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新闻资讯：

也是目前国内应用最为广泛的轻型钢结构

    在门式刚架轻型房屋钢结构设计中,仍然存在着一些概念性和实际性的问题需要设计人员予以重视,以确保设计质量的提高.本文针对门式刚架轻型房屋钢结构的特点,探讨了结构计算及设计、构造措施方面一些需要注意的问题. 　　【关键词】主结构,支撑结构,腹板失稳,腹板屈曲后强度,腹板高厚比 　　门式刚架轻型房屋的组成及技术特点 　　1.1基本组成 　　门式刚架轻型房屋可分为四大部分： 　　主结构：刚架，吊车梁 　　次结构：檩条，墙架柱，抗风柱，墙梁 　　支撑结构：屋盖支撑，柱间支撑，系杆 　　维护结构：屋面（屋面板，采光板，通风器等），墙面（墙板，门，窗） 　　1.2适用范围 　　门式刚架轻型房屋自重轻，用钢省，造价低；抗震性能好，在抗震设防烈度为7度及以下地区不考虑抗震设计；可跨越较大跨度；制作简单，施工周期短且不需要大型施工机具；形式美观有现代感，能充分满足使用要求

    广泛应用于具有轻型屋盖和轻型外墙；刚架跨度不大于36米，檐口高度不大于15米；无吊车或起重量不大于20吨的A1~A5工作级别吊车的单层房屋钢结构

     　　1.3技术特点 　　1.3.1允许刚架构件腹板失稳，利用腹板屈曲后强度，按有效宽度理论和拉力场理论进行受弯和受剪计算，腹板高厚比可以做的比较大，使腹板厚度显著减薄

     　　1.3.2采用压型钢板轻型屋面和墙面，其本身重量既轻也使支撑它的结构也轻，同时，由于屋面与檐檩，脊檩和墙面牢固连接，檩条又与刚架牢固连接，因而屋面压型钢板可视为起应力蒙皮作用的隔板，从而提高刚架结构的整体刚度，有效减少结构的实际位移，因此使檩条和墙梁及其隅撑可视为刚架构件受压翼缘的侧向支撑点

     　　1.3.3刚架采用变截面，基本上按弯矩图形的变化及施工方便来改变腹板高度和厚度以及翼缘尺寸，充分做到材尽其用

    加之采用轻质屋面，刚架构件以及檩条可以做的很轻，因而具有很好的经济性

     　　1.3.4刚架的侧向刚度用隅撑来保证，由于隅撑用料很少，其间距可以做的比较小，因而刚架构件的翼缘宽度可以做的比较小，而腹板高厚比克加大，从而进一步节省材料

     　　1.3.5由于刚架构件轻，可采用平板柱脚以及考虑这种平板柱脚对刚架柱的嵌固作用，支撑也可以做的很轻便

     　　1.3.6构件单元之间用端板连接，延性好；加之自重轻以及屋面蒙皮效应，对抗震有利

     　　结构形式和布置 　　1.结构形式 　　在门式刚架轻型房屋钢结构体系中，屋盖宜采用压型钢板屋面板和冷弯薄壁型钢檩条，主刚架可采用变截面实腹刚架，外墙宜采用压型钢板墙面和冷弯薄壁型钢墙梁

