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钢结构房屋范文1
中图分类号：TU391 文献标识码：A 文章编号：
一．前言
多层轻钢结构是近年来逐渐出现的一种钢结构，由于其具有很多的优点，虽然在目前阶段，它的应用还不是很广泛，但是在未来一段时间内，它必将会受到众多施工方的欢迎。在普通的人们看来，多层轻钢结构的造价比较高，但是实际上，多层轻钢结构的造价并不是很高。多层轻钢结构要求在承重结构上必须合理，同时对于建筑工程的防火、保温等提出了很高的要求。但是这种多层轻钢结构的设计具有很多的优势，对其设计进行优化，对于房屋的施工来说具有很大的意义。但是根据目前的情况，其设计还是存在很多的不足。本文笔者主要结合自己多年来在多层轻钢结构房屋设计方面的研究和实际工作经验，对于多层轻钢结构房屋的设计进行探讨和分析，希望对于该领域的研究和实践具有一定的贡献。
二．多层轻钢结构的结构体系设计
1．结构型式
（一）框架体系是多层轻钢结构的首选体系，在建筑平面式矩形的时候，该框架结构就通过纵横向并且各自平行的方式相交而成，这样就会简化构造。如果建筑平面不是矩形时，那么就从多个方向的非正常相交的框架组成。
（二）构件断面
抗震架构的建筑最好采用钢板焊接从而形成的箱形断面。当然还可以采用焊接的H钢。梁断面一般采用焊接的H钢。现阶段，我国产的钢一般都可以满足多层轻钢的结构设计要求。
（三）梁、柱节点
在采用箱形断面柱时，梁柱都采用刚性节点。如果采用H钢时，在弱轴和梁的连接上采用铰接。在进行节点的试验后可以知道，一般节点的弯矩和其相对转角的关系既不是完全的相接，也不是完全不相接，而是根据实际的需要进行的。
2．平面布置
（一）次梁布置．
虽然次梁不是轻钢结构中主要的构件，但是其是最多的构件，将次梁进行有效的配置有利于钢结构的整体性。在进行轻钢结构的设计时，次梁和主梁铰接相连，这样可以加强梁的承载力并且减小它的跨度。在通常情况下，次梁的间距是由压型钢板在施工过程中的承载力和挠度值决定的，因此，如果使用板肋很高的压型钢板，一定可以增加次梁的间距。
（二）组合楼盖布置
在进行多层轻钢结构房屋的设计中， 楼盖结构的选择就显得十分重要了，楼盖既可以将荷载力传给墙、柱，还可以保证同抗侧力结构的协同作用。因此在进行设计时，必须要确保楼盖的刚度强度和稳定性。
同时还要采用相关的措施来减少楼盖的自重。其中组合楼盖具有很强的特性，例如它的强度大、刚度好、抗震性能优越并且成本很低，这种组合楼盖已经受到众多施工方的欢迎。
（三）支撑布置
为了使多层轻钢房屋的钢结构的侧向刚度得到增加，同时增加其抵抗水平风的荷载以及其抗震能力，在一般情况下，我们将槽钢或者是角钢在墙体的平面内设置一个垂直的支撑系统。根据施工的要求，这种垂直系统可以是横向的也可以是竖向的。同时我们考虑到门窗等的位置，可以采用人字型、倒人字型、w型、倒w型、门式等这些形式，同时在不给建筑的功能造成负面影响的情况下，将支撑布置的更加均匀。
四．案例分析
1.工程概况
某企业办公楼新建工程是一栋3层办公建筑，建筑面积约为2066m2，平面形状为矩形。其中第一层为建筑物入口及入口大厅、餐厅、接待厅、办公室等，第二层主要为办公室，屋面为屋顶花园，屋顶设置飘板。另外每层设有卫生间和洗漱室，上下交通由布置在建筑物两端的双跑楼梯承担。外墙主立面为玻璃幕墙，其它立面为200mm厚瓷砖饰面的小型混凝土空心砌块，主要隔断内墙为200mm厚小型混凝土砌块，次要内墙为100mm厚轻钢龙骨石膏板轻质隔墙。
2.结构体系设计
（一）结构方案：整体结构方案为纯钢框架结构体系、压型钢板组合楼盖．柱下钢筋混凝土承台桩基础。
（二）梁柱体系：平面布置为一般主次梁体系，次粱间距为2．1m、2．2m，框架柱采用焊接H型钢，梁采用焊接H型钢。框架纵横向均按刚性连接设计．现场连接采用高强螺栓。主梁与次粱之间采用铰接连接，但带悬挑处主次梁按刚性连接设计。设计主、次梁时均不考虑楼盖与钢梁的组合作用。
（三）楼、屋盖体系：楼屋面均采用压型钢板组合楼板，压型钢板选用FE3W型。楼面板总厚度126mm，屋面板总厚度170mm。
（四）支撑体系：由于建筑要求限制，本工程没有设置柱间支撑体系。
3．计算分析
该工程依据国家和有关规范进行计算。钢材型号Q345，焊条E50XX。地震基本烈度为7度，IV类场地土，抗震等级为i级。工程计算分析采用同济大学编制的3D3S钢结构计算软件，同时采用中国建筑科学研究院PKPM系列之钢结构分析软件STS进行验算。楼板采用楼面无限刚性的假定。计算结果表明：结构的自振周期、顶点位移、层间位移角、层间刚度比、底部地震剪力均处于合理的范围，梁、柱的设计应力均不超过规范限值。说明结构布置、截面设计正常合理。
