的应用[J].新型建筑材料,2004,02:59-61.

钢结构房屋篇5

关键词拱结构屋架；多跨钢结构房屋；矢跨比λ；最不利柱顶水平位移

中图分类号TU765文献标识码A文章编号1674-6708（2014）116-0069-02

1问题的提出

采用拱结构屋架的多跨钢结构房屋是一种较为常见的房屋建筑形式。此类型的房屋往往在建筑形式允许下，拱结构屋架的矢跨比λ（拱高度与跨度的比值）可在一定范围内任意取值。从结构设计的角度考虑，需要在此取值范围内找到一个最优的矢跨比。从强度方面考虑，因拱的力学特性，矢跨比λ越大，屋架截面受到的弯矩越小，与屋架连接的柱子受到的水平推力越小，即矢跨比λ越大越好。但从柱顶位移方面考虑，矢跨比λ的影响就比较复杂，并非越大越好，而是存在一个最优的中间值，在其它条件完全相同的情况下，使得最不利的柱顶位移最小。

2分析问题

2.1柱顶水平位移的主要影响因素

采用拱结构屋架的多跨钢结构房屋，其柱顶水平位移的情况较为复杂，有其特有的特点。如不考虑地震作用（考虑地震作用情况将更为复杂），此类房屋，产生柱顶水平位移的因素主要有2个：1）水平风荷载；2）拱结构屋架支座的水平推力。除了这2个产生柱顶水平位移的因素外，拱结构屋架的水平抗推刚度是一个能影响柱顶位移的重要因素。以一个横向4跨拱屋架的单层钢结构房屋为例，具体结构简图详见图1。

首先分析风荷载W作用下的柱顶水平位移SW。如图1所示，若采用一般梁式屋架，可近似认为屋架水平面内刚度无限大，若A～E柱的抗侧刚度相同，则风荷载产生的水平力平均分配给5个柱子，即5个柱子由风荷载引起的柱顶位移相同。若屋架是拱结构，拱结构传递水平力的能力受自身水平抗推刚度K影响，即5个柱子无法平均地承担风荷载产生的水平力，此时迎风面的A柱和背风面的E柱受到的水平力最大，由此引起的柱顶水平位移SWA、SWE也最大。拱结构的水平抗推刚度K与矢跨比有关，λ越大K越小，对于A柱和E柱越不利。

接着分析拱结构屋架支座水平推力产生的柱顶水平位移ST。如图1所示，中间的B～C柱由于相邻两个拱支座的水平力相互抵消，水平位移可以忽略不计，水平位移最大的还是A、E两柱。拱结构屋架支座水平推力T同样与矢跨比λ有关，λ越小T越大，由此产生的A、E两柱的柱顶位移STA、STE也越大。

若SW与ST均以绝对值表示，如图1所示风向，A、E两柱柱顶的实际水平位移应该是SA=SWA-STA、SE=SWE+STE。由上述分析可知，A、E两柱的实际柱顶位移SA、SE与矢跨比λ之间并非是λ越大，SA、SE越大或越小的这种简单线性函数关系。对它们的复杂关系可以通过一个具体的算例来帮助我们进一步分析。

2.2算例分析

某低抗震设防烈度地区的物流仓库，为横向4跨单层钢结构房屋，每跨跨度20m，柱顶高度10m。为减小屋架支座传给柱子的水平推力，屋架采用带拉杆的钢结构圆弧形桁架拱，具体结构简图见图2。荷载只考虑自重、屋面活载及风荷载，不考虑地震作用。由于结构的对称性，风荷载均只考虑左风向。迎风面和背风面风荷载简化为集中荷载分别作用于A、E柱顶。按照荷载规范的要求，荷载组合采用：1）恒+活；2）恒+风；3）恒+活+0.6风；4）恒+0.7活+风。