    住刚架斜梁下翼缘和刚架柱内翼缘出平面的稳定性，由与檩条和墙梁相连接的隅撑来保证

    主刚架间的交叉支撑可采用张紧的圆钢

     　　2.1.2根据跨度，高度和荷载不同，门式刚架的梁，柱可采用变截面或等截面实腹焊接工字形单轴对称或双轴对称截面或轧制H形截面

    设有桥式吊车时，柱宜采用等截面构件

    变截面构件通常改变腹板的高度做成楔形

    结构构件在一个安装单元内一般不改变翼缘截面，当必要时，可改变翼缘厚度；邻接的运输单元可采用不同的翼缘截面，两单元相邻截面高度宜相等

     　　2.1.3门式刚架的柱脚多铰接支承设计，通常为平板支座，设一对或两对地脚锚栓

    当用于工业厂房且有5吨以上桥式吊车时，宜将柱脚设计成刚接

    对于有桥式吊车的房屋，中柱不宜采用摇摆柱

     　　2.1.4门式刚架轻型房屋屋面坡度宜取1/8~1/20，在雨水较多的地区宜取较大值

     　　2.结构平面布置 　　2．2.1门式刚架轻型房屋结构的温度区段长度：纵向温度区段不大于300米；横向温度区段不大于150米

     　　当需要设置横向伸缩缝时，可用两种做法：一种简单但比较昂贵的处理办法是在伸缩缝处采用双刚架，刚架的间距以保证柱脚底板不相碰为依据

    以双刚架为界，结构两边各自具有独立的檩条、支撑和维护板系统，其中屋面板和墙面板使用可伸缩的连接件相连

    在纵向伸缩缝处需要设置防火墙的情况下，这种处理方法是必须的

     　　另一种方法较为经济，具体办法是：在伸缩缝处只设置一榀刚架，而在伸缩缝处的檩条上，设置椭圆长孔来吸收该点的热位移

     　　2.2.2单层门式刚架的跨度，一般情况下以跨度为21~30米时比较经济

     　　2.2.3刚架的合理间距 　　刚架的用钢量一般来说随其间距额度增大而减小，但吊车梁，檩条，墙梁的用钢量则随刚架间距的增大而增大

    对于无桥式吊车的单层门式刚架轻型房屋，刚架间距以6~9米为宜；通常，大跨度刚架宜采用大间距，跨度与间距的比一般以3.5~5为宜

    对于有10吨以上吊车或较大的悬挂荷载的单层门式刚架轻型房屋，刚架间距以6米为宜

     　　主刚架构造 　　3.1焊接工字形截面尺寸模数： 　　截面高度以10mm为模数；截面宽度以5mm为模数；腹板厚度可取4，5，6，8mm等，6mm以后以2mm为模数

     　　3.2工字形截面的高宽比（h/b）： 　　通常取h/b为2~5，承受桥式吊车荷载的柱子取小值

    梁端与柱的连接为侧接时，该处梁端可取不大于6.5

     　　3.3工字形截面腹板高厚比建议取值如下： 　　刚架柱：无桥式吊车时，取；有桥式吊车时，取； 　　刚架斜梁：取； 　　支撑的作用和布置 　　一屋盖横向水平支撑的作用 　　1.与柱间支撑一道保证水平刚架的整体稳定，保证结构的空间整体性

     　　2．将山墙面抗风柱顶上的纵向风荷载传递到有柱间支撑的柱列上

     　　3．与屋盖维护系统所具有的蒙皮效应一道形成对屋盖梁构件平面外的支撑作用，避免屋盖梁侧向弯扭失稳

     　　4.便于屋盖梁安装稳定性和屋盖梁定位

     　　二柱间支撑的作用 　　保证刚架的整体稳定和纵向刚度

     　　承受山墙传来的纵向风荷载，吊车的纵向水平荷载以及其他的纵向水平力

     　　作为柱子的侧向支撑，决定柱子平面外的计算长度

     　　便于刚架安装稳定性和刚架定位调整

     　　三支撑体系的布置 　　在每个温度区段或分区建设的区段中，应分别设置能独立构成空间稳定结构的支撑体系

     　　柱间支撑宜于屋盖横向水平支撑布置在同一开间，以组成几何不变体系

    如不能布置在同一开间，则应加设刚性系杆传力

    各道支撑的间距，当无吊车时宜取30~45米

    有吊车时，可在适当加大支撑间距的同时提高支撑的刚度，一般宜设在温度区段中部，或当温度区段较长时设在三分点处，且间距不宜大于60米

     　　当建筑宽度大于60米时，在内柱列宜适当增加柱间支撑，当不能设置交叉支撑时，可设置纵向刚架或刚架式门式支撑

     　　当有驾驶室的吊车吨位大于15吨时，应在屋盖边缘设置纵向水平支撑

     　　当无吊车且檐口高度不大于9米时，宜仅设单层柱间支撑；当檐口高度大于9米时，可根据支撑的夹角设置双层柱间支撑

    交叉支撑与水平夹角以45度为佳，不宜大于55度

    有吊车时，应以吊车梁兼做纵向系杆设置上下两层柱间支撑，端开间可不设置下层支撑以减少吊车梁的温度应力

     　　所有横向支撑纵向支撑均应与屋盖梁天窗架等构件及纵向杆系组成几何不变的桁架形式

     　　5.结束语 　　限于篇幅，门式刚架轻型房屋钢构的次结构及维护结构的设计，不再一一叙述

     　　门式刚架轻型房屋钢构应用广泛，在设计时，对结构布置，结构计算及构造措施方面的问题加以重视，认真对待，一定可以做出令人满意的作品

    . 　　【参考文献】 　　【1】《结构设计规范》（GB50017-2003） 　　【2】《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》（CECS102：2002） 　　【3】《冷弯薄壁型钢结构技术规范》（GB50018-2002） 　　【4】《轻型房屋钢结构应用技术手册》魏潮文弓晓芸陈友泉编著　　 通过专业的调查与研究，找出节约用钢量的有效方法，如科学布置水平构件、合理布置竖向构件、提高配筋构造水平、改进楼板设计及优化抗震墙设计等，从而有效提升建筑结构的整体设计水平

