1.Pre-engineered metal building system是建筑行業(yè)內(nèi)一個(gè)高度發(fā)達(dá)的部門,，是從二次世界大戰(zhàn)時(shí)起源的,，很多細(xì)節(jié)已經(jīng)研發(fā)得完美無(wú)缺，多一點(diǎn)嫌多,，少一點(diǎn)嫌少,。不過(guò)引進(jìn)相關(guān)技術(shù)并本地化，轉(zhuǎn)為簡(jiǎn)體中文版本的時(shí)候,，特別要小心,，不要變了味；
2.鋼結(jié)構(gòu)過(guò)重的原因往往是由于以往工程經(jīng)驗(yàn)導(dǎo)致(象故宮的金鑾殿的大柱一樣,，采用的是經(jīng)驗(yàn)斷面),，雖然通用結(jié)構(gòu)分析軟件會(huì)給你一個(gè)0.000幾的UNITY CHECK RATIO，但是由于CAD軟件及制造工藝的限制,，你會(huì)無(wú)從下手改善,；
3.輕鋼結(jié)構(gòu)這個(gè)描述雖然中國(guó)大陸幾十年來(lái)較為通用，但仍然是不確切不科學(xué)的,，建議淘汰,。改為低層鋼結(jié)構(gòu)，高層鋼結(jié)構(gòu)似更為妥當(dāng),；
4.實(shí)際上,，采用目前的主流技術(shù)后，低層鋼結(jié)構(gòu),，住宅鋼結(jié)構(gòu),，多層鋼結(jié)構(gòu)，高層鋼結(jié)構(gòu),，超高層鋼結(jié)構(gòu),，鋼結(jié)構(gòu)電廠，鋼結(jié)構(gòu)橋梁,，鋼結(jié)構(gòu)鐵塔,，鋼結(jié)構(gòu)海洋鉆井平臺(tái)，...經(jīng)過(guò)優(yōu)化都會(huì)比教科書(shū)上寫(xiě)的較為詳細(xì),；
5.目前簡(jiǎn)體中文版本的鋼結(jié)構(gòu)教科書(shū)老化比較嚴(yán)重,，建議響應(yīng)朱榮基的號(hào)召，在高等院校廣泛采用英文版本教科書(shū),；
6.學(xué)習(xí)的時(shí)候請(qǐng)注意如下幾點(diǎn)：
1.盡量采用變截面剛架(帶隅撐),，剛架連結(jié)采用端板，截面高度經(jīng)過(guò)適當(dāng)優(yōu)化,，盡量多考慮制造運(yùn)輸安裝的便利性,；
2.盡量采用兩端鉸接的搖擺柱，中柱太高時(shí)改為方管,；
3.柱底盡量鉸接,；
4.支撐盡量采用Tension Only Rod；
5.檁條盡量采用Z型,，連續(xù)跨,，必要時(shí)支座處尚可加強(qiáng)(多伸出來(lái)一點(diǎn)就可以了)；
6.檁條盡量標(biāo)準(zhǔn)化,；
7.收邊泛水盡量標(biāo)準(zhǔn)化,；
8.建筑柱網(wǎng)要考慮模數(shù)化，控制線位于次結(jié)構(gòu)外沿,；
9.屋架檁條拉桿目的是為了風(fēng)吸力作用下反彎時(shí)下翼緣失穩(wěn),；
10.墻架檁條與彩色鋼板協(xié)同作用，一般拉桿是沒(méi)有必要的,，施工時(shí)需加木方臨時(shí)支撐,，端墻檁條必要試可以加小拉條(偏鋼),；
11.盡量少在墻架上開(kāi)孔，屋面采光板比墻面窗幅采光效率要高很多很多,；
12.屋面鋼板盡量采用Structural Standing Seam Metal Roof;
13.屋面密封不要用硅膠,；
14.夾層梁柱穩(wěn)定由主剛架保證；
二.鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單步驟和設(shè)計(jì)思路
（一）判斷結(jié)構(gòu)是否適合用鋼結(jié)構(gòu)
鋼結(jié)構(gòu)通常用于高層,、大跨度,、體型復(fù)雜、荷載或吊車起重量大,、有較大振動(dòng),、高溫車間、密封性要求高,、要求能活動(dòng)或經(jīng)常裝拆的結(jié)構(gòu),。直觀的說(shuō)：大廈、體育館,、歌劇院,、大橋、電視塔,、倉(cāng)棚,、工廠、住宅和臨時(shí)建筑等,。這是和鋼結(jié)構(gòu)自身的特點(diǎn)相一致的,。
（二）結(jié)構(gòu)選型與結(jié)構(gòu)布置
此處僅簡(jiǎn)單介紹。 詳請(qǐng)參考相關(guān)專業(yè)書(shū)籍,。由于結(jié)構(gòu)選型涉及廣泛,做結(jié)構(gòu)選型及布置應(yīng)該在經(jīng)驗(yàn)豐富的工程師指導(dǎo)下進(jìn)行,。
在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的整個(gè)過(guò)程中都應(yīng)該被強(qiáng)調(diào)的是“概念設(shè)計(jì)”,它在結(jié)構(gòu)選型與布置階段尤其重要。對(duì)一些難以作出精確理性分析或規(guī)范未規(guī)定的問(wèn)題,，可依據(jù)從整體結(jié)構(gòu)體系與分體系之間的力學(xué)關(guān)系,、破壞機(jī)理、震害,、試驗(yàn)現(xiàn)象和工程經(jīng)驗(yàn)所獲得的設(shè)計(jì)思想,，從全局的角度來(lái)確定控制結(jié)構(gòu)的布置及細(xì)部措施。運(yùn)用概念設(shè)計(jì)可以在早期迅速,、有效地進(jìn)行構(gòu)思,、比較與選擇。所得結(jié)構(gòu)方案往往易于手算,、概念清晰,、定性正確，并可避免結(jié)構(gòu)分析階段不必要的繁瑣運(yùn)算。同時(shí),，它也是判斷計(jì)算機(jī)內(nèi)力分析輸出數(shù)據(jù)可靠與否的主要依據(jù),。
林同炎教授在《結(jié)構(gòu)概念和體系》一書(shū)中介紹了用整體概念來(lái)規(guī)劃結(jié)構(gòu)方案的方法，以及結(jié)構(gòu)總體系和個(gè)分體系間的相互力學(xué)關(guān)系和簡(jiǎn)化近似設(shè)計(jì)方法,。[20]
鋼結(jié)構(gòu)通常有框架,、平面(木行)架、網(wǎng)架（殼）,、索膜、輕鋼,、塔桅等結(jié)構(gòu)型式,。
其理論與技術(shù)大都成熟。亦有部分難題沒(méi)有解決,或沒(méi)有簡(jiǎn)單實(shí)用的設(shè)計(jì)方法,，比如網(wǎng)殼的穩(wěn)定等,。
結(jié)構(gòu)選型時(shí)，應(yīng)考慮它們不同的特點(diǎn),。在輕鋼工業(yè)廠房中,，當(dāng)有較大懸掛荷載或移動(dòng)荷載，就可考慮放棄門式剛架而采用網(wǎng)架,?；狙捍蟮牡貐^(qū)，屋面曲線應(yīng)有利于積雪滑落（切線50度內(nèi)需考慮雪載 ）,，如亞?wèn)|水泥廠石灰石倉(cāng)棚采用三心圓網(wǎng)殼,。總雪載釋放近一半,。降雨量大的地區(qū)相似考慮,。建筑允許時(shí)，在框架中布置支撐會(huì)比簡(jiǎn)單的節(jié)點(diǎn)剛接的框架有更好的經(jīng)濟(jì)性,。而屋面覆蓋跨度較大的建筑中,，可選擇構(gòu)件受拉為主的懸索或索膜結(jié)構(gòu)體系。高層鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,，常采用鋼混凝土組合結(jié)構(gòu),，在地震烈度高或很不規(guī)則的高層中，不應(yīng)單純?yōu)榱私?jīng)濟(jì)去選擇不利抗震的核心筒加外框的形式,。宜選擇周邊巨型src柱,，核心為支撐框架的結(jié)構(gòu)體系。我國(guó)半數(shù)以上的此類高層為前者,。對(duì)抗震不利,。[19]
結(jié)構(gòu)的布置要根據(jù)體系特征,荷載分布情況及性質(zhì)等綜合考慮。一般的說(shuō)要?jiǎng)偠染鶆颉ＡW(xué)模型清晰,。盡可能限制大荷載或移動(dòng)荷載的影響范圍,使其以最直接的線路傳遞到基礎(chǔ),。 柱間抗側(cè)支撐的分布應(yīng)均勻。其形心要盡量靠近側(cè)向力(風(fēng)震)的作用線,。 否則應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn),。 結(jié)構(gòu)的抗側(cè)應(yīng)有多道防線。 比如有支撐框架結(jié)構(gòu),柱子至少應(yīng)能單獨(dú)承受1/4的總水平力,。
框架結(jié)構(gòu)的樓層平面次梁的布置,有時(shí)可以調(diào)整其荷載傳遞方向以滿足不同的要求,。通常為了減小截面沿短向布置次梁，但是這會(huì)使主梁截面加大,，減少了樓層凈高,頂層邊柱也有時(shí)會(huì)吃不消,，此時(shí)把次梁支撐在較短的主梁上可以犧牲次梁保住主梁和柱子。
（三）預(yù)估截面
結(jié)構(gòu)布置結(jié)束后,，需對(duì)構(gòu)件截面作初步估算,。主要是梁柱和支撐等的斷面形狀與尺寸的假定。
鋼梁可選擇槽鋼,、軋制或焊接h型鋼截面等,。根據(jù)荷載與支座情況，其截面高度通常在跨度的1/20～1/50之間選擇,。翼緣寬度根據(jù)梁間側(cè)向支撐的間距按l/b限值確定時(shí),，可回避鋼梁的整體穩(wěn)定的復(fù)雜計(jì)算，這種方法很受歡迎,。 確定了截面高度和翼緣寬度后,，其板件厚度可按規(guī)范中局部穩(wěn)定的構(gòu)造規(guī)定預(yù)估。