根据表1～3的计算结果做一个简单的分析，可分为以下三种情况：

1）拱结构屋架支座水平推力T较小，风荷载引起的柱顶水平位移SW较为显著的情况（SW远大于ST）。此时，虽然对于A柱，SWA与STA方向不同，二者叠加对SA有利，但是由于迎风面与背风面体型系数的原因，SWA>SWE。在SW远大于ST的情况下，最不利的柱顶水平位移仍然应该是A柱柱顶水平位移SA。表1数据为仅有风荷载作用下，5种矢跨比的各柱柱顶位移的绝对值，可以近似看作此种情况的一种极端形式。表1数据说明，最大柱顶位移绝对值确实是出现在A柱，且随着矢跨比λ的增大而增大。此情况下，矢跨比λ越小越有利，不仅可以用STA减弱SWA，还可以增大拱结构自身水平抗推刚度K，使得中间的柱子能分摊更多的风荷载引起的水平力；

2）风荷载W较小，拱结构屋架支座水平推力产生的柱顶水平位移ST较为显著的情况（ST远大于SW）。此时，对于E柱，SWE与STE方向不同，且ST远大于SW，必定SE>SA。最不利的柱顶水平位移显然应该是E柱柱顶水平位移SE。表2数据为仅有竖向荷载作用下，5种矢跨比的各柱柱顶位移的绝对值，可以近似看作此种情况的一种极端形式。表2数据说明，最大柱顶位移绝对值出现在A、E两柱，因为只有对称布置的竖向荷载作用，两柱柱顶位移绝对值相同，方向相反，且随着矢跨比λ的增大而绝对值减小。此情况下，矢跨比λ越大越好，可以减小拱结构屋架支座水平推力T，或增加拉杆（若已有拉杆可增强拉杆抗拉刚度）来减弱T；

3）SW与ST相差不显著的情况。表3为按照荷载规范将各种荷载进行组合后，5种矢跨比的最不利柱顶位移绝对值及其所在位置，是此种情况的典型代表，也是生产实践中最常遇到的情况。表3数据说明，随着矢跨比λ的不同，最大柱顶位移绝对值出现在A柱或E柱，而且矢跨比λ就不是越大或越小越好，而是存在一个最优的中间值，使得柱顶的最不利位移绝对值最小。表3数据表明，该算例最优矢跨比是0.25，此时最不利柱顶位移出现在E柱，最不利柱顶位移绝对值达到了5组矢跨比计算结果中的最小值71mm。

3结论

从上文的分析中，可以得出结论：采用拱结构屋架的多跨钢结构房屋，拱结构屋架矢跨比λ对柱顶水平位移确实有显著影响，且较为复杂，不能简单的认为矢跨比λ越大越好，而是存在一个最优的中间值。因此，在具体设计当中，在没有更进一步的理论公式指导下，应该通过对多个矢跨比模型分别计算的方式，在指定的范围内找到最优的矢跨比。这种做法往往是设计这类结构时容易被忽视的。

参考文献

[1]适用建筑结构静力计算手册，北京：机械工业出版社，2009，1.

钢结构房屋篇6

关键词：门式刚架钢结构

一。设计方面

1.屋面活荷载取值

框架荷载取0.3kN/m2已经沿用多年，但屋面结构，包括屋面板和檩条，其活荷载要提高到0.5kN/m2.《钢结构设计规范》规定不上人屋面的活荷载为0.5kN/m2，但构件的荷载面积大于60m2的可乘折减系数0.6.门式刚架一般符合此条件，所以可用0.3kN/m2，与钢结构设计规范保持一致。国外这类，要考虑0.15-0.5N/m2的附加荷载，而我们无此规定，遇到超载情况，就要出安全问题。设计时可适当提高至0.5kN/m2.现在有的框架梁太细，檩条太小，明显有人为减少荷载情况，应特别注意，决不允许在有限的活荷载中“偷工减料”。

2.屋脊垂度要控制

框架斜梁的竖向挠度限值一般情况规定为1/180，除验算坡面斜梁挠度外，是否要验算跨中下垂度？过去不明确，可能不包括屋脊点垂度。现在应该是计算的。一般是将构件分段，用等截面程序计算，每段都要计算水平和竖向位移，不能大于允许值，等于要验算跨中垂度。跨中垂度反映屋面竖向刚度，刚度太小竖向变形就大。要的度本来就小，脊点下垂后引起屋面漏水，是漏水的原因之一。有的工程由于屋面竖向刚度过小，第一榀刚架与山墙间的屋面出现斜坡，使屋面变形。本人有此想法，刚架侧移后，当山尖下垂对坡度影响较大时（例如使坡度小于1/20），要验算山尖垂度，以便对屋面刚度进行控制。