根据计算结果，对梁、柱断面规格尺寸(单位：一)进行优化和归并后。框架柱采用了H400×320×14×25及H680 X 500×16×25等2种断面；框架梁采用了H500 X 250×10×14，H500×350×10×20等2种断面；次梁采用H400×180×6×l0等1种断面。
4．节点设计
（一）梁柱连接：采用图1所示所示的刚节点做法，这种做法不但能避免工地焊接，还可以避开弯矩最大位置，从而使节点构造简单。
图1 与组合楼板连接详图
（二）主次梁连接：采用图2所示的2种做法，其中图2适用于次梁带悬挑梁处。
图2 梁柱连接详图
（三）梁与组合楼板连接：采用图3所示的做法，压型钢板与钢梁之间用焊钉连接。
图3 主次梁连接图
五．结束语
在进行多层轻钢结构房屋的设计中，一定要注重结构设计的技术和工艺，在设计时要考虑到各种可能的因素，确保多层轻钢房屋的设计符合工程的要求，同时这还有利于工程的施工。因此，我国应该加强多层轻钢结构房屋的设计，不断提高房屋多层轻钢结构的设计水平。
参考文献：
[1]陈全; 石永久; 王元清; 陈宏 多层轻钢民用建筑中的结构体系分析庆贺刘锡良教授执教五十周年暨第一届全国现代结构工程学术报告会论文集2001-07-01中国会议
[2]刘敬疆 多层轻钢住宅课题研究分报告――薄壁轻钢住宅建筑体系在我国住宅建设中的应用住宅产业2007-08-20期刊
[3]麻建锁; 黄慧娟; 王元清; 石永久 多层轻钢住宅试点楼设计与分析第九届全国现代结构工程学术研讨会论文集2009-07-24中国会议
[4]秦怀泉 浅谈多层轻钢结构房屋的设计与施工第五届全国现代结构工程学术研讨会论文集2005-07-01中国会议
[5]李方河; 牛斌 多层轻钢结构住宅设计现代建设工程应用技术学术交流会论文集2009-03-01中国会议
[6]杨富社; 徐春龙 基于地震响应时程的多层轻钢结构特性; 王晋国长安大学学报(自然科学版)2012-07-15期刊
钢结构房屋范文2
关键词：门式刚架轻型钢结构房屋设计
中图分类号：F407.9文献标识码：A
钢结构是土木工程的主要结构类型之一，是用钢板、热轧型钢或冷加工成型的薄壁型钢制造而成的，在房屋建筑、地下建筑、矿山建筑、水工建筑、仓储建筑、桥梁、塔桅、海洋平台、港口、油气等压力容器以及管道中都得到广泛应用。
门式刚架结构是一种轻型房屋结构体系，以等截面或变截面轻型焊接H型钢、等截面热轧H型钢或冷弯薄壁型钢等构成的实腹式门式刚架或格构式门式刚架作为主要承重骨架，用冷弯薄壁型钢(槽钢、卷边C形、Z形等)做凛条、墙梁;以压型钢板、压型铝板做屋面和墙面;采用聚苯乙烯泡沫塑料、硬质聚氨酷泡沫塑料、岩棉、矿棉、玻璃棉等作为保温隔热材料并适当设置支撑。
1设计结构形式
门式刚架又称为山形门式刚架.其结构形式多种多样。按构件体系分，有实腹式与格构式;按截面形式分，有等截面和变截面;按结构用材分，有普通型钢、薄壁型钢和钢管;按跨度可以分为单跨、双跨和多跨刚架;按屋面坡向分为单脊单坡、单脊双坡、多脊多坡等。在单层工业与民用房屋钢结构中应用较多的单跨或多跨的单、双坡门式刚架(根据需要可带挑檐或毗屋)。根据通风、采光的需要，这种刚架厂房可设置通风口、采光带和天窗架等，目前单跨刚架跨度国内最大已达到72 m。
对于多跨刚架，在相同跨度条件下，多脊多坡与单脊双坡刚架用钢量大致相当。但多脊多坡刚架的内天沟容易产生渗漏及堆雪等问题，而连续的长坡压型钢板屋面有利于排水，因此常做成单脊大双坡屋面。对于单脊双坡多跨刚架.无桥式吊车时，且当刚架柱不是很高，风荷载也不很大时，中柱宜采用两端铰接的摇摆柱。中间摇摆柱和梁的连接构造简单，而且制作和安装都省工。摇摆柱不参与抵抗侧向力，截面可以用得较小。但设有桥式吊车时，中柱宜为两端刚接，以增加刚架侧向刚度。
2结构布置
2.1门式刚架布置
门式刚架的跨度指横向刚架柱之间的距离，跨度宜为9-36 m，宜以3 m为模数，必要时可不受模数限制;当边柱宽度不等时，其外侧应对齐。门式刚架的高度，应取地坪至柱轴线与斜梁轴线交点的高度，宜采用4. 5 m---9. 0 m，当有桥式吊车时不宜大于12 m.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要求来确定。柱的轴线可取通过柱下端(较小端)中心的竖向轴线。工业建筑边柱的定位轴线宜取柱外皮。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。
2.2檀条和墙梁布置
屋面檀条一般等间距布置，但在屋脊处，应沿屋脊两侧各布置一道檀条，使屋面板外伸宽度不要太长(应小于200 mm)，在天沟附近应布置一道檀条，以便于天沟的固定。檀条间距应考虑天窗、通风屋脊、采光带、屋面材料、檀条供货规格等因素的影响并按计算确定。
