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隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，改革開放的深入，鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用日益廣泛，其數(shù)量也日漸增多。近年來，國(guó)內(nèi)外在鋼結(jié)構(gòu)的理論和實(shí)踐上均有長(zhǎng)足的進(jìn)步，其進(jìn)度之快，涉及范圍之廣為鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展史上所罕見。諸如設(shè)計(jì)方法的演變改進(jìn)，材料標(biāo)準(zhǔn)的不斷更新，高效鋼材的開發(fā)應(yīng)用，施工技術(shù)的革新提高，凡此等等，都給鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展注入了活力，其結(jié)構(gòu)技術(shù)也得到了較好的完善。

以下就鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)及其在工程上的應(yīng)用做一概述，并著重介紹門式鋼架。

一.鋼結(jié)構(gòu)的概念: 鋼結(jié)構(gòu)通常指由圓鋼、小角鋼、薄壁型鋼或薄鋼板焊接而成的結(jié)構(gòu)，這是一個(gè)相對(duì)的概念，以區(qū)別往常的普通鋼結(jié)構(gòu)。普通鋼結(jié)構(gòu)一般由鋼屋架、組合柱（H型鋼、鋼管、槽鋼等）和大噸位吊車梁等組成，適應(yīng)于荷載或吊車起重量較大的結(jié)構(gòu)，以及有較大振動(dòng)和有抗震要求的結(jié)構(gòu)。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，普通鋼結(jié)構(gòu)逐漸減少，而輕型實(shí)腹梁、實(shí)腹柱及小噸位吊車梁等逐漸增加。

二.鋼結(jié)構(gòu)特點(diǎn):

1.用鋼量省，節(jié)省投資

輕型鋼屋面系統(tǒng)的用鋼量一般為8~15kg/m2，單層輕鋼倉庫的用鋼量為16~30kg/m2.接近甚至可低于在相同條件鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的用鋼量，且能節(jié)約大量木材、水泥及其它建筑材料。因此鋼結(jié)構(gòu)可大幅度降低結(jié)構(gòu)自重，一般約為普通鋼結(jié)構(gòu)的1/2~ 1/3，鋼筋混凝土的1/10~3/10.比傳統(tǒng)的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)及普通鋼結(jié)構(gòu)節(jié)省建設(shè)資金。

2.防止?jié)B漏，效果理想

鋼結(jié)構(gòu)的屋面及墻面材料主要選用彩色壓型板或夾芯板，檁條為自重較輕的薄壁C型或Z型鋼檁條。鋼結(jié)構(gòu)廠房的屋面坡度設(shè)計(jì)一般為1/10~1/15，屋面壓型鋼板可靠連接后，固定于鋼檫條上。雨水可順壓型板直接排至內(nèi)外天溝，通過硬質(zhì)塑料PVC管迅速排至下水管或室外的水溝，確保廠房防雨水滲漏的要求。

3.無需打樁，縮短工期

鋼結(jié)構(gòu)廠房因其自重輕，一般僅需采用柱下混凝土基礎(chǔ)即可滿足承載要求。由此，縮短了建設(shè)周期，節(jié)省建設(shè)投資。

4.供貨迅捷，安裝方便

鋼結(jié)構(gòu)所用材料均為常規(guī)用料。其圍護(hù)系統(tǒng)所用壓型板及配件，以及C型和Z型鋼檁條的生產(chǎn)廠家也非常多，一般，一座1萬m2左右的單層廠房或倉庫從設(shè)計(jì)開始到交付使用僅需3~4個(gè)月的時(shí)間，可比鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的廠房縮短工期一半甚至更多。

5.外形美觀，內(nèi)部空曠

鋼結(jié)構(gòu)廠房或倉庫顏色根據(jù)需要選擇，任意調(diào)整，隨意組合。屋面壓型板，尤其是墻面彩色壓型板，具有輕質(zhì)、高效、色彩艷麗、造型美觀的特點(diǎn)。它除主要作為墻體用外，也具有裝飾面板的作用。一般廠房及其它結(jié)構(gòu)在墻面板封閉完后即告完工，無需再進(jìn)行裝飾。建筑結(jié)構(gòu)形式可按其生產(chǎn)工藝性能及業(yè)主要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，其結(jié)構(gòu)體系可最大限度地利用鋼材的性能。單跨經(jīng)濟(jì)跨度為18m至36取廠房或倉庫內(nèi)部空曠，利用率高。

三.鋼結(jié)構(gòu)形式及應(yīng)用范圍

鋼結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式較多，如屋架形式、鋼架形式、網(wǎng)架形式、實(shí)腹式、格構(gòu)式和混合式鋼架結(jié)構(gòu)、懸掛式框架結(jié)構(gòu)、拱形框架，折線形框架、懸臂式框架以及懸索結(jié)構(gòu)等。