     关键词：建筑结构设计；节约用钢量；抗震墙设计 1引言 在开展建筑结构的整体设计时，设计人员需在提升该结构安全、可靠的前提下最大化地节约用钢量，此理念既属于施工企业的重点目标，也代表着设计人员的设计责任，只有适时缩减用钢量，才能切实保障此类企业的整体竞争力

     2建筑结构设计中节约用钢量的意义 ①在建筑结构中节约用钢量可切实优化建筑物的整体结构，由于建筑设计会受到多重要素影响，比如，竖向布置、平面形状、平面长度或其内部构件的位置，若结构设计不合理，不仅会影响工程建设的整体效果，还会增加用钢量与额外的施工成本

    在采用适宜的方式进行结构优化时，其实际施工的质量会获得明显提升，节约各项资源的同时，也会缩减用钢量

    ②节约用钢量也符合我国当前对绿色建筑的整体要求，在开展工程建设与优化设计期间，只有借助良好的结构设计才能在施工前发现各项问题，针对性地解决各项问题后，保障建筑质量与环保要求【1】

     3建筑结构设计中节约用钢量的有效方法 3.1合理布置水平构件 通常来讲，建筑结构中的水平构件为楼层内部的梁板，其布置的主要原则需严格遵循传力受力的科学性，再以此为基础达成适宜的视觉效果与使用效果

    在开展水平构件设计的过程中，设计人员需适当节约用钢量，避免内部构造的本末倒置问题

    例如，在设计某公共建筑楼层时，针对主轴尺寸较相似的结构单元，设计人员可将其设计成井字次梁；若两边的主轴尺寸带有较明显差别，要详细划分次框架与主框架，将其布置为交梁楼盖，两种板的跨度要保持在2m上下

    对于住宅建筑来说，若正常开间的宽度为3m左右，其楼板的整体厚度需保持在100cm，在增加板跨的同时架构出交梁楼盖

    当建筑工程采用的钢筋的强度较高时，其使板配筋需由内力掌控而非配筋构造，若设计人员没能遵从该设计方式，则不仅浪费大量的建筑材料，还会增加额外的施工成本，影响建筑的整体质量

    若在布置水平构件期间，盲目增加梁板且缩减各板间的跨度，则会增加用钢数量，给楼面荷载带来更多次传递，引发其受力不均匀隐患【2】

     3.2科学布置竖向构件 在提出建筑条件图后，设计人员应依照该建筑的整体状态来确认柱网大小的合理程度与疏密度是否科学，继而完成剪力墙结构的设计与布置

    ①在进行结构设计操作期间设计人员需科学设计墙柱截面，当前墙柱多属压弯构件，构造配筋会更多地使用在配筋量中，若混凝土整体的强度等级较合理，且其对应性数值符合轴压比的评判标准，要合理掌控墙柱截面的面积，防止因截面积过大而增加用钢量

    ②针对竖向构件的结构设计，要科学运用柱截面的种类，1～2种为最佳使用数量

    例如，当前部分建筑的柱网疏密的均匀程度不够，设计人员要经过详细考察增加某个柱网的截面，在完成该项工作后就要立即停止设计，保障用钢量的数值，可部分建筑工程为达到美观效果，盲目增加截面面积，该行为不仅降低了工程项目质量，还会无形中增加用钢量

    设计人员需与施工人员合作，架构出一种更为完善的措施，具体来说，设计人员可在柱网内部增加芯柱，提升主筋的配筋率与配箍率等，利用搭配而成的钢筋改进其内部整体的轴压比，继而在掌控截面尺寸的前提下，提升建筑物的美观效果

    ③对于施工层面而言，若剪力墙的结构较完整、统一，除了会给施工带来便利外，还会影响剪力墙内部的受力程度

    由于剪力墙内部的隔墙要设置一定的支撑装置，提升外围墙轴受力程度，有效改进建筑结构的整体质量

    若某建筑物的楼层较高，在设计墙柱截面时会存有一定的问题，不利于用钢量的节约，因而设计人员需掌握该借助结构的模数，从整体结构上适时优化其内部用钢数量，在削减施工难度的同时，完成竖向构件的设计