侧墙墙梁的布置，应考虑设置门窗、挑檐、遮雨篷等构件和围护材料的要求。当采用压型钢板作围护墙面时，墙梁宜布置在刚架柱的外侧，其间距随墙板板型和规格确定，且不应大于由计算确定的数值。
2.3支撑与刚性系杆的布置
门式刚架轻型房屋钢结构的支撑，可采用带张紧装置的十字交叉圆钢支撑，圆钢与相连构件的夹角应在300---600范围内，宜接近450.当设有起重量不小于5t的桥式吊车时，柱间宜采用型钢支撑;在温度区段端部吊车梁以下不宜设置柱间刚性支撑。
3设计时需要注意的几个要点
3.1门式刚架中组成构件的板件较薄，对制作、涂装、运输、安装的要求较高。焊接构件板的厚度不应小于3. 0 mm，冷弯薄壁构件中板的最小厚度为1. 5 mm，屋面、墙面压型钢板基材厚度不宜小于0. 4 mm。门式刚架构件由于板件较薄，抗弯刚度、抗扭刚度较小，在运输和安装过程中应采取措施防止构件发生弯曲和扭转变形，同时还要重视支撑体系和隅撑的布置，重视屋面板、墙面板与擦条、墙梁等构件的连接构造。
3.2 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？现在了解到，美国是计算的。他们作框架分析，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。现在打算做个规定，刚架侧移后，当山尖下垂对坡度影响较大时，要验算山尖垂度，以便对屋面刚度进行控制。
3.3少数单位设计的门式刚架，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。
3.4支撑和刚性系杆的布置应符合下列要求。
①在每个温度区段或分期建设的区段中，应分别设置能独立构成空间稳定结构的支撑体系。
②在设置柱间支撑的开间，宜同时设置屋盖横向支撑，以组成几何不变体系。屋盖横向支撑宜设在温度区间端部的第一个或第二个开间。当端部支撑设在第二个开间时，在第一个开间的相应位置应设置刚性系杆。
③柱间支撑的间距应根据房屋纵向柱距、受力情况和安装条件确定。当无吊车时宜取30-45 m;当有吊车时宜设在温度区段中部，当温度区段较长时宜设在三分点处，且间距不宜大于60 m,
④当房屋高度相对于柱间距较大时，柱间支撑宜分层设置。’当建筑物宽度大于60 m时，在内柱列宜适当增加柱间支撑。
⑤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.
⑥由支撑斜杆等组成的水平析架，其直腹杆宜按刚性系杆考虑。
⑦刚性系杆可由擦条兼作，此时擦条应满足对压弯杆件的刚度和承载力要求。当不满足时，可在刚架斜梁间设置钢管、H型钢或其它截面形式的杆件。
⑧在设有带驾驶室且起重量大于15t桥式吊车的跨间，应在屋盖边缘设置纵向支撑析架.当桥式吊车起重量较大时，尚应采取措施增加吊车梁的侧向刚度。
【结束语】
综上所述，在设计钢结构时，应当从工程实际出发，合理选用钢材，选择高强度、具有较好经济指标的钢材;在结构方案选择上，应尽可能采用标准化、模数化的结构布置;在连接设计中.应选用构造简单、传力直接的节点形式，并应满足构造要求;另外，在钢结构设计中，还应保证钢结构在加工、运输、安装和使用过程中的强度、刚度和稳定性要求，并应针对钢结构的实际，满足防火、防腐的要求。宜优先选用通用的和标准化的结构和构件，减少制作、安装工作量。
【参考文献】
【1】李天.建筑钢结构设计 .2010
钢结构房屋范文3
关键词：钢结构；房屋住宅建筑；工程设计
中图分类号：TU39 文献标识码：A
概述
在我们国家，一方面钢结构房屋住宅建筑起步很晚，大规模研究开发，设计制造，施工安装钢结构住宅建筑还是近几年才逐步发展起来的。据不完全统计，目前已在北京、广州等大城市开展了低层、多层和高层钢结构住宅试点工程，但这些仅仅是处于研究和试点工程阶段，随着市场经济建设的实际需要，我们需要做的工作还有很多。
另一方面，我国的房屋施工面积目前已经达到32亿平方米，其中住宅施工面积是25亿平方米，商品住宅投资2.56万亿。特别是唐山、汶川大地震造成生命财产的巨大损失，对我国的房屋建筑体系和结构安全性能提出了极其重要、革命性课题。再有我国的钢铁原料充足，单从绿色、环保、可循环和可持续发展的先进理念出发，应当提倡鼓励发展钢结构住宅。基于这些，在我国钢结构房屋住宅建筑需求是十分可观的。
基于以上两点，为了推进我国住宅建筑的产业化，国务院曾于1999年在第72号文件中明确提出:发展钢结构住宅，有利于扩大钢结构住宅在我国的市场占有率，将会加速住宅产业化过程，对我国建筑、冶金及相关产业的发展具有重大意义。由此我们不难看出，钢结构房屋住宅建筑是我国生产力发展到一定阶段的必然产物，会成为住宅产业领域的一支新生力量。
1.钢结构房屋住宅建筑特点及标准规范
1.1 特点