柱截面按長(zhǎng)細(xì)比預(yù)估,。 通常50<λ<150, 簡(jiǎn)單選擇值在100附近,。根據(jù)軸心受壓、雙向受彎或單向受彎的不同,可選擇鋼管或h型鋼截面等,。
初學(xué)者需注意,，對(duì)應(yīng)不同的結(jié)構(gòu),，規(guī)范中對(duì)截面的構(gòu)造要求有很大的不同,。 如鋼結(jié)構(gòu)所特有的組成構(gòu)件的板件的局部穩(wěn)定問(wèn)題。在普鋼規(guī)范和輕鋼規(guī)范中的限值有很大的區(qū)別,。
除此之外,，構(gòu)件截面形式的選擇沒(méi)有固定的要求，結(jié)構(gòu)工程師應(yīng)該根據(jù)構(gòu)件的受力情況,，合理的選擇安全經(jīng)濟(jì)美觀的截面,。
（四）結(jié)構(gòu)分析
目前鋼結(jié)構(gòu)實(shí)際設(shè)計(jì)中,結(jié)構(gòu)分析通常為線彈性分析,條件允許時(shí)考慮p－Δ,p－δ,。
新近的一些有限元軟件可以部分考慮幾何非線性及鋼材的彈塑性能。這為更精確的分析結(jié)構(gòu)提供了條件,。并不是所有的結(jié)構(gòu)都需要使用軟件:
典型結(jié)構(gòu)可查力學(xué)手冊(cè)之類的工具書(shū)直接獲得內(nèi)力和變形,。
簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)通過(guò)手算進(jìn)行分析,。
復(fù)雜結(jié)構(gòu)才需要建模運(yùn)行程序并做詳細(xì)的結(jié)構(gòu)分析,。
（五）工程判定
要正確使用結(jié)構(gòu)軟件，還應(yīng)對(duì)其輸出結(jié)果的做“工程判定”,。比如，評(píng)估各向周期,、總剪力,、變形特征等。根據(jù)“工程判定”選擇修改模型重新分析,還是修正計(jì)算結(jié)果,。
不同的軟件會(huì)有不同的適用條件,。初學(xué)者應(yīng)充分明了。此外,工程設(shè)計(jì)中的計(jì)算和精確的力學(xué)計(jì)算本身常有一定距離, 為了獲得實(shí)用的設(shè)計(jì)方法,有時(shí)會(huì)用誤差較大的假定, 但對(duì)這種誤差, 會(huì)通過(guò)"適用條件,、概念及構(gòu)造"的方式來(lái)保證結(jié)構(gòu)的安全,。 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,“適用條件、概念及構(gòu)造”是比定量計(jì)算更重要的內(nèi)容,。
工程師們不應(yīng)該過(guò)分信任與依賴結(jié)構(gòu)軟件,。美國(guó)一位學(xué)者曾警告說(shuō)：“誤用計(jì)算機(jī)造成結(jié)構(gòu)破壞而引起災(zāi)難只是一個(gè)時(shí)間的問(wèn)題?！?
注重概念設(shè)計(jì)和工程判定是避免這種工程災(zāi)難的方法,。
（六）構(gòu)件設(shè)計(jì)
構(gòu)件的設(shè)計(jì)首先是材料的選擇。 比較常用的是q235(類似a3)和q345(類似16mn),。通常主結(jié)構(gòu)使用單一鋼種以便于工程管理,。 經(jīng)濟(jì)考慮,也可以選擇不同強(qiáng)度鋼材的組合截面。 當(dāng)強(qiáng)度起控制作用時(shí),可選擇q345; 穩(wěn)定控制時(shí),宜使用q235,。
構(gòu)件設(shè)計(jì)中,現(xiàn)行規(guī)范使用的是彈塑性的方法來(lái)驗(yàn)算截面,。這和結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算的彈性方法并不匹配。
當(dāng)前的結(jié)構(gòu)軟件,都提供截面驗(yàn)算的后處理功能,。由于程序技術(shù)的進(jìn)步,一些軟件可以將驗(yàn)算時(shí)不通過(guò)的構(gòu)件,，從給定的截面庫(kù)里選擇加大一級(jí)。并自動(dòng)重新分析驗(yàn)算，直至通過(guò),，如sap2000等,。這是常說(shuō)的截面優(yōu)化設(shè)計(jì)功能之一。它減少了結(jié)構(gòu)師的很多工作量,。 但是,，初學(xué)鋼至少應(yīng)注意兩點(diǎn)：
1、軟件在做構(gòu)件(主要是柱)的截面驗(yàn)算時(shí),計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)的取定有時(shí)會(huì)不符合規(guī)范的規(guī)定,。目前所有的程序都不能完全解決這個(gè)問(wèn)題,。所以,尤其對(duì)于節(jié)點(diǎn)連接情況復(fù)雜或變截面的構(gòu)件,結(jié)構(gòu)師應(yīng)該逐個(gè)檢查。
2,、當(dāng)上面第(三)條中預(yù)估的截面不滿足時(shí),，加大截面應(yīng)該分兩種情況區(qū)別對(duì)待。
(1) 強(qiáng)度不滿足,通常加大組成截面的板件厚度,，其中,抗彎不滿足加大翼緣厚度,，抗剪不滿足加大腹板厚度。
(2) 變形超限,，通常不應(yīng)加大板件厚度,，而應(yīng)考慮加大截面的高度，否則,，會(huì)很不經(jīng)濟(jì),。
使用軟件的前述自動(dòng)加大截面的優(yōu)化設(shè)計(jì)功能，很難考慮上述強(qiáng)度與剛度的區(qū)分,，實(shí)際上,，常常并不合適。
（七）節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)
連接節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)是鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中重要的內(nèi)容之一,。在結(jié)構(gòu)分析前,就應(yīng)該對(duì)節(jié)點(diǎn)的形式有充分思考與確定,。常常出現(xiàn)的一種情況是,最終設(shè)計(jì)的節(jié)點(diǎn)與結(jié)構(gòu)分析模型中使用的形式不完全一致,這必須避免。 按傳力特性不同,節(jié)點(diǎn)分剛接,鉸接和半剛接,。 初學(xué)者宜選擇可以簡(jiǎn)單定量分析的前兩者,。常用的參考書(shū)[2]有豐富的推薦的節(jié)點(diǎn)做法及計(jì)算公式。
連接的不同對(duì)結(jié)構(gòu)影響甚大,。比如,有的剛接節(jié)點(diǎn)雖然承受彎矩沒(méi)有問(wèn)題,但會(huì)產(chǎn)生較大轉(zhuǎn)動(dòng), 不符合結(jié)構(gòu)分析中的假定,。 會(huì)導(dǎo)致實(shí)際工程變形大于計(jì)算數(shù)據(jù)等的不利結(jié)果。
連接節(jié)點(diǎn)有等強(qiáng)設(shè)計(jì)和實(shí)際受力設(shè)計(jì)兩種常用的方法, 初學(xué)者可偏安全選用前者,。設(shè)計(jì)手冊(cè)[2]中通常有焊縫及螺栓連接的表格等供設(shè)計(jì)者查用,比較方便,。 也可以使用結(jié)構(gòu)軟件的后處理部分來(lái)自動(dòng)完成。
具體設(shè)計(jì)主要包括以下內(nèi)容:
1,、焊接: 對(duì)焊接焊縫的尺寸及形式等,規(guī)范有強(qiáng)制規(guī)定,應(yīng)嚴(yán)格遵守,。 焊條的選用應(yīng)和被連接金屬材質(zhì)適應(yīng),。e43對(duì)應(yīng)q235,e50對(duì)應(yīng)q345。 q235與q345連接時(shí),應(yīng)該選擇低強(qiáng)度的e43,而不是e50,。
焊接設(shè)計(jì)中不得任意加大焊縫,。 焊縫的重心應(yīng)盡量與被連接構(gòu)件重心接近。其他詳細(xì)內(nèi)容可查規(guī)范關(guān)于焊縫構(gòu)造方面的規(guī)定,。
2,、栓接:
鉚接形式,在建筑工程中，現(xiàn)已很少采用,。
普通螺栓抗剪性能差, 可在次要結(jié)構(gòu)部位使用,。
高強(qiáng)螺栓,使用日益廣泛。常用8.8s和10.9s兩個(gè)強(qiáng)度等級(jí),。根據(jù)受力特點(diǎn)分承壓型和摩擦型,。兩者計(jì)算方法不同。高強(qiáng)螺栓最小規(guī)格m12,。 常用m16～m30,。 超大規(guī)格的螺栓性能不穩(wěn)定,設(shè)計(jì)中應(yīng)慎重使用。
自攻螺絲用于板材與薄壁型鋼間的次要連接,。 國(guó)外在低層墻板式住宅中,也常用于主結(jié)構(gòu)的連接,。
3、連接板: 可簡(jiǎn)單取其厚度為梁腹板厚度加4mm,。 然后驗(yàn)算凈截面抗剪等。
4,、梁腹板: 應(yīng)驗(yàn)算栓孔處腹板的凈截面抗剪,。承壓型高強(qiáng)螺栓連接還需驗(yàn)算孔壁局部承壓。