3.钢柱换砼柱

少数设计的门式刚架，采用钢筋混凝土柱和轻钢斜梁组成，斜梁用竖放式端板与砼柱中的预埋螺栓相连，形成刚接，目的是想节省钢材和降低造价。在厂房中，的确是有用砼柱和钢桁架组成的框架，但此时梁柱只能铰接，不能刚接。多高层建筑中，钢梁与墙的连接也是如此。因为混凝土是一种脆性材料，虽然构件可以通过配筋承受弯矩和剪力，但在连接部位，它的抗拉、抗冲切的性能很并，在外力作用下很容易松动和破坏。有些设计，在门式刚架设计好之后，又根据业主要求将钢柱换成砼柱，而梁截面不变。应当指出，砼柱加钢梁作成排架是可以的，但将刚架的钢柱换成砼柱，而钢梁不变，是不行的。由于连接不同，构件内力也不同，要的工程斜梁很细，可能与此有关。

4.檩条计算不安全

檩条计算问题较大。檩要是冷弯薄壁构件，受压板件或压弯板件的宽厚比大，在受力时要屈曲，强度计算应采用有效宽度，对原有截面要减弱，不能象热轧型钢那样全截面有效。有效宽度理论是在《冷弯薄壁型钢构件技术规范》（GB50018－2002）中讲的，有的设计人员恐怕还不了解，甚至有些设计软件也未考虑。但是，设计光靠软件不行，还要能判断。软件未考虑的，自己要考虑。再有，设计人员往往忽略强度计算要用净断面，忽略钉孔减弱。这种减弱，一般达到6-15%，对小截面窄翼缘的梁影响较大。刚架整体分析采用的是全截面，如果强度计算不用净截面，实际应力将高于计算值。《规范》4.1.8、9条规定：“结构构件的受拉强度应按净截面计算；受压强度应按有效截面计算；稳定性应按有效截面计算。变形和各种稳定系数均可按毛截面计算”。有的单位看到国外资料中檩条很薄，也想用薄的。国外檩条普遍采用高强度低合金钢，但我国低合金钢Q345的冲压性能不行，只有用Q235的。国外是按有效截面计算承载力的。如果用Q235的，又想用得薄，计算时还不考虑有效截面，荷载稍大时檩条就要垮。二。施工方面

1.柱子拔出

有的刚架在大风时柱子被拔起，这是实际中常出现的事故。主要原因不是刚架计算失误，而且设计柱间支撑时，未考虑支撑传给柱脚的拉力。尤其是房屋纵向尺度较小时，只设置少量柱间支撑来抵抗纵向风荷载，支撑传给柱脚的拉力很大，而柱脚又没有采取可靠的抗拔措施，很可能将柱子拔起。，因此，在风荷载较大的地区刚架柱受拉时，在柱脚应考虑抗拔构造，例如锚栓端部设锚板等。

2.没有柱间支撑

这种情况最近较多，这样肯定不行。目前没有任何一本规范允许不设支撑。特别是柱间支撑，受力较大，绝不能省略。

3.端板合不上

端板连接是结构的重要部位。由于加工要求不严，而腹板与端板间夹角又，有的工程两块端板完全对不上，合不起来。强行用螺栓拉在一起，仍留下很宽缝隙，严惩影响工程质量。

4.锚栓不铅直

框架柱柱脚底板水平度差，锚栓不铅直，柱子安装后不在一条直线上，东倒西歪，使房屋外观很难着，这种情况不少。锚栓安装应坚持先将底板用下部调整螺栓调平，再用用无收缩砂浆二次灌浆填实。

5.保温材吸水超重

有些房屋雪不大就垮了，究其原因，是屋面防水施工太差，雪融化后水逐渐渗入，为保温村所吸收。今年冬季落雪多次，迁延时间较长。屋面的设计荷载很小时，当吸水量达至一定程序，超过了结构的承载能力，就要倒塌。