在我国，钢结构住宅主要是以钢结构为骨架，配合多种复合材料的轻型墙体拼装而成。它具有自重轻，墙、梁、柱面积减小，在一定意义上来说还可降低基础费用、增加使用面积及便于管线布置；同时还具备重量轻、强度高、抗震好优点，适应结构变化和建筑外貌风格；还具有污染少，易维修改造并可循环利用，符合低碳、绿色环保和可持续发展总体要求。
1.2标准规范。在我国有关钢结构住宅政策及标准规范如下：《关于推进住宅产业现代化提高住宅质量若干意见的通知》国办1998.8.20；《钢结构住宅设计规程》CECS261--2009；《上海市多高层钢结构住宅技术规程》DJ08-2029-2007；《莱钢钢结构绿色节能住宅建筑体系技术导则》JD14-002-2006 ；关于印发《钢结构住宅建筑产业化技术导则》的通知，建设部文件建科[2001]254号等。
2.钢结构房屋住宅建筑设计原则
为了推进我国钢结构房屋住宅建筑的产业化，规范化，市场化建设，在其建设中有必要遵循一定的设计原则，方能满足人类的实际需求。
2.1 钢结构房屋住宅建筑设计中要运用新技术、新材料、新的构造形式来满足使用者的各项需求。我们知道，住宅是为特定人群建设的，首先要满足人的需求，其建筑风格和形式要贴切反映人的使用方式、审美取向等。现行的建筑设计趋势即是要求住宅遵循“以人为本”的宗旨和根据使用者特征而细腻设计这一特点。
2.2 做好结构的稳定计算。目前在钢结构房屋住宅建筑设计单层和多层框架结构时，经常不作框架稳定分析而是代之以框架柱的稳定计算。在采用这种方法时，计算框架稳定时用到的柱计算长度系数，自应通过框架整体稳定分析得出，才能使柱稳定计算等效力框架稳定计算。然而，实际框架多种多样，而设计中为了简化计算工作，需要设定一些典型条件。
2.3建筑师的重要性。在实际设计中，建筑师必须同结构工程师、机械工程师、设备工程师密切配合，才能保证建筑构思能够在特定的技术条件下得以实施，也只有在深入了解材料的特性、材料所能创造的结构形式及相应的技术措施以后，才能有更广泛的构思能力，才能使自己的构思更具有独特性和创造性，而且方案的可实施性才能更强。
3 钢结构房屋住宅建筑案例设计
3.1工程概况
某城市软体区1#商住楼建筑面积3.3万平方米，地下二层，地上二十层。在此建筑楼内，地下是车库，一到三层是公建部分，四层及其以上是居住楼，它的外窗使用PVC塑钢窗以及中空玻璃。其中承载重量的框架是箱形截面柱和H型梁。由于屋内的空间很大，可以精装修，这样更能发挥出钢结构的优势作用。介于是钢结构加工制作箱型柱，我们采用的是钢板。这样，对于加工以及钢结构构件的除锈和焊接必须在加工车间完成。
3．2箱型柱制作方法
3.21钢板的拼接。因为段柱高度均在12米以下，为了确保在下料后钢板的直线度，施工人员要做的是把两块钢板拼接在一起。
3.22 组装焊接。在这里施工人员采用的是H型钢作为暂时的组装平台，并组装焊接衬板以及在两个腹板上划上组装线。在衬板内侧每隔300mm焊10-20mm焊缝。将一腹板与隔板组对进行定位焊。
在焊接时，施工人员采用2台埋弧自动焊沿着相同的方向去焊接两条焊缝。在等一层焊接完成后要把箱体翻过来，焊另一面的两条焊缝。其方法与上述的相同。等到焊接完成再把箱体翻身去焊接另一面的两条焊缝去。焊接完成后，施工人员要把引熄弧板在离母材5毫米处切断。
3.3 钢结构的安装
3.31箱型柱的安装
在实际施工安装过程中，箱型柱的完成顺序是材料采购，加工，运输，吊装，连接，剪力墙框架立柱为150*150H型钢。其中立柱单根最长是12.5米，最短的是4.5米。
3.32 吊装顺序的基本思路是从中心向四周拓展，进而确保框架在安装时的对称以及牢固。立柱安装吊装采用QTZ-80型塔式起重机，利用柱顶临时设计连接耳板为吊装吊点进行吊装。立柱连接采用临时连接板和临时螺栓进行连接，形成稳定的单元框架后调整焊接及UT检测。
3.33 钢梁安装。在这施工人员可以将其分为主梁安装，次梁安装以及外挑梁安装。同时要注意，在立柱形成单元后，主梁要使用捆绑串吊施工，依据此工程的设计要求吊装的数量应在两到四根。因为空间与接点的现实情况，次梁与剪力墙框架梁通常使用单根吊装。
4.总结与建议
目前，钢结构房屋住宅建筑被有关部门确定为重点推广应用的技术与产品，其诸多优点与符合可持续发展、循环经济，便于实现产业化推广等特性已得到更广泛的认可。通过地震造成建筑物损毁与重大人员伤亡的惨痛教训，在地震区更多采用重量轻、抗震性能好的钢结构住宅建筑已成为许多政府部门或建设主管部门的共识。
但在实际施工建设中我们要不断总结与交流经验，提高钢结构住宅的设计、建造的水平与质量，针对不同地区、差别的工程个案，应制定专门的设计、施工技术条件，通过采取优化技术与管理措施，切实为社会提供经济实用、性能优良的钢结构住房。
参考文献
[1]蔡玉春.面向产业化的钢结构住宅工程管理模式研究[D].武汉理工大学，2010.