鋼架結(jié)構(gòu)是梁、柱單元構(gòu)件的組合體，是柱與直線形、弧形或折線型橫梁剛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(gè)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(jiǎn)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，為制造、運(yùn)輸、安裝提供較有利的條件。

門式鋼架的用鋼量與荷栽、跨度、柱高以及結(jié)構(gòu)形式有關(guān)，一般總用鋼量（無吊車梁）為8~30kg/m2. 3.1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(shí)腹式與格構(gòu)式；按橫截面組成分，有等截面與變截面。實(shí)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)選祜分，有通型鋼、薄壁型鋼、鋼管或鋼板焊成。

門式實(shí)腹式鋼架適用于荷載小，跨度根據(jù)工藝要求可為10余m至幾十取無吊車或吊車起重童較小的單層廠房或倉庫。當(dāng)跨度不超過15取柱高不超過6取以及按塑性理論設(shè)計(jì)時(shí)，宜采用等截面；當(dāng)跨度大于15取柱高為7m以上以及有吊車時(shí)，宜采用變截面。

門式鋼架適用范圍如所示，該系統(tǒng)是屋面小坡度的剛性框架。柱子采用變截面柱，屋面梁采用變截面為合理，橫梁中間部分接近水平，內(nèi)部不設(shè)中間柱使廠房?jī)?nèi)具有極佳的凈跨尺寸，且使用方便，同時(shí)該系統(tǒng)不需要較高的中間凈空，屋面坡度較小，這樣可以節(jié)省非使用空間的采曖和保溫方面的費(fèi)用。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)跨度948取檐篼3~ 91屋面坡度可為1/12、1/16和1/20，柱距6~91適用于工業(yè)用大跨度廠房、糧食庫、倉庫等建筑物。

       如，該系統(tǒng)采用等截面柱、平底梁，屋面坡度小，墻線簡(jiǎn)練，空間緊湊，墻柱和圈梁外邊齊平，穩(wěn)定性好，具有室內(nèi)外均較美觀的特點(diǎn)。同時(shí)該形式節(jié)省采暖降溫費(fèi)用，具有很好的商業(yè)應(yīng)用價(jià)值，適合于做辦公室、超市、食堂、禮堂等。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)胯度924取檐高37.5取屋面坡度可為1/12、1/16、1/20、1/24，柱距如，該系統(tǒng)除具備結(jié)構(gòu)類型1所述的一切特點(diǎn)外，又能在內(nèi)部設(shè)置3排內(nèi)柱，使廠房體型更加龐大，內(nèi)部流水線布置更為緊湊、高效，廠區(qū)土地得到充分利用。這種經(jīng)濟(jì)的設(shè)置非常適用于倉庫、辦公室、展覽廳、輕工業(yè)裝備廠等。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)跨度36如，該系統(tǒng)除具備結(jié)構(gòu)類型2所述的特征外，使之具有最現(xiàn)代化的外觀和最小的屋面坡度。如在內(nèi)部加配桁架梁或縱向托梁，可形成內(nèi)部空間，柱距達(dá)12、15、18nu該系統(tǒng)適合用于購物中心、超市、倉儲(chǔ)、工業(yè)廠房及商業(yè)辦公樓等。該形式設(shè)計(jì)跨度3096甩檐高3.67.5鞏屋面坡度1/48，柱距6~9m.如，該系統(tǒng)具備了結(jié)構(gòu)類型3所述系列取屋面坡度1/48，柱距結(jié)構(gòu)類型6的特點(diǎn)，再加上內(nèi)柱使該系列的商業(yè)應(yīng)用在設(shè)計(jì)方面更經(jīng)濟(jì)，更能顯示其結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)。適合于倉庫、展示廳、購物中心、大型服裝廠等。該形式設(shè)計(jì)跨度34~96洱檐篼3.67.5吼屋面坡度1/24、1/30、如，該系統(tǒng)建筑物屋面坡度較小，且為單斜坡及單一排水區(qū)的形式，典型的搭接圍梁和小屋面坡度是它的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。因此適用于建筑物的擴(kuò)建、商店、簡(jiǎn)易倉庫等。此系統(tǒng)也可以通過增加內(nèi)柱來加大凈跨空間，使之更實(shí)用。該形式設(shè)計(jì)跨度1861鞏檐篼3.7~ 33鋼架多層結(jié)構(gòu)形式鋼架多層結(jié)構(gòu)形式亦多樣，其主要組成部分是柱與梁和與此相關(guān)的樓層結(jié)構(gòu)、支撐結(jié)構(gòu)、墻板或墻架結(jié)構(gòu)，其中鋼架多層式支撐是梁與柱連接全部或局部做成剛接。支撐結(jié)構(gòu)平面布置靈活，構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)化。鋼架多層結(jié)構(gòu)可以在鋼架內(nèi)全部形成框架結(jié)構(gòu)，亦可為局部框架。鋼架多層結(jié)構(gòu)柱距一般為6~12取用鋼量30~60kgta2.該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)用于電子、機(jī)械工業(yè)廠房，以及商業(yè)購物中心、辦公用樓和制作廠房等為理想。