5,、節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)必須考慮安裝螺栓,、現(xiàn)場(chǎng)焊接等的施工空間及構(gòu)件吊裝順序等。構(gòu)件運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)無(wú)法安裝是初學(xué)者長(zhǎng)犯的錯(cuò)誤,。此外,，還應(yīng)盡可能使工人能方便的進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)定位與臨時(shí)固定。
6,、節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)還應(yīng)考慮制造廠的工藝水平,。 比如鋼管連接節(jié)點(diǎn)的相貫線的切口需要數(shù)控機(jī)床等設(shè)備才能完成。
（八）圖紙編制
鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)出圖分設(shè)計(jì)圖和施工詳圖兩階段,，設(shè)計(jì)圖為設(shè)計(jì)單位提供,，施工詳圖通常由鋼結(jié)構(gòu)制造公司根據(jù)設(shè)計(jì)圖編制，有時(shí)也會(huì)由設(shè)計(jì)單位代為編制,。由于近年鋼結(jié)構(gòu)項(xiàng)目增多和設(shè)計(jì)院鋼結(jié)構(gòu)工程師缺乏的矛盾,，有設(shè)計(jì)能力的鋼結(jié)構(gòu)公司參與設(shè)計(jì)圖編制的情況也很普遍,。
1、設(shè)計(jì)圖: 是提供制造廠編制施工詳圖的依據(jù),。 深度及內(nèi)容應(yīng)完整但不冗余,。 在設(shè)計(jì)圖中,對(duì)于設(shè)計(jì)依據(jù)、荷載資料（包括地震作用）,、技術(shù)數(shù)據(jù),、材料選用及材質(zhì)要求、設(shè)計(jì)要求（包括制造和安裝,、焊縫質(zhì)量檢驗(yàn)的等級(jí),、涂裝及運(yùn)輸?shù)龋⒔Y(jié)構(gòu)布置,、構(gòu)件截面選用以及結(jié)構(gòu)的主要節(jié)點(diǎn)構(gòu)造等均應(yīng)表示清楚,，以利于施工詳圖的順利編制，并能正確體現(xiàn)設(shè)計(jì)的意圖,。主要材料應(yīng)列表表示,。
2、施工詳圖:又稱加工圖或放樣圖等,。深度須能滿足車間直接制造加工,。不完全相同的另構(gòu)件單元須單獨(dú)繪制表達(dá)，并應(yīng)附有詳盡的材料表,。
設(shè)計(jì)圖及施工詳圖的內(nèi)容表達(dá)方法及出圖深度的控制,，目前比較混亂，各個(gè)設(shè)計(jì)單位之間及其與鋼結(jié)構(gòu)公司之間不盡相同,。初學(xué)者可參考他人的優(yōu)秀設(shè)計(jì)并參考相關(guān)的工具書(shū)[3],，并依據(jù)規(guī)范規(guī)定編制。
三.門式剛架工程中一些技術(shù)問(wèn)題的探討
（一）檁條在向上風(fēng)吸力下的下翼緣失穩(wěn)
1.問(wèn)題的提出
鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范及手冊(cè)的檁條規(guī)定都未考慮風(fēng)向上的下翼緣失穩(wěn),，拉條都是按圖1布置的,，當(dāng)時(shí)屋面還未采用彩鋼板屋面，坡度比較大,，屋面比較重,，拉條主要是平衡屋面荷載的水平力和對(duì)彎曲中心的扭轉(zhuǎn)，拉條也只要求在屋檐加水平支撐拉住,。目前,，屋面已很輕很平，幾次風(fēng)災(zāi)中都有屋面被掀起,，有一些是由于受風(fēng)吸力作用檁條下翼緣失穩(wěn)而引起的,，因此應(yīng)引起關(guān)注。
2.屋面的蒙皮作用
對(duì)檁條在風(fēng)吸力作用下的下翼緣失穩(wěn)的驗(yàn)算,，薄壁型鋼規(guī)范是不考慮屋面蒙皮作用,，計(jì)算結(jié)果很不經(jīng)濟(jì),。屋面蒙皮作用國(guó)內(nèi)外都在研究。蒙皮作用會(huì)提高門式剛架的承載力,。如波蘭做的雙層網(wǎng)架(12m×12m,，24m×24m)的足尺試驗(yàn)，屋面波形板蒙皮作用可提高上弦承載力10%,，提高下弦,、腹桿承載力6%，對(duì)門式剛架承載力將會(huì)有更大的提高,。但國(guó)外研究表明,，準(zhǔn)確計(jì)算蒙皮作用是不易的，計(jì)算參數(shù)對(duì)結(jié)構(gòu)的形式和構(gòu)造細(xì)部很敏感,，必須進(jìn)行足尺結(jié)構(gòu)試驗(yàn)才能確定這些參數(shù),。屋面蒙皮作用對(duì)檁條下翼緣失穩(wěn)承載力影響很大，國(guó)外正致力于考慮在檁條下翼緣失穩(wěn)時(shí)利用屋面蒙皮作用,，但計(jì)算公式還不成熟,。
彩板屋面蒙皮的抗剪能力對(duì)檁條上翼緣提供側(cè)向支撐是不成問(wèn)題的。根據(jù)試驗(yàn),，只有當(dāng)屋面抗剪能力Q值小時(shí)才會(huì)因Q增加而增加檁條下翼緣的失穩(wěn)承載力,；而Q值達(dá)一定數(shù)值后，Q值增加不會(huì)使檁條承載力有明顯變化,，屋面抗剪能力一般能達(dá)到此要求,。因此屋面蒙皮作用對(duì)檁條下翼緣扭轉(zhuǎn)失穩(wěn)的約束是影響檁條承載力的重要因素。
另外,，屋面蒙皮作用也可用于門式剛架的平面外穩(wěn)50定,，即平面外穩(wěn)定計(jì)算時(shí)，其平面外支點(diǎn)可以采用檁條之間距,，而不是采用水平支撐的間距，由于此假定不同,，各種程序會(huì)有不同的計(jì)算結(jié)果,。墻板的蒙皮作用也是討論的問(wèn)題，國(guó)外設(shè)計(jì)墻擦不考慮自重,，不設(shè)拉條,，比較簡(jiǎn)單，應(yīng)該說(shuō)墻體蒙皮作用是可以考慮的,，但絕不能省去柱間支撐,，而且不宜采用圓鋼。
3.計(jì)算理論
關(guān)于檁條翼緣失穩(wěn)的計(jì)算理論模型,，國(guó)外主要有二種,，一種是有限元法,；另一種是將屋面板和受拉翼緣及部分腹板簡(jiǎn)化為彈性地基，剩余的檁條腹板及受壓翼緣被簡(jiǎn)化為支撐在彈性地基上的壓彎構(gòu)件,。國(guó)內(nèi)門式剛架規(guī)程也是采用歐洲規(guī)范EC3-ENV-996規(guī)定的彈性地基的經(jīng)典模型,。目前，考慮風(fēng)的吸力作用,，檁條下翼緣穩(wěn)定設(shè)計(jì)的方法有四種：
(1)按照薄壁型鋼規(guī)范計(jì)算,，由于該規(guī)范未考慮屋面蒙皮作用，因此計(jì)算結(jié)果很保守,，不適用,。
(2)參考BHP、奧多Strimat公司的檁條設(shè)計(jì)手冊(cè),，這些手冊(cè)基本一樣,，承載力用W01表達(dá)，其中下角0表示風(fēng)向上,，1是中間一個(gè)支點(diǎn),，二個(gè)支點(diǎn)即以W02表達(dá)，承載力為標(biāo)準(zhǔn)荷載,，考慮了屋面蒙皮作用心這些澳大利亞設(shè)計(jì)手冊(cè)均是計(jì)算與試驗(yàn)的結(jié)果,，又經(jīng)國(guó)外工程應(yīng)用，我認(rèn)為是可以參考的,。
(3)按澳大利亞AS/NZS4600：1996規(guī)范計(jì)算,，由于本規(guī)范在國(guó)內(nèi)無(wú)法律效應(yīng)，很不普及也難以應(yīng)用,。
(4)門式剛架規(guī)程是按照歐洲規(guī)范EC3-ENV-1996規(guī)定的,，也考慮了屋面蒙皮作用，假定為彈性地基的典型模型,，又具有法律效應(yīng),，比較合理，應(yīng)該采用,。但我們對(duì)照ENV1993-1-2：1996/AC提出以下問(wèn)題,，有些檁條計(jì)算程序也存在這些問(wèn)題。
①規(guī)程[1]附錄E中規(guī)定Ct1=130n是有特定條件的,，根據(jù)文獻(xiàn)[2],，只有在b =55~57，螺釘3~4個(gè)/m,，而連接件(即板與檁條連接件)間距e =2br,，屋面與檁條的連接剛度又因采用的隔熱材料而削弱時(shí)，公式才適用,。如果情況發(fā)生改變應(yīng)按照etl=C100(b/100)來(lái)修正,，C100取值參考表1,。這里，b為屋面板翼緣寬度,，br為波距(最大為185mm),，螺釘直徑￠=6.3mrn，面板厚≥0.66mm,。
②對(duì)失穩(wěn)承載力影響最大的還是計(jì)算長(zhǎng)度,。根據(jù)文獻(xiàn)[2]，門式剛架規(guī)程中計(jì)算長(zhǎng)度ey為拉條之間距離,，應(yīng)改為檁條自由翼緣承受壓應(yīng)力之長(zhǎng)度,，對(duì)于簡(jiǎn)支模條來(lái)說(shuō)等于跨長(zhǎng)l。這兩種說(shuō)法對(duì)模條失穩(wěn)承載力影響十分大,，ey=l時(shí),，門式剛架規(guī)程中針對(duì)拉條對(duì)檁條下翼緣失穩(wěn)公式考慮屋面扭轉(zhuǎn)約束的作用非常小，而從其他理論分析以及BHP設(shè)計(jì)手冊(cè)和試驗(yàn)可知,，拉條作用非常大,。我們參考澳大利亞規(guī)范中的檁條計(jì)算，其ey 也是取拉條之間的距離,。因此我們認(rèn)為ey用拉條之間距離是合理的,。