[2]胡孜华.浅谈我国钢结构住宅的应用与发展[J].中国建设教育，2007(08).
钢结构房屋范文4
关键词：门式刚架；轻型钢结构房屋；设计
Abstract: for housing construction is concerned, its structure is varied, the door frame of light steel structure is one of them, the structure is widely applied to the current construction of much of the city, for the construction of the modern architecture is concerned, this is a very important concrete building structure. Based on this, this paper mainly steel portal frame of light steel structure housing design are also discussed.
Key words: the door frame; Light steel structure building; design
中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：
对于门式刚架轻型钢结构,其对设计提出了很高水平的具体要求,所以对于设计人员来讲,需要按照具体的工程情况,对这种结构进行很好的掌控,比如具体的形式、对应的范围、具体的特点等等。另外，还需要充分地掌握这种结构的具体布置和支撑性的相关功能。
1适用的具体范围
门式刚架的具体优点包括了如下层面：较轻的重量、较低的价格，还能省材；也能够很好的抗震，对于7度以下的地方，一般不对抗震设计进性独特的考虑。加工起来比较简单，耗费的周期还比较短。
2结构选型
2.1整体结构体系的具体选择
当前，多数的单层厂房，它们的钢结构多为框排架类型，实质上为空间结构的一种具体的体系，不过该结构的设计基本上近似看作平面框架结构，对于空间性和整体性，很少考虑。
2.2选择合适的主框架
对于一般的单层型的厂房，钢结构主框架一般使用钢屋架，首选的形式为梯形和三角形两种。梯形屋架常常会刚接到框架柱上，三角形的两端多用铰接的具体形式。
2.3选择合适的墙架系统
墙架系统可以被划分为两种：纵墙与端墙，墙架本身为墙面的具体维护性材料，能够很好的对风荷载予以抵抗。对于纵墙墙架而言，主要的组成包括了墙架柱、门柱、墙架梁以及门梁，在墙架梁对应的侧向刚度并不是很充足的情况下，可以设置墙架梁之间的具体拉条，同时设撑杆与斜拉条到上层。
2.4选择合适的屋盖
通常而言，对于普通钢结构这样的具体厂房屋盖而言，按照屋面板的具体形式，其可以被划分为有与无两种不同的体系。比较适合有体系的为轻钢类的屋面板，比较适合无体系的为大型的钢筋混凝土之具体的屋面板，这里的大型在规格层面上有两种比较常见的，分别为6m×1.5m以及6m×3m。组成有体系的主要构件包括了撑杆、系杆、条以及拉条等等；有体系屋盖与屋架和屋架支撑系统一起组成了非常稳定的骨架，实现与固定屋面板之间的具体连接，最终很好地维护了厂房屋面的具体维护性体系。在大型的屋架以及屋面板的直接连接下，无体系和必需的支撑一起组成了屋面。当前，使用比较广泛的为有屋盖。
2.5选择合适的支撑系统
对于普通钢结构类型的具体厂房而言，它们的支撑系统之主要的组成包括了两大部分，分别为柱间和屋盖。根据吊车梁之具体的位置，还可以将柱间支撑划分为上层和下层两种。也可以依据柱间支撑的具体连接位置的不同，将其划分为单片和双片，对于双片柱间支撑而言，需缀条进行连接。按照支撑杆的平面几何形状，有人字形、八字形、十字交叉形和门架式之分。下层支撑多采用十字交叉形或门架式，且门架式主要用于生产工艺有特殊要求的情况，十字交叉形和八字形支撑通常按拉杆设计，不考虑承压作用。不管是纵向还是横向的支撑，形状多为十字交叉，对于垂直的屋架支撑而言，多见的形式为W和十字交叉两种。
2.6选择合适的吊车梁系统
通常情况下，厂房的吊车多为桥式，按照吊车工作时间以及具体的起重吨位，它可以被划为轻、中、重三种不同的类型。吊车梁系统是直接支承吊车的结构模块，一般由吊车梁、制动系统及辅助系统组成。吊车梁可分为实腹式、下撑式和桁架式三种，常用的为实腹式吊车梁。实腹式又有焊接I字形梁、箱型梁和型钢梁三种形式，型钢梁仅适合于跨度小于6m、起重量小于20t的情况，焊接I字形梁则为最常用形式。吊车梁由框架柱支承连接，并分为连接梁型和简支型两种受力形式，后者因设计、施工简单而应用较为普遍，前者虽然可节省钢材10%以上，但对支座不均匀沉降比较敏感而很少采用。划分吊车梁的具体制动系统，其含括了桁架与平板梁两种样式，相比较而言，后者具有相对简单的构造，对于中、轻型厂房而言，比较适合。