四.圍護(hù)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)

鋼結(jié)構(gòu)的圍護(hù)結(jié)構(gòu)主要指屋面和墻面系統(tǒng)，是區(qū)別于傳統(tǒng)鋼筋混凝土建筑結(jié)構(gòu)而逐漸成熟和完善起來的一個(gè)較為獨(dú)立的系統(tǒng)。鋼結(jié)構(gòu)的屋面和墻面所用材料是比鋼筋混凝土板及磚石輕得多，且制造、安裝簡(jiǎn)便、色彩鮮艷、外形美觀的彩色壓型鋼板。同時(shí)組成屋面和墻面系統(tǒng)的材料及構(gòu)件還有檫條、保溫材料、采光材料、屋面通風(fēng)設(shè)備、工藝開孔、天溝以及泛水收邊等，在這里不再詳述。

五.鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的目的是應(yīng)保證結(jié)構(gòu)和構(gòu)件在充分滿足預(yù)期的安全性和使用性要求的基礎(chǔ)上，做到技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、安全適用和確保質(zhì)童。因此，在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)注意：設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)保證結(jié)構(gòu)能滿足強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性、耐久性和其它使用功能的要求，應(yīng)力求桿件布置合理和節(jié)點(diǎn)構(gòu)造簡(jiǎn)單。優(yōu)先采用定型的和標(biāo)準(zhǔn)化的構(gòu)件以及標(biāo)準(zhǔn)化的節(jié)點(diǎn)形式，優(yōu)先采用與鋼結(jié)構(gòu)相適應(yīng)或相配套的建筑材料和成品。

      鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)采用以概率理論為基礎(chǔ)的概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法。承重結(jié)構(gòu)應(yīng)按承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)進(jìn)行設(shè)計(jì)，其設(shè)計(jì)荷載包括地震荷載、風(fēng)荷載、雪荷載、積灰荷載、吊車荷載、安裝荷載及自重等。

      屋面結(jié)構(gòu)一般采用有檁體系，屋蓋支撐系統(tǒng)的布置需保證結(jié)構(gòu)的空間工作、整體剛度和穩(wěn)定性，能有效的傳遞風(fēng)荷載、吊車水平力和地震作用力等?？v橫向支撐和垂直支撐中的交叉斜桿以及柔性系桿按拉桿設(shè)計(jì)；非交叉斜桿、橫桿以及剛性系桿按壓桿設(shè)計(jì)。

在節(jié)點(diǎn)處所有桿件的幾何軸線應(yīng)盡量匯交于一點(diǎn)，如構(gòu)造上確有困難也應(yīng)力求減少偏心值，并考慮其偏心影響。

墻體結(jié)構(gòu)若采用墻梁，須驗(yàn)算墻梁的強(qiáng)度與穩(wěn)定性。

      主要承重受力構(gòu)件的壁厚不宜小于1.5框架梁柱構(gòu)件的壁厚不宜小于3.0nm鋼結(jié)構(gòu)的板件厚度較小，抗腐蝕是一個(gè)不可忽視的問思。有條件時(shí)可采用耐候碳素結(jié)構(gòu)鋼和篼耐候性結(jié)構(gòu)鋼。

單層鋼結(jié)構(gòu)其主要橫向受力框架的梁柱構(gòu)件應(yīng)優(yōu)先采用實(shí)腹式構(gòu)件，如焊接H型鋼，對(duì)柱子可采用寬翼緣H型鋼，對(duì)梁可采用窄翼緣H型鋼。

      當(dāng)門式鋼架的側(cè)向剛度可滿足使用要求時(shí)，宜采用柱腳與基礎(chǔ)鉸接。當(dāng)水平荷載較大，檐口標(biāo)篼較離或有較高的側(cè)向剛度要求時(shí)，方采用剛接。

       不設(shè)吊車，僅設(shè)懸掛吊車或僅設(shè)有起重童不大于5t的非重級(jí)工作制吊車時(shí)，柱間支撣宜采用整根型鋼，支撐與中間交叉點(diǎn)節(jié)點(diǎn)板及兩端節(jié)點(diǎn)板應(yīng)牢固焊接。實(shí)腹式框架梁的下翼緣受壓時(shí)，在受壓翼緣處布置偶撐作為梁的側(cè)支撐，偶撐的一端連接在條上。