     3.3提升配筋构造水准 ①在开展柱的设计时，设计人员应掌握该建筑物中的截面尺寸、轴压比与混凝土内部的强度等级，保证柱段设计为构造配筋

    在计算柱体主筋的配筋率时，可依照相关公式，相较于低强度的钢筋，高强度的钢筋更有助于完成节约用钢量的计划

    例如，某建筑企业管理者在设计柱箍筋时，为同时加强工程质量与节约用钢量，其采用的箍筋型号为HRB400，虽然HPB235柱箍筋在使用期间带有些许优势，但由于其强度较低，难以运用在多数高层建筑中

    此外，为有效缩减配筋率，设计人员要及时更改柱的竖向形态，若改变后仍难以承受其整体结构，可将梁柱顶部的节点改变成简支，继而满足其中心受压的整体效果【3】

    ②在进行梁设计的过程中，多数配筋由内力控制，在分析与研究梁箍配箍率与主筋最小的配筋率时，若想在梁上削减用钢量，要合理控制混凝土内部的等级强度，且使用强度较高的钢筋，其主要原因在于良好的混凝土等级，可缩减最小配筋率，而钢筋性能则能全面改善梁的抗裂属性

    若建筑物中梁的截面宽度较小，设计人员可采用两排钢筋，既降低梁整体的高度，又提升建筑结构的整体质量，从某种程度上来说还能达到美观效果

     3.4优化楼板设计 在开展楼板设计期间，设计人员应严格管控该类楼板的整体厚度，通常来讲，其多带有混凝土性质，厚度在100mm左右，因而要以此为基础逐步增加该类楼板的跨度，提升建筑结构中的内力控制

    依照当前楼板跨度要求，设计人员需采用型号为HRB400的楼板配筋，以达到缩减用钢量的整体效果

    针对大跨度双向板而言，由于底板的位置不同，其内力也存在根本性差异，在开展整体设计时，要尽量避免其内力配筋贯通整个钢筋

    为降低用钢量，要借助分板来完成配筋的设计，当其内部各个板底筋的间距为100mm时，不必将每个钢筋都放置到支座内，设计人员可根据实际情况切断部分钢筋

    若板面要运用贯通面筋，其贯通配筋值可适当小于最小配筋率，继而在达到规范要求的基础上，节约用钢总量

     3.5改进抗震墙设计 在设计抗震墙的过程中，若为一般剪力墙结构，在该剪力墙抗震等级在一、二、三级且轴压比超出规定限制时，要设置约束边缘构件

    具体来说，在开展抗震墙的设计时，既要科学截取截面，还要采用合理的方式来完成布置

    比如，在运用构造配筋期间，技术人员需确认节点区内的墙段、箍筋与主筋等配筋率在标准范围中，若建筑结构内的层级较高需提升配筋率，则经过合理的计算后，需将其控制在一定范围内，避免用钢量的大幅增加

    在设计构件期间，设计人员需挑选适宜的材料，当前运用较广泛的材料为Q345与Q235两种

    一般来讲，主结构内的钢种要尽量单一化，也给工程管理提供更大地便利

    此外，针对经济角度而言，可采用多种钢材组合的模式，由于其强度不同，在运用期间可发挥出不同的作用

    若想增强建筑结构的整体强度，可挑选Q345；而运用Q235期间则能保证该类建筑的稳定性

    设计人员还可采用先进的信息技术，对建筑结构中的截面进行合理演算，并匹配其内力结构的弹性计算方式，目前，多类结构软件都具有截面验算与处理功能

     4总结 综上所述，建筑工程内部的设计人员，需全面考虑节约用钢量的具体要求，从多个层面保障其结构设计的定量与定性控制，在不断提升其功能种类的情况下，营造多重布局条件，在保证其结构受力科学的同时，降低用钢量

     参考文献 【1】张春霞.建筑结构设计中节约用钢量的方法探讨【J】.江西建材,2020(07):69-70. 【2】毛东.轻型门式钢架设计中节约用钢量的方法探讨【J】.住宅与房地产,2020(06):90. 【3】谭新城.建筑结构设计中节约用钢量的探讨【J】.建筑技术开发,2018,45(16):152-153.

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