2.7选择合适的托架和天窗架
托架主要用于支承中间屋架，有单腹壁和双腹壁两种形式，前者跨度一般为12～36m，通常两端简支，中间支承一榀或两榀屋架。双腹壁式托架仅用于跨度和荷载很大，同时又受扭矩作用的情况。托架通常采用平行弦桁架，节间划分由所支承的中间屋架之间的间距决定，其高度决定于屋架的端部高度。
3支撑的具体作用以及对支撑的布置
3.1柱间支撑的具体功能
（1）柱间支撑可以广泛的承受来自纵向的荷载力，比如山墙的纵向风，吊车纵向荷载等等。（2）柱间支撑还能够很好地维护柱列的稳定性、避免出现纵向位移，柱列在纵向层面的具体刚度也可以得到很好的增加。（3）对于柱子平面之外之长度计算，柱间支撑也发挥着决定性的作用。（4）对于调整刚架定位、维护刚架安装而言，柱间支撑也发挥着很好的作用和功效。
3.2屋盖横向水平支撑的具体功能
（1）对于屋盖横向水平支撑来讲，应该能够传递纵向风之具体的荷载到柱列之上，这些柱列需要有对应的柱间支撑。（2）屋盖横向水平支撑还需要和柱间支撑一起将刚架的稳定性予以很好的保证，对于结构来讲，这也是空间整体性得到很好保证的一个具体措施。（3）屋盖横向水平支撑产生的蒙皮效应和维护系统能够共同支撑屋面梁构件，这样屋面梁就可以尽可能的避免出现侧向的弯扭，进而降低自己的稳定性能。（4）屋盖横向水平支撑还可以让屋盖梁能够实现很好的稳定性以及很好的定位安装。
3.3布置科学的支撑体系
（1）对于各个不同的区段，支撑体系都需要能够对相关的空间予以稳定性的支撑，在设置的时候，这一点必须要考虑进去。（2）在建筑宽于60米的情况下，可以适当进行柱间支撑的增添，增添的位置应该位于内柱列；但是不能进行交叉支撑的对应设置，不过可以进行纵向的刚架或者刚架式的具体门式支撑之设置。（3）对于柱间支撑来讲，比较和横向之具体的支撑在相同开间进行具体的布置，只有这样，才能够组建为不变的几何体系。如果不能够实现相同开间的具体布置，就需要进行刚性系杆的具体加设。对于各道支撑之间的具体间距设置，如果没有吊车的时候，比较适宜的距离为30到45米。如果有吊车，那么间距就需要予以适当的增大，但是不能超过60米。（4）如果吊车有驾驶室，而且吨位在15吨之上，那么就需要设置纵向支撑到屋盖边缘。（5）如果没有吊车，而且檐口高在9米以下的时候，那么比较适宜的设置为单层的柱间支撑；假定檐口高在9米之上，双层柱间的具体支撑的设置需要依据支撑夹角确定。比较适宜的交叉支撑的水平角为45度，一定不能超过55度。如果有吊车，需要进行两层的柱间支撑，，为了尽可能的控制或者减少吊车梁出现的温度应力，可以不进行下层支撑。
4结论
总而言之，从体系层面分析，门式刚架轻型钢结构本身是比较复杂的，所以具体到设计层面，很多不同的内容都需要顾及到，设计本身也需要符合相关的科学原理，作为设计人员，需要对该结果的具体特点、具体的应用范围、具体的类型选择予以掌握，只有这样，该结构才能够在建筑中发挥自己的最大价值和功效。
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.
[2]陈友泉，魏潮文．门式钢架轻型房屋钢结构设计与施工疑难问题释义［M］．北京:中国建筑工业出版社，2009．
[3]陈绍蕃．钢结构稳定设计指南［M］．第2版．北京:中国建筑工业出版社，2004．
[4]戴素娟，李海娟．门式刚架轻型钢结构中支撑优化设计探讨［J］．山西建筑，2010，36(15):37-38．
钢结构房屋范文5
【关键词】钢结构；增层；研究
近年来，随着经济的发展，城市工业化和商业化的迅速发展，人们对建筑的需求量也迅猛增长。同时，随着国家经济的迅速增长，社会的不断进步，工程建设项目也逐年增多，特别是住宅商业化的迅猛发展及房地产开发商追求高的商业利润，寸土寸金的商业理念已根深蒂固，从而原有的建筑规模已经不能满足社会发展的需求，也不能满足房地产开发商的利益需求。加之政府大力对城市的面貌进行美化，特别对于临街的建筑进行平改坡以达到美化城市的目的。从而就对建筑设计在有限的空间里发挥其最大经济效益并同时达到美化城市面貌的目的，提出了更高的要求。因此，从地域性和经济性等方面综合考虑，在设计的建筑物上增加一层或数层，不失为一种经济、快捷并能缓解目前供需矛盾及满足开发商利益的一种好方法。
从当前国内加层改造的工程实例来看，很大部分直接加层改造的工程均采用的是钢结构体系，这主要是利用了钢结构自重轻、抗震性能好和施工方便等特点。
1.与普通的钢筋混凝土加层结构相比，钢结构加层技术具有如下特点
（1）重量轻。钢结构重量轻，同种结构形式下相比，钢结构加层仅为混凝土结构重量的l/2-2/3，减轻了结构自重，同时也减小了上部结构对基础的作用力，降低了基础及其加固的工作量。
（2）良好的抗震性能。钢结构强度高，可以减轻加层结构的重量，从而减轻结构所受的地震作用；而且钢材的延性好，加层在地震作用下具有很大的弹塑性变形能力，能吸收大量的能量，从而保证了结构的抗震安全性。