扭轉(zhuǎn)系數(shù)C100 表1
連接件間距e
C100（N··m/m）
btmax（mm）
e=br
e=2br
2 600
1 700
40
40
注:表中考慮有隔熱層
③規(guī)程CECS102：98關(guān)于抗扭彈簧剛度Ct的式（E.0.4-1）來(lái)自ENV1993-1-3：1996，存在明顯的印刷錯(cuò)誤,，正確的表達(dá)應(yīng)為下式：
Ct=1/（1/Ct1+1/Ct2）
④拉條的構(gòu)造非常重要,，根據(jù)BHP設(shè)計(jì)手冊(cè)，拉條只用于>10,。的屋面,，且應(yīng)拉在下翼緣邊，并每隔一個(gè)問(wèn)距用C形壓桿頂住防止扭動(dòng),，較平屋面只要求二個(gè)檁條之間用C形壓桿頂住即可,。因此檁條拉條布置絕不能按鋼結(jié)構(gòu)手冊(cè)的布置，一定要保證拉條不動(dòng),。為了驗(yàn)證拉條的作用,，我們與天津大學(xué)在奧多公司資助下做了檁條下翼緣失穩(wěn)的整體試驗(yàn)，試驗(yàn)中檁條間距2.5m,，檁條跨度5.0m，中間加一根拉條,。采用雙跨屋面板帶3根檁條做整體試驗(yàn),，得到扭轉(zhuǎn)系數(shù)：有拉條時(shí)，F(xiàn)=l.22KN·cm/Cm.rad,，F(xiàn)=Ph2/￠b,，￠=δ/h;無(wú)拉條時(shí),，F(xiàn)=0.7 KN·cm/Cm·rad。說(shuō)明拉條對(duì)扭轉(zhuǎn)約束影響很大,。
試驗(yàn)加載到23KN/m時(shí)由于檁條的拉條未拉住而提前破壞,，破壞處正在拉條附近，扭轉(zhuǎn)失穩(wěn)破壞跡象明顯,，拉條的作用很明顯,，如果拉條不變形，承載力將提高很多,。
我們根據(jù)以上4種設(shè)計(jì)方法進(jìn)行計(jì)算對(duì)比,，選用C254×76×20.6×2.4，跨度4.75m,，間距2.5m的簡(jiǎn)支檁條(中間加拉桿),，鋼材屈服應(yīng)力G450MPa，設(shè)計(jì)屈服應(yīng)力0.9×450MPa,，反算檁條標(biāo)準(zhǔn)線荷載q,。
BHP、奧多,、Stramit公司的檁條設(shè)計(jì)手冊(cè)中選用c250×2.4,，按l =4.8m查得：?jiǎn)慰鐀=5.07KN/m，雙跨q=5.09 KN/m門式剛架規(guī)程計(jì)算結(jié)果：q=4.18KN/m,；澳大利亞規(guī)范計(jì)算結(jié)果：q=4.21 KN/m,；薄壁型鋼規(guī)范計(jì)算結(jié)果較為保守。
以上計(jì)算結(jié)果說(shuō)明,，門式剛架規(guī)程及設(shè)計(jì)手冊(cè)均是可以采用的,，但希望盡快做足尺整體試驗(yàn)，不斷積累數(shù)據(jù),，進(jìn)一步提出合理公式,。對(duì)于跨度較大的檁條，選用上海大通鋼結(jié)構(gòu)有限公司的高頻焊接輕型H型鋼來(lái)解決下翼緣失穩(wěn)是經(jīng)濟(jì)合理的,。
（二）屋面板的選用
1.屋面板的抗風(fēng)措施
近年來(lái)連續(xù)幾次發(fā)生臺(tái)風(fēng)掀起屋面,，如1996年湛江，1999年廈門14級(jí)臺(tái)風(fēng),。這些臺(tái)風(fēng)都已超出規(guī)范限定的范圍,，值得注意。臺(tái)風(fēng)掀起屋面板的主要原因之一是屋面板的搭接問(wèn)題,。板的橫向搭接主要有穿透式,、暗扣式(EP一個(gè)扣件與檁條連接，板則與扣件扣上)和咬邊式(見(jiàn)圖4)。穿透式的缺點(diǎn)主要是螺栓穿透處易滲漏,；暗扣式雖然避免了螺栓穿透,，但必須用高強(qiáng)鋼材并用專用的高強(qiáng)鋼材軋機(jī)成型，保證形狀準(zhǔn)確并富有彈性,，才能達(dá)到扣緊吻合,，使搭接處能留一個(gè)防止毛細(xì)現(xiàn)象的空槽。
臺(tái)風(fēng)掀起屋面更主要的原因是不注意門窗的抗臺(tái)風(fēng)設(shè)計(jì),，臺(tái)風(fēng)中門被吹開(kāi),，尤其卷簾門強(qiáng)度更差。有的窗玻璃靠膩?zhàn)庸潭?，風(fēng)向外吹,，膩?zhàn)痈卷敳蛔。T窗大開(kāi),，向上的風(fēng)力大大超過(guò)設(shè)計(jì)所考慮的,。有的屋面被掀起也可能是風(fēng)吸力下檁條失穩(wěn)所致。
當(dāng)然屋面板本身也有加強(qiáng)和改進(jìn)的必要,，如暗扣式屋面被掀起的原因,，有的是扣件未采用高強(qiáng)鋼材，扣不住板,；有的是扣件邊上未用螺栓與檁條連接,，使扣件受彎破壞；有的在邊區(qū)約1/6房屋寬度范圍內(nèi)未加抗臺(tái)風(fēng)螺栓,，或抗臺(tái)風(fēng)螺栓墊圈面積太小,，結(jié)果被拔出。
采光板更是暗扣式滲漏與可能被拔起的重點(diǎn),，因?yàn)椴晒獍迮c屋面板橫向搭接處由于二者膨脹不同,，很易形成縫，而采光板剛度又比較小,，附加檁條不夠,，采光板更柔更易形成縫，大風(fēng)大雨即灌進(jìn)去:采光板強(qiáng)度又不如面板,，更易使螺栓拔出,。所以建議在面板與采光板橫向搭接處上面再壓一根鋁條，下墊膠條用螺栓及大墊圈牢牢壓住,，采光板跨度應(yīng)不大于1.0m,。總之暗扣式用于抗臺(tái)風(fēng)時(shí)應(yīng)特別注意防掀起與漏雨,，應(yīng)采取上述加強(qiáng)措施,。
咬邊式從外形看對(duì)防漏與防掀起會(huì)有利些,，但也要注意采用的咬邊形式，如層層卷邊比較可靠,，但加工安裝較麻煩；圖4單層咬邊處剛度不夠,，不吻合又松動(dòng),，很難加膠粘結(jié)，大風(fēng)大雨就會(huì)漏進(jìn)去,，咬不好也會(huì)被掀起,。而國(guó)外有些產(chǎn)品用得很好，咬邊式一般只能是沒(méi)有彩色涂層的鋼板,，彩色涂層在咬邊時(shí)會(huì)剝落,，咬邊式在返修時(shí)也有困難，不能小面積拆換,，只能整個(gè)翻修,。
2.彩板的優(yōu)選
高強(qiáng)鋼的板材硬度大，不易變形,，能保證搭接尺寸的吻合,，使防水可靠，進(jìn)口板多數(shù)用G550,。
熱鍍鋁鎊合金進(jìn)口板大多采用55%鋁,，43.5%鋅，15%矽的合金成份,，合金平均含量在200g/m2以上,。鋁合金化表面有一層不溶解于水的非活性氧化膜，防止氧化,，其性能比鐵活潑,，比鋅遲飩，電化學(xué)作用比鋅慢,，鋁表面的致密氧化鋁比鋅耐蝕2倍,，十分穩(wěn)定，有陽(yáng)極保護(hù)作用,。國(guó)外也有熱鍍鋅鋁,，即5%鋁，95%鋅,，認(rèn)為雖裸板耐蝕不如鍍鋁鋅,，但在剪板成型保護(hù)方面較優(yōu)，總之這二種合金化均比熱浸鋅要耐蝕,。國(guó)產(chǎn)板目前均不具備生產(chǎn)熱鍍鋁鋅合金的條件,，仍為熱鍍鋅板或熱鍍鋅合金化板。
涂層目前有聚脂、硅改性聚脂,、聚偏二氟乙烯PVDF(或叫氟碳PVF2)和塑料溶膠,，一般國(guó)產(chǎn)均為聚脂，進(jìn)口板有聚脂,、聚偏二氟乙烯,。目前關(guān)于耐久性尚無(wú)統(tǒng)一說(shuō)法，但從退色看,，聚偏二氟乙烯15年后退色20%,，而聚脂7年后退色50%，可說(shuō)明聚偏二氟乙烯的質(zhì)量,。但聚偏二氟乙烯一定要占70%,，其余30%為丙烯酸。有的進(jìn)口板聚偏二氟乙烯只占50%,，這樣性能就比聚脂好不了多少,。塑料溶膠介于聚脂與聚偏二氟乙烯中間，用得不多,。
3.彩板的防漏
屋面滲漏水吸人保溫層,，使荷載會(huì)危及結(jié)構(gòu)安全，設(shè)計(jì)應(yīng)予以注意,。
板的縱向搭接有的認(rèn)為用長(zhǎng)板不搭接最好,，根據(jù)我們的經(jīng)驗(yàn)也不能越長(zhǎng)越好，太長(zhǎng),，由于溫度影響板的伸縮引起螺栓擴(kuò)孔,，也會(huì)滲漏，另外也擔(dān)心現(xiàn)場(chǎng)軋制,，有的會(huì)減少軋制次數(shù),，或損傷涂層，不能保證質(zhì)量,。我們現(xiàn)在工程中用到35m一個(gè)搭接,，效果很好，但建議搭接處高低錯(cuò)開(kāi),，并填以厚50mm的硅膠,。
最近我們處理工程中發(fā)現(xiàn)冷凝水造成滲漏，正確的做法是保溫層用鋁箱作隔汽層隔絕水汽,，而有的工程錯(cuò)誤地取消了隔汽層,，并錯(cuò)誤地將保溫層鋪在下板上，而下板搭接方向又錯(cuò)誤地使冷凝水滲下,。
曲面彩板尤其是球殼的彩板是防滲的難題,，特別是在球的頂部,，現(xiàn)在比較多的工程均用BHP的脊板做法，即橫向搭接邊是切成斜邊在凹橫向板部分彎折成堤,，然后上加蓋板,，在球頂部分則用三道防線即板彎折成堤，得泰復(fù)式町膠,，封口板PE上加脊板,。我們?cè)谥楹ｓw育館第一次采用了上述做法，效果尚可,，但圓頂做法還是相當(dāng)復(fù)雜，處理不好很易滲漏?，F(xiàn)在比較好的辦法是用夾心板做成平坦屋面,，上鋪瑞士獨(dú)資生產(chǎn)的防水材料(在濟(jì)南)，可以有各種顏色,。香港會(huì)展大廳用了效果很好,，是比較可靠美觀的防水做法。
（三）門式剛架的承壓型高強(qiáng)螺栓
我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范規(guī)定,，摩擦型高強(qiáng)螺栓要求測(cè)定扭矩系數(shù),、摩擦系數(shù)以控制預(yù)拉應(yīng)力?？讖揭蟊嚷菟ㄖ睆酱?mm,。承壓型高強(qiáng)螺栓除保留上述要求外，還要求孔徑比螺栓直徑不得大于0.5~1.0mm,，減少孔徑,，可以在非動(dòng)力荷載下允許螺栓有極小滑動(dòng)，并在摩擦與頂緊共同作用下使承壓型高強(qiáng)螺栓承載力比摩擦型的提高30%,，但國(guó)內(nèi)實(shí)際工程從未用過(guò)承壓型高強(qiáng)螺栓,。日本也取消了承壓型高強(qiáng)螺栓。德國(guó)雖用承壓型高強(qiáng)螺栓,，但制定了專門驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn),，以免出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題。
門式剛架規(guī)程參考了美國(guó)經(jīng)驗(yàn),，采用了承壓型高強(qiáng)螺栓或摩擦型高強(qiáng)螺栓,。但美國(guó)門式剛架所謂的承壓型高強(qiáng)螺栓內(nèi)涵與我國(guó)不同。美國(guó)要求孔徑比螺栓直徑不大于1.5mm,，不要求試驗(yàn)扭矩系數(shù)及摩擦系數(shù),，只要求螺栓用人工擰緊，然后再轉(zhuǎn)l/4圈即可,，目前不少美國(guó)公司在我國(guó)也是如此做法,。這說(shuō)明可能美國(guó)習(xí)慣于不用扭短系數(shù),，因?yàn)榕ざ滔禂?shù)與預(yù)拉力也只是間接關(guān)系，并不一定可靠,；更主要的可能還是對(duì)門式剛架的高強(qiáng)螺栓要求并不需太高,，與大跨重型鋼結(jié)構(gòu)及橋梁的高強(qiáng)螺栓應(yīng)有所區(qū)別。因?yàn)殚T式剛架畢竟是輕鋼結(jié)構(gòu),，跨度小,，受力小，尤其門式剛架是受彎構(gòu)件,，高強(qiáng)螺栓不是靠摩擦傳遞很大的拉壓力,。螺栓主要是受拉并承受一些剪力，在拼接處一般剪力很小,，僅在支承處剪力稍大,。斜支座本身可承受很大的剪力，直支座一般上面還有蓋板或在下面加托板承受剪力,，即使沒(méi)有這些輔助件,，剪力也都比較富裕，對(duì)門式剛架高強(qiáng)螺栓顯然不需要象現(xiàn)在這樣與大跨度鋼結(jié)構(gòu)要求一樣,。
（四）門式剛架設(shè)計(jì)中的幾個(gè)小問(wèn)題
1.拼接點(diǎn)的位置要不要在計(jì)算前定下來(lái)
拼接點(diǎn)是為了拼裝分段,，拼接點(diǎn)處剛度與其他斷面一致，計(jì)算時(shí)根本不需考慮拼接點(diǎn),，但構(gòu)造中卻應(yīng)該在拼接點(diǎn)處將二塊拼接板伸出斷面外,，并在斷面外布置一排拼接螺栓，這樣的構(gòu)造其剛度基本與截面接近,，但也要注意將拼接板加厚,。
2.腹板縱向肋
有的工地反映，設(shè)計(jì)院已滿足規(guī)程5.2.l .3集中力下的腹板穩(wěn)定要求,，不需設(shè)縱向肋,，但為了安全仍加了縱向肋，給加工增加了很多麻煩,。設(shè)計(jì)方面可能認(rèn)為門式剛架對(duì)腹板高厚比放寬太多,，所以不太放心，加之門式剛架規(guī)程條文說(shuō)明又加了“具體設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)制造廠的技術(shù)條件采用適當(dāng)高原比”,，估計(jì)這些說(shuō)明使設(shè)計(jì)者更加保守,。門式剛架規(guī)程腹板高厚比是參照歐洲規(guī)范EC3-ENV-1993-1-l及美國(guó)規(guī)范AISC一1986/89，規(guī)范考慮屈曲后強(qiáng)度只是形式上與我國(guó)冷彎薄壁型鋼規(guī)范GBJ18-87表達(dá)一致,，不必要加縱向肋只要加橫向肋即可,，因?yàn)楦拱鍛?yīng)力場(chǎng)要求豎桿。條文說(shuō)明中所提制造廠技術(shù)條件是指板很薄時(shí),，如3mm,，對(duì)于焊接及平整的技術(shù)有一定難度,，國(guó)內(nèi)公司技術(shù)水平又不具備，因此就提醒一下應(yīng)根據(jù)具體條件在腹板很薄時(shí)要適當(dāng)選用寬厚比并不是要加縱向肋,。
梁柱節(jié)點(diǎn)區(qū)滿足不了規(guī)程(7.2.10.1),，(7.2.10.2)的要求需要設(shè)置斜加勁肋時(shí)(圖6)，規(guī)程中對(duì)斜加勁肋的算法是不明確的,，文獻(xiàn)[2]推薦了以下算法,，斜加勁肋的面積Ast=(1.2M/hbf一fvtchc/f)/cosθ(mm2)，公式是假定斜加勁肋相當(dāng)于斜腹桿來(lái)加強(qiáng)腹板承受剪力,。式中,，M為彎矩(kN·m)，f為強(qiáng)度設(shè)計(jì)筐(N/mm2),，fv為剪力強(qiáng)度設(shè)計(jì)值(N/ mm2),。
3.門式剛架的計(jì)算長(zhǎng)度
門式剛架規(guī)程5.2.4側(cè)移計(jì)算時(shí)，計(jì)算長(zhǎng)度L =2s,；而在6.1.3穩(wěn)定計(jì)算時(shí)，計(jì)算度L =s,。因此有的人不理圖解,，弄不清楚。
規(guī)程5.2.4計(jì)算長(zhǎng)度指?jìng)?cè)移時(shí)搖擺柱不起作用,，因此L即為全跨,，四跨時(shí)L =4s。規(guī)程6.1.3計(jì)算長(zhǎng)度指柱的穩(wěn)定,，搖擺柱使約束梁彎曲,，且對(duì)柱的穩(wěn)定有幫助，因此不論二跨還是四跨均取L =s(圖7),。
4.支座節(jié)點(diǎn)
門式剛架規(guī)程未給出支座節(jié)點(diǎn)詳圖,，有的工地仍按網(wǎng)架(殼)做成過(guò)渡板，孔加大并加墊板,。門式剛架支座可以簡(jiǎn)單些,，孔不加大，不加過(guò)渡板,，因?yàn)榫W(wǎng)架(殼)剛度較大,，有尺寸誤差后很難調(diào)整，而門式剛架柱是柔性結(jié)構(gòu),，尺寸差了可以調(diào),。但要注意的是平板網(wǎng)架的支座螺栓僅是構(gòu)造要求，不考慮承受的水平力與彎矩,，而門式剛架支座螺栓是承受彎矩的,，門式剛架支座即使假定為鉸接,，根據(jù)試驗(yàn)實(shí)測(cè)，由于柱中間所加螺栓也能由于構(gòu)造產(chǎn)生彎矩,，約為固接彎矩的一中,，必須驗(yàn)算。
（五）門式剛架的合理跨度及吊車噸位
門式剛架由于輕巧簡(jiǎn)潔,、施工方便而發(fā)展迅速,，跨度越用越大，吊車噸位也越來(lái)越重,。我們認(rèn)為任何結(jié)構(gòu)均有最經(jīng)濟(jì)合理的使用范圍,，對(duì)于跨度大于50m及大面積建筑，網(wǎng)架(殼)還是有其優(yōu)越性,，抗震好眾所周知,，火災(zāi)時(shí)網(wǎng)架可能不倒塌，如陜西體育館等,，而門式剛架遭受局部火災(zāi)時(shí)會(huì)成片倒塌,，有些機(jī)庫(kù)采用門式剛架也犧牲了懸掛吊車的使用功能，不盡合理,。在地震地區(qū),，在所費(fèi)不多的情況下，大跨度結(jié)構(gòu)還是宜用網(wǎng)架(殼),。
我們?cè)谔幚砉こ虝r(shí)也發(fā)現(xiàn)吊車噸位為30t的門式剛架結(jié)構(gòu)由于搖晃以致不能使用,。門式剛架規(guī)程4.1.8規(guī)定不大于20t吊車，但在總則1.0.2又放寬到間距6m不大于30t,。我們認(rèn)為主要是門式剛架柱頂位移按國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)比鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范放寬很多,，而我國(guó)安裝水平又往往達(dá)不到國(guó)外水平，如吊車安裝誤差引起卡軌,，據(jù)實(shí)測(cè)其吊車水平力將比規(guī)范的大3~4倍,，上述工程設(shè)計(jì)很摳，完全按規(guī)程最低標(biāo)準(zhǔn),，門式剛架就會(huì)晃動(dòng),，但有的工程大噸位吊車仍按鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范控制側(cè)移就沒(méi)有問(wèn)題。所以建議15t以上吊車應(yīng)該對(duì)側(cè)移從嚴(yán)控制,，不能按門式剛架規(guī)程,，并要增加屋面的縱向水平支撐及吊車梁的水平制動(dòng)措施。
四.結(jié)構(gòu)建筑中外比較系列談---結(jié)構(gòu)比較
《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》CECS102：98的頒布和國(guó)內(nèi)開(kāi)發(fā)了兩套鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件（3D3S,、STS）以及國(guó)外設(shè)計(jì)軟件（STADD,、MBS等）的引進(jìn)，拉近了國(guó)內(nèi)輕鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)和制造水平與國(guó)外的差距，甚至在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面,，理論上已沒(méi)有太大的差別（除個(gè)別設(shè)計(jì)院仍采用《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB17-88或仍采用傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)的鋼結(jié)構(gòu)除外）,。我們可以在一些重要的相同的方面進(jìn)行比較：
1.用鋼量
這是決定鋼結(jié)構(gòu)建筑經(jīng)濟(jì)性能的第一大要素。目前,，國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)的輕鋼結(jié)構(gòu),，只要是采用《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》CECS102：設(shè)計(jì)或用3D3S,、STS及國(guó)外軟件哪怕采用《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB17-88設(shè)計(jì)的,，用鋼量一般都比較經(jīng)濟(jì)，較之傳統(tǒng)方法設(shè)計(jì)的用鋼量至少減少50%以上,。這主要是由于使用計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)采用了科學(xué)的優(yōu)化方式,，使結(jié)構(gòu)在滿足荷載的前提下,，冀緣板變窄和板厚變薄，同時(shí)使用變截面梁柱的原因,。
2,、結(jié)構(gòu)形式。
結(jié)構(gòu)形式無(wú)論國(guó)內(nèi)外都是兩絞或三絞門式剛架,，截面均是焊接H型鋼,，橫梁和立柱都大多采用變截面，結(jié)構(gòu)的使用功能和視覺(jué)效果相同,。
3,、剛架節(jié)點(diǎn)。
門式剛架的各節(jié)點(diǎn)基本相同,，都是采用經(jīng)過(guò)摩擦面處理地高強(qiáng)度螺栓連接,。高強(qiáng)螺栓的分布比之手工計(jì)算結(jié)果要合理的多,，同時(shí)也開(kāi)始使用節(jié)點(diǎn)冀緣外螺栓地方式,。
4、維護(hù)系統(tǒng),。
我們引進(jìn)的彩板及EPS板生產(chǎn)技術(shù),，幾年來(lái)得到迅速發(fā)展，彩板和EPS板的基本連接方式如搭接,、咬和,、暗扣、隱藏等已與國(guó)外基本相同,。
通過(guò)以上地比較,，我們可以認(rèn)為，國(guó)產(chǎn)輕鋼結(jié)構(gòu)建筑正在與國(guó)外地鋼結(jié)構(gòu)建筑宿短差距,。在我想來(lái),，就目前材料（Q235同A441、Q345同A36）,、設(shè)計(jì)規(guī)范（CECS102：98與MBMA接近）,、設(shè)計(jì)手段（軟件）基本相同的情況下,，結(jié)構(gòu)的差異表現(xiàn)最大的可以概括為標(biāo)準(zhǔn)化的差距和制作工藝的差距。
國(guó)外的鋼結(jié)構(gòu)企業(yè)一般都非常注重結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)化,，因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)化可以使設(shè)計(jì)十分便捷,，降低制造成本，大幅度提高安裝的進(jìn)度和精確度,。我們的差距主要表現(xiàn)在以下方面：
1）設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化的機(jī)制,。
國(guó)外企業(yè)一般是企業(yè)設(shè)計(jì)制造一體化，即企業(yè)自身具備設(shè)計(jì)能力,。標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)一方面取決于設(shè)計(jì)工程師隊(duì)伍的經(jīng)驗(yàn)和穩(wěn)定,，另一方面取決于企業(yè)的加工制造設(shè)備的情況。他是一個(gè)企業(yè)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期積累的結(jié)果,。所以在標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)方面國(guó)外企業(yè)要容易的多,。而我們的情況卻相反，更多的情況是某個(gè)設(shè)計(jì)院進(jìn)行設(shè)計(jì),。設(shè)計(jì)院是獨(dú)立的設(shè)計(jì)院,，他一方面不是專業(yè)的輕鋼結(jié)構(gòu)企業(yè)，另一方面他面對(duì)的是眾多的生產(chǎn)廠家,，不可能專門為某個(gè)企業(yè)做設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化工作,，即便是已經(jīng)有不少鋼結(jié)構(gòu)企業(yè)已具備了一定的設(shè)計(jì)能力，但由于時(shí)間短,，從業(yè)人員的經(jīng)驗(yàn)等各方面不具備條件,，因此標(biāo)準(zhǔn)化工作還相對(duì)薄弱。我們?cè)谶@一方面的工作,，與國(guó)外企業(yè)差距最大,。
2）剛架節(jié)點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)化。
門式剛架的節(jié)點(diǎn)主要是地腳板,、端頭板,。由于沒(méi)有設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化，使得同一企業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)基本相同的建筑都可能出現(xiàn)不同的地腳板和端頭板,，包括地腳螺栓,、高強(qiáng)螺栓等。從全面的觀點(diǎn)看,，這無(wú)疑會(huì)影響制造和安裝的周期,。
3）檁條和墻檁的節(jié)點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)化。
檁條和墻檁的設(shè)置,，不同的建筑千差萬(wàn)別,，不同的企業(yè)和不同設(shè)計(jì)院其設(shè)計(jì)的結(jié)果也不同，但其基本的連接可以作到企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化。國(guó)外的鋼結(jié)構(gòu)企業(yè)在這方面的標(biāo)準(zhǔn)化作的相當(dāng)完善,，不管結(jié)構(gòu)多麼復(fù)雜的建筑,，檁條和墻檁都作的井井有條。對(duì)于復(fù)雜的結(jié)構(gòu),，我們多數(shù)情況*技術(shù)工人在現(xiàn)場(chǎng)憑經(jīng)驗(yàn)解決,。
4）墻板、屋面板和泛水收邊的標(biāo)準(zhǔn)化,。
墻板,、屋面板和泛水收邊的連接是輕鋼結(jié)構(gòu)建筑十分重要的部分，這方面國(guó)外已經(jīng)形成了相當(dāng)完善的體系,，而我們這方面設(shè)計(jì)水平很低,，同墻和條一樣，很多情況要依*技術(shù)工人的個(gè)人經(jīng)驗(yàn)在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行處理,。
5）配件的標(biāo)準(zhǔn)化,。
輕鋼結(jié)構(gòu)建筑的一大特點(diǎn)是其擁有相當(dāng)多的建筑配件。配件的標(biāo)準(zhǔn)化是國(guó)外鋼結(jié)構(gòu)企業(yè)最完善的體系,，也是我們鋼結(jié)構(gòu)企業(yè)普遍最薄弱的環(huán)節(jié),。比如，咬口式采光板,、單玻放置的屋面通風(fēng)器等設(shè)備的屋面開(kāi)洞等比較復(fù)雜的配件,，我們都還在用很原始的方法處理，還處在學(xué)習(xí)和摸索階段,。其他如不同的板型配置的不同自攻釘,、拉桿支撐用的斜墊片、鋼制落水管等,，都是一樣的情況,。所以，整個(gè)建筑過(guò)程和建筑效果完全不同,。
制作工藝的差距主要來(lái)源于制造設(shè)備的不同,。這方面的差距一般較小,，但比較突出的有：
1）單面焊工藝,。
《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》CECS102：98規(guī)定了δ≤4mm的冀緣板和腹板可以采用單面焊。單面焊不但可以降低成本,，而且可以提高生產(chǎn)效率,，但至今很少有國(guó)內(nèi)企業(yè)采用這一工藝，而國(guó)外的企業(yè)絕大多數(shù)都采用了這一工藝,。這主要是設(shè)備的原因（當(dāng)然也有認(rèn)為單面焊不可*的落后的觀念的原因）,。我們的焊接H鋼主要焊接設(shè)備是埋弧焊，而埋弧焊接4mm以下的鋼板性能不好，而國(guó)外企業(yè)普遍采用CO2或混合氣體保護(hù)焊,。設(shè)備的不同阻礙了單面焊這一先進(jìn)工藝的推廣,。
2）低合金高強(qiáng)鋼和斜卷邊Z型檁條。
長(zhǎng)期以來(lái),，由于低合金高強(qiáng)鋼的冷彎沖擊壓性能不如普碳鋼,，因此，在條材料選擇時(shí)很少用到,，但在國(guó)外卻普遍應(yīng)用低合金高強(qiáng)鋼做條,。這一方面是因?yàn)閲?guó)產(chǎn)低合金高強(qiáng)鋼確實(shí)冷彎沖擊性能不如普碳鋼，但更重要的還是設(shè)備的原因,，因?yàn)楝F(xiàn)在就有美國(guó)合資企業(yè)用國(guó)產(chǎn)Q345做條,，其設(shè)備為國(guó)外提供。斜卷邊Z型條可以實(shí)現(xiàn)條的搭接,，這在國(guó)外已普遍存在,，但國(guó)內(nèi)企業(yè)的Z型條普遍是直卷邊Z型條，不能實(shí)現(xiàn)搭接,，因此很大程度上限制了Z型條的應(yīng)用,。開(kāi)發(fā)斜卷邊Z型條制造設(shè)備，可以圓滿地解決這一問(wèn)題,。
3）泛水收邊的制作,。
泛水收邊是表現(xiàn)建筑效果的重要材料。國(guó)外鋼結(jié)構(gòu)企業(yè)的泛水收邊是用專用設(shè)備制作,，其制作精良,，而我們鋼結(jié)構(gòu)企業(yè)的泛水收邊普遍用普通的折彎?rùn)C(jī)人工劃線制作，制作水平明顯不如前者,。
輕鋼建筑定義
由輕剛結(jié)構(gòu)作骨架,，多層組合的輕體墻作外圍護(hù)結(jié)構(gòu)，經(jīng)裝飾和裝修而成的房屋,，簡(jiǎn)稱輕鋼建筑 ,。
特點(diǎn)
輕便、精確,，成型方便,、快速，便于工業(yè)化生產(chǎn),、運(yùn)輸,，施工和安裝均較方便，可大量使用非專業(yè)人員,，工期短,、造價(jià)低,。用材上與通常熱軋型鋼截面相比，在同樣截面積下,，薄壁型鋼截面具有較大的回轉(zhuǎn)半徑和慣性矩,，用作受彎和受壓構(gòu)件時(shí)，可提高構(gòu)件的承載能力和剛度,，可節(jié)約鋼材,。
輕鋼建筑主要支承構(gòu)件
由厚度1.5－5mm的薄鋼板經(jīng)冷彎或冷軋成型的薄壁型鋼及其制品所構(gòu)成。型鋼的同一截面各部分的厚度都相同,，截面各轉(zhuǎn)角處呈圓弧形,。薄壁型材還包括厚度1.2mm以下各種型式的壓型薄鋼板，它的制品往往具有支承和圍護(hù)兩個(gè)方面的功能,。另外,，采用小截面型鋼如角鋼、管鋼,、槽鋼,、扁鋼和圓鋼等組成的構(gòu)件，或與薄壁型鋼組成的構(gòu)件,，亦經(jīng)常用作輕剛結(jié)構(gòu)的支承構(gòu)件
國(guó)外行業(yè)發(fā)展
國(guó)外主體結(jié)構(gòu)主要采用高強(qiáng)度,，冷扎彩板、鍍鋅或鍍鋁鋅鋼板,；國(guó)外圍護(hù)結(jié)構(gòu)主要采用鍍鋁鋅板或不銹鋼板
國(guó)內(nèi)行業(yè)發(fā)展
輕剛結(jié)構(gòu)在我國(guó)已進(jìn)入快速發(fā)展時(shí)期,，已在工業(yè)建筑中得到廣泛的應(yīng)用，輕鋼住宅已成為輕型鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用的新領(lǐng)域和新的增長(zhǎng)點(diǎn),，但與國(guó)外的發(fā)展水平相比,，無(wú)論在建筑設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),，還是在制作安裝技術(shù)方面,，我們都有很大的差距。但是由于現(xiàn)在鋼材供應(yīng)充足,，價(jià)格較低,，輕鋼結(jié)構(gòu)已不再是造價(jià)比混泥土貴的結(jié)構(gòu)型式。其用鋼量一般在20%－50%每平方米,，綜合造價(jià)已和混泥土結(jié)構(gòu)持平,，且多數(shù)情況下還低于傳統(tǒng)的混泥土結(jié)構(gòu)，并具有施工快,、建筑美觀的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì),。越來(lái)越多的建設(shè)單位已認(rèn)識(shí)到輕鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)越性,，逐漸成為工業(yè)建筑首選的結(jié)構(gòu)形式,，在多層民用建筑中也已得到了認(rèn)同,。
應(yīng)用范圍
高新技術(shù)企業(yè)、倉(cāng)儲(chǔ),、輕型工業(yè)廠房,、商場(chǎng)、展廳,、體育館,、候車室等大跨度公共建筑，多層工業(yè)廠房,、學(xué)校,、醫(yī)院、辦公,、娛樂(lè)等多層公共建筑以及超市,、零售、百貨等改擴(kuò)建建筑
門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)
定義
門式剛架是指采用門式剛架為主承重結(jié)構(gòu),，壓型鋼板為圍護(hù)結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)體系,。
特點(diǎn)
造價(jià)低、重量輕,、安裝方便,、施工周期短
應(yīng)用范圍
廠房、倉(cāng)庫(kù),、超市,、體育及娛樂(lè)設(shè)施等大跨度建筑
主要建筑材料
焊接h型鋼、彩色壓型鋼板
行業(yè)政策
國(guó)家已經(jīng)頒布了《門式輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（cecs102：l98）
現(xiàn)狀及前景展望
我國(guó)已建成的門式剛架輕鋼結(jié)構(gòu)房屋已達(dá)800多萬(wàn)m2,，而且以每年約100 m2的速度增加,。
工程實(shí)例
72m北京西郊機(jī)庫(kù)
68m沈陽(yáng)桃仙機(jī)場(chǎng)機(jī)庫(kù)
60m江南造船廠倉(cāng)庫(kù)
60m大連北糧糧庫(kù)
60m長(zhǎng)沙長(zhǎng)途汽車站
72m大連南關(guān)嶺糧庫(kù)
薄壁鋼板拱殼屋面結(jié)構(gòu)體系
定義
薄壁鋼板拱殼屋面結(jié)構(gòu)體系是一種采用彩色鋼板現(xiàn)場(chǎng)雙向滾壓成型的屋面結(jié)構(gòu)體系，
這種屋面是將單層彩色鋼板滾壓成有折皺槽形板帶,，二次滾壓成設(shè)計(jì)跨度的弧形板帶,，板帶之間通過(guò)機(jī)械咬合鎖邊形成整體屋面。
特點(diǎn)
無(wú)梁,、無(wú)拄,、無(wú)鉚釘螺栓，施工速度快,，用鋼量省,，集承重和圍護(hù)于一體
雙向抗力，受力形式比較合理,。拆裝方便,。
應(yīng)用范圍
廠房、倉(cāng)儲(chǔ),、商業(yè),、農(nóng)業(yè)和機(jī)庫(kù)
行業(yè)政策
空,。
主要建筑材料
彩色涂層熱鍍鋅鋼板帶
現(xiàn)狀及前景展望
這種結(jié)構(gòu)形式于90年代初期傳入國(guó)內(nèi)，國(guó)內(nèi)已有多個(gè)廠家開(kāi)發(fā)了專利產(chǎn)品和成型機(jī)組,，屋面結(jié)構(gòu)主要采用圓弧拱體系,，有落地和非落地兩種形式，多采用無(wú)窗封閉式屋面,，已建成壓型鋼板拱形結(jié)構(gòu)工程的建筑面積約２５０萬(wàn)平方米,，年增長(zhǎng)量達(dá)１００萬(wàn)平方米以上。
目前還沒(méi)有統(tǒng)一的設(shè)計(jì)方法,，對(duì)設(shè)計(jì)和施工中存在的問(wèn)題認(rèn)識(shí)不足,，工程事故不斷，有關(guān)部門正組織編制相應(yīng)的技術(shù)規(guī)程,。
但由于該結(jié)構(gòu)具有良好的經(jīng)濟(jì)效益,，因此仍有廣闊的應(yīng)用前景。
目前問(wèn)題
拱形屋面結(jié)構(gòu)所要考慮的主要問(wèn)題,，是拱殼的整體穩(wěn)定性和局部穩(wěn)定性分析,。由于拱殼的內(nèi)力分布狀態(tài)和變形特征對(duì)缺陷極為敏感，工程實(shí)踐表明,，截面折皺雖然加強(qiáng)了局部穩(wěn)定性,，但對(duì)整體失穩(wěn)影響很大，特別是受半跨雪載及在風(fēng)吸力作用時(shí)整體穩(wěn)定性更突出,，此外拱腳報(bào)力對(duì)下部結(jié)構(gòu)也提出了更高的要求,，拱形屋面與下部結(jié)構(gòu)的相互作用也對(duì)拱的穩(wěn)定性有很大影響，拱形屋面結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和分析計(jì)算理論還有待于進(jìn)一步研究和完善,。
多層輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)
定義
多層輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)主要是指采用焊接或熱軋Ｈ型鋼為主要承重框架結(jié)構(gòu),，由壓型鋼板組合樓蓋、輕質(zhì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)和內(nèi)隔斷配套組合而成的結(jié)構(gòu)體系,，優(yōu)勢(shì)設(shè)置支撐提高側(cè)向穩(wěn)定性,。
特點(diǎn)
布局靈活，凈使用面積大
外型設(shè)計(jì)自由美觀
設(shè)計(jì)制造安裝周期短
結(jié)構(gòu)抗震能力強(qiáng),，采用＋組合樓蓋可保證鋼梁的整體穩(wěn)定性,，提高梁的剛度和承載力
應(yīng)用范圍
住宅
多層工業(yè)廠房
學(xué)校、醫(yī)院,、辦公,、娛樂(lè)等公共建筑
超市、零售,、百貨等商業(yè)建筑
舊建筑加層,、改擴(kuò)建等
主要建筑
材料
主結(jié)構(gòu)采用熱軋或高頻焊接Ｈ型鋼或方、圓管構(gòu)件
樓面結(jié)構(gòu)采用壓型鋼板－現(xiàn)澆混凝土組合樓板
圍護(hù)體系采用彩色金屬夾芯鋼板,、玻璃幕墻及各類輕質(zhì)填充砌快
行業(yè)政策
標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范
國(guó)家鼓勵(lì)發(fā)展多層輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)及其配套建材,《國(guó)家建筑鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)“十五”計(jì)劃和2015年發(fā)展規(guī)劃綱要(草案)》中指出,，“十五”期間,，應(yīng)以多層鋼結(jié)構(gòu)房屋為突破點(diǎn)。使我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)登上一個(gè)新的臺(tái)階,，當(dāng)前條件已經(jīng)具備,，問(wèn)題在于引導(dǎo),。
多層輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的依據(jù)為《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(gbjl7_88),，中國(guó)工程建筑標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)組織編制的《輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)程》正在報(bào)批中。
技術(shù)要點(diǎn)
多層輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)按空間剛架分析設(shè)計(jì),，無(wú)柱間支撐按有側(cè)移框架設(shè)計(jì),，柱截面采用h形或箱形，梁為工形實(shí)腹梁,，主梁和柱間剛接或鉸接,，主次梁間宜鉸接；組合樓蓋可采用壓型鋼板或預(yù)制板疊合樓蓋,。樓層粱宜按組合梁設(shè)計(jì),，栓釘?shù)瓤辜艏臄?shù)量和大小應(yīng)按受力要求布置，如不考慮組合作用,，可按構(gòu)造要求布置栓釘?shù)瓤辜艏?。采用蜂窩梁即能提高截面利用率也為設(shè)備管道提供通過(guò)空間，關(guān)于蜂窩梁的設(shè)計(jì)和計(jì)算,，國(guó)內(nèi)尚無(wú)明確規(guī)定,，但有國(guó)內(nèi)外試驗(yàn)研究資料可供設(shè)計(jì)參考。柱間支撐,、墻面支撐和屋面支撐傳遞吊車縱向力及應(yīng)按抗風(fēng),、抗震和構(gòu)造要求設(shè)計(jì)。新型壓型鋼板密肋組合樓蓋支承在梁的加寬下翼緣(s1imdek),，梁肋之間可布置設(shè)備管道,，梁板總體結(jié)構(gòu)高度僅300mm，也改善了梁的防火性能,，但需要解決梁的抗扭設(shè)計(jì)問(wèn)題,。
現(xiàn)狀及前景展望
1997年和1998年馬鞍山鋼鐵股份有限公司、萊蕪鋼鐵股份有限公司和鞍山第一軋鋼廠建成三條生產(chǎn)線開(kāi)始生產(chǎn)h型鋼,，設(shè)計(jì)能力為140萬(wàn)噸,，規(guī)格為h＝100mm_700mm。2000年產(chǎn)量預(yù)計(jì)達(dá)到40多方噸,。上海大通公司于1997年5月開(kāi)始生產(chǎn)高頻焊接輕型h型鋼,，并投放市場(chǎng)，已在新疆庫(kù)爾勒市金風(fēng)信用社住宅樓試點(diǎn)工程中應(yīng)用,。結(jié)合我國(guó)的國(guó)情,，增大國(guó)內(nèi)需求,，增加人民的住宅條件，輕型多層鋼結(jié)構(gòu)房屋輕型鋼結(jié)構(gòu)住宅,，成為我國(guó)目前鋼結(jié)構(gòu)的熱點(diǎn),。
五.輕鋼結(jié)構(gòu)住宅B.U.B.體系介紹
多年來(lái)，中國(guó)經(jīng)濟(jì)保持著高速增長(zhǎng),，國(guó)內(nèi)住宅市場(chǎng)的增長(zhǎng)勢(shì)頭持續(xù)強(qiáng)勁,。國(guó)產(chǎn)鋼材性能與產(chǎn)量為鋼結(jié)構(gòu)住宅產(chǎn)業(yè)化提供了基本條件。在國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策的推動(dòng)下和房產(chǎn)商開(kāi)發(fā)理念轉(zhuǎn)變的影響下,，鋼結(jié)構(gòu)已突破工業(yè)建筑和高層辦公樓的狹小范圍,，成功地進(jìn)入了龐大的住宅領(lǐng)域。
上海同基鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)有限公司憑借在鋼結(jié)構(gòu)及住宅領(lǐng)域設(shè)計(jì),、施工與軟件開(kāi)發(fā)的多年經(jīng)驗(yàn),，借鑒吸收國(guó)外的工業(yè)化住宅體系技術(shù)，研究完成了適合我國(guó)國(guó)情的裝配式輕鋼結(jié)構(gòu)住宅體系：B.U.B.,。該體系已成功運(yùn)用于廣東,、浙江、上海,、江蘇等多個(gè)大型項(xiàng)目,。目前，相關(guān)軟件的開(kāi)發(fā)也正在展開(kāi),。
B.U.B.體系作為一種新型輕鋼結(jié)構(gòu)住宅體系有著許多特點(diǎn)：
第一,， 實(shí)現(xiàn)了模數(shù)化設(shè)計(jì)、工廠化生產(chǎn),、標(biāo)準(zhǔn)圖構(gòu)件,、裝配式施工
第二， 作為全螺栓輕鋼框架的結(jié)構(gòu)體系,，在結(jié)構(gòu)防腐抗火,、建筑耐久性能上優(yōu)于北美的墻板式體系，并滿足中國(guó)的規(guī)范要求,。
第三,， 無(wú)混凝土濕作業(yè)、無(wú)現(xiàn)場(chǎng)焊接作業(yè),，大大降低了現(xiàn)場(chǎng)手工作業(yè)的強(qiáng)度,，并有利于控制施工質(zhì)量和更快速的施工。
第四,， 大幅提高得房率,，顯著增加住宅的內(nèi)在價(jià)值。
第五， 抗震,、保溫,、隔音等性能優(yōu)于普通住宅結(jié)構(gòu)體系。
第六,， 建筑裝飾性強(qiáng),，室內(nèi)外裝飾效果高于磚混結(jié)構(gòu)建筑。且具有多樣性,。
第七,， 經(jīng)濟(jì)適宜性強(qiáng)，可適用高,、中,、低檔次的住宅建筑,。
B.U.B.與其它結(jié)構(gòu)的性能對(duì)比：
（一）鋼結(jié)構(gòu)與磚混結(jié)構(gòu)對(duì)比
1.鋼結(jié)構(gòu)性能的優(yōu)越性
1,，結(jié)構(gòu)材料各向同性，符合力學(xué)假定,，提高了設(shè)計(jì)精度,。
2，建筑布置靈活,。輕質(zhì)高強(qiáng),，簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)大跨度與復(fù)雜結(jié)構(gòu)。在梁高相同的情況下,，鋼結(jié)構(gòu)開(kāi)間可比混凝土大50%,。
3，抗震性能好,。建筑總質(zhì)量小,，地震力小，且延性好,。歷次大地震都證明了這一點(diǎn),。
4，質(zhì)量易于保證,。由于工廠化加工制作,，精度高，與混凝土相比,，更易符合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求,。
5，得房率高,。因?yàn)闃?gòu)件截面小,，建筑面積中，結(jié)構(gòu)占用的部分少。
6,，容易變更,。房屋設(shè)計(jì)建造中，業(yè)主要求的變化容易實(shí)現(xiàn),。
2.經(jīng)濟(jì)性能的優(yōu)越性
1,，鋼結(jié)構(gòu)自重輕，可降低基礎(chǔ)