（3）施工方便，钢构件工厂加工制作，现场拼接安装。构件连接工艺简单，形式灵活，且大部分是干作业，易于各工种交叉作业和现场施工管理。
（4）钢结构加层工程施工速度快、工期短，便于业主尽早投入使用，创造效益。
（5）钢结构加层可以做到新老建筑物外侧统一装修，保证加层建筑立面风格与原有立面一致，与周围环境协调。
2.钢结构房屋加层改造的对象
在选择改造对象时，更应着重于其安全性设计，满足下列条件的房屋可进行改造：
（1）经综合技术经济分析，加层改造房屋的造价低于新建房屋造价。
（2）3-4层砖混结构或混合结构房屋。
（3）房屋结构状态良好，未因基础不均匀下沉、地震和其他人为因素引起裂缝。
（4）加层改造后房屋高度，应满足房屋对日照的要求。
（5）需要进行加固或抗震加固的房屋，应结合旧房加固改造进行加层设计。
轻钢加层技术即利用轻型钢结构在设计房屋的顶层增加楼层。目前，国内对砖混结构、混凝土框架结构等采用轻钢加层的设计进行了多方面的研究，主要从结构方案、抗震设计、地震作用影响等方面进行研究。
（1）底部剪力放大系数计算法，即考虑鞭稍效应，按底部剪力计算出的地震力乘以放大系数β，这种计算按直线振动忽略振型组合，计算出的结果存在较大误差。
（2）振型分解反应谱法，计算是采用集中质量法，对结构进行离散化，整个结构考虑前2-3个振型计算，该方法较全面考虑了结构的动力特性、地面加速度作用、近、远震等因素，与底部剪力法比较有较高的计算精度，为满足工程设计精度提供了参考；加层结构方案分为平面结构和空间结构，平面结构有门式刚架和平面排架等结构形式，空间结构有钢框架等结构形式。目前对于砌体结构的加层结构形式，对门式刚架这种结构形式研究的较多。
轻钢加层可以有效地减少加层对下部结构带来的地震作用效应。但值得注意的是：加层部分与下部结构的质量和刚度有很大突变，产生了较为明显的局部振动（鞭梢效应现象）。因此采用底部剪力法进行设计时，一般可将计算得到的水平地震力乘以动力放大系数β，其取值范围2.0～2.5。
轻钢加层房屋阻尼的确定及其对地震反应的影响：许多地震观测资料表明，当建筑物阻尼较小时，阻尼的变化，甚至是很微小的变化，都会引起地震反应谱较大的变化。阻尼越小，地震反应谱值越大；阻尼愈大，地震反应谱值愈小。
轻钢结构直接加层，上部加层结构采用轻钢结构，其阻尼比ξ=0.02左右甚至更小，而原结构一般为钢筋混凝土结构或砌体结构、对于一般常用的钢筋混凝土结构，其阻尼比ξ=0.05左右；而对于多层砌体结构，其阻尼比ξ=0.06左右，但两者的地震反应谱曲线相差不大，所以我国抗震规范中偏于安全地采用阻尼比ξ=0.05的地震加速度反应谱曲线。因而轻钢加层后房屋总体阻尼比应在0.02和0.05之间。而此阻尼比范围内地震反应谱曲线变化较大。我国抗震规范中的地震反应谱曲线仅适用于阻尼比为0.05的结构，因而在进行轻钢结构直接加层房屋的抗震计算时，需考虑阻尼的影响，应对抗震规范中的地震反应谱进行相应的修正，使计算结果更精确、更接近实际。工程实例计算分析表明，加层部分阻尼的影响使其所受的水平地震剪力增大，因而在加层房屋进行抗震计算时，阻尼的修正是很必要的。在原结构不变的情况下，加层部分层数愈多，则整个加层房屋的阻尼比愈小，加层部分底部所受水平地震剪力愈大。
轻钢加层在应用中存在优点很多，但它在具体工程中仍然存在不少问题。
（1）加层前未对旧有结构进行安全鉴定。
虽然轻钢结构与传统的混凝土结构和砖混结构相比较，在自重上有很大的降低，但仍具有较大的质量。当前许多人认为只要是轻钢结构，就可以随便加层，这种观点是错误的，导致的后果也是严重的。
原有建筑物在其使用寿命内由于地震、湿度、风力、日照、雨水及各种有害介质的侵蚀影响，不同程度地降低了建筑物的安全度。在确定增层方案前，首先要弄清该建筑物的增层可行性程度，要对建筑物做全面的安全鉴定，包括对建筑的地基承载力和承重构件的验算。一个建筑物能否加层，能加几层，关键取决于该建筑物是否有加层的潜力，潜力究竟有多大。应由专业人员在对原设计进行审校验算，并详细检查鉴定该建筑物的使用现状基础上，经过全面的鉴定与综合分析，认为确有可能时，方可加层。
（2）在地震区采用钢结构直接加层这种结构形式还缺乏足够的参考资料。
目前国内的研究工作，主要以具体的工程实例为背景，由于现行《建筑抗震鉴定标准》（GB50023-95）考虑到房屋加层的情况比较复杂，对此问题未做明文规定，仅在条文说明中做了简要说明，致使地震区房屋加层的抗震设计和鉴定至今仍无章可循，各地在进行房屋加层设计时所采用的标准很不一致，没有系统的此类建筑的地震资料及试验资料可供参考，而且抗震设计规范中对该体系也无明确规定，在地震区采用这种结构方案缺乏可靠的设计根据，因此，需要在大量进行计算分析和理论分析的基础上找到此类结构设计上存在的共性和特点以供设计者参考。
【参考文献】
[1]王燕，李金成.轻钢增层结构的研究与应用.青岛建筑工程学院学报，1998，19（3）：10-12.
钢结构房屋范文6
关键词：结构设计；应用；建设
1 发展概况
1.1 国外发展状况
早期，国外门式刚架轻钢结构主要用于建造私人汽车库等简易房屋。二战中，一些拆装方便的轻钢结构建筑用于营房和车库。随着材料的发展，色彩丰富且适应性强的彩色钢板的出现，H型钢和冷弯型钢的问世，极大地推动了门式刚架轻钢结构的发展，其作为一种特殊商品用于国外建筑中。在美国，非居住单层建筑中50%以上为门式刚架轻钢结构体系，在英国则达到了60%以上。日本新建的1～4层建筑，也多采用了门式刚架轻钢结构。
1.2 国内发展状况
三十多年前，为援外工程和三线建设的需要，我国对门式刚架轻型钢结构进行了试验研究，并在广东韶关塑料厂工程中进行了试点。前，原建工部北京工业建筑设计院参考当时美国和英国资料，编制了一套门式刚架通用设计图集，跨度分别为12m、15m、18m，分单跨和双跨，可配2t悬挂吊车。但当时围护结构的材料只有石棉水泥瓦，属轻屋面材料。期间，由于国内钢材供应紧张，门式刚架轻钢结构发展比较缓慢。改革开放以来，外国轻钢结构公司纷纷进入中国市场。进入八十年代后，在深圳等沿海地区的建设中，也从国外引进了大量的门式刚架轻型钢结构房屋，主要用于厂房、车间、样板房等，跨度以21～24m居多，这些房屋具有协调的色彩，搭配上铝合金门窗，使建筑物极具现代风格。1994年建设部根据我国经济建设的需要，将“轻型钢结构门式刚架”作为“快速房屋体系”课题之一，列入新技术新产品开发项目，由北京华洋建设开发有限公司承担，建设部长沙建筑机械研究院协作，在长沙中联公司混凝土机械厂房工程中进行了试点，为门式刚架轻钢结构的销售、设计、制作、安装等积累了经验。为了适应门式刚架结构发展的需要，由中国建筑金属结构协会，建筑钢结构委员会，中国建筑标准设计研究所等单位主编的《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》于1998年9月16日开始执行，该规程的编写，较广泛地研究了国外的资料，较多地吸收了国外成热的经验，为门式刚架轻钢结构提供了技术基础。
2 门式刚架轻钢结构的主要组成部分
承重结构多采用三块钢板焊接工字型组合截面组成的门式轻钢刚架，檩条和墙梁为冷弯z型钢或冷弯内卷边槽钢，楼面采用压型钢板——混凝土楼板组合楼盖，墙面及屋面采用彩色压型钢板，压型铝板或压型复台板，保温材料采用岩棉、矿棉和超细玻璃棉等。
3 门式刚架轻钢结构的主要特点
（1）产品新颖别致，时代感强，具有系列化、标准化、工厂化现代生产规模，从围护结构到承重结构都可形成系列。
（2）工期短，5000～10000m的单层房屋从签订合同到建成一般只需3个月左右，可以缩短工期，早日投入使用加快投资回收。
（3）内部空旷，结构新颖。在商业建筑中可减少吊顶等装修造价，还能满足大跨度的要求。
（4）重量轻，门式刚架轻钢结构的重量是混凝土结构的1/8～1/10，是普通钢结构的1/2～1/3。因而可降低地基基础造价，减小地震作用的影响。
4 门式刚架轻钢结构的应用
（1）单层工业厂房，门式刚架轻钢结构因其重量轻，跨度大，易于组合，是建造单层厂房的优选结构形式，厂房内可设5t以下悬挂吊车或起重量小于20t的中轻级工作制吊车。
（2）单层仓储建筑，采用门式刚架轻型结构外形美观，库内空间大，施工周期短，改建或转型容易。因此，可广泛用于码头仓库，商品仓库及工厂各种库房。
（3）商业建筑，随着城乡经济繁荣，各种商业建筑，如超级市场、贸易中心、农贸市场等都要求建筑物跨度大，视野开阔，门式刚架结构是合理的结构形式之一。
5 门式刚架轻钢结构的设计
5.1 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。门式钢架一般符合此条件，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”。有女儿墙或者高低跨屋面时，在靠近女儿墙处及高低跨交接处的低跨局部屋面，其雪荷载为平屋面雪荷载的两倍，此处檩条设计时应注意。
5.2 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，等于是验算了跨中垂度。跨中垂度反映屋面竖向刚度，刚度太小竖向变形就大。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。
5.3 钢柱换混凝土柱
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混凝土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，的确是有用混凝土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、抗冲切的性能很差，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混凝土柱，而梁截面不变。应当指出，混凝土柱加钢梁作成排架是可以的，但将刚架的钢柱换成混凝土柱，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。
5.4 檩条计算不安全
檩条计算问题较大。檩条是冷弯薄壁构件，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，不能像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”。
6 发展门式轻相结构应注意的几个问题
（1）门式刚架轻钢结构是技术相对密集的领域，从理论分析，结构设计到制作安装都需要较高的技术水平，因而应加强有关企业的管理，以提高生产效率和保证产品质量，特别是制作企业的管理，更为重要。
（7）积极开展门式刚架轻钢结构有关项目的研究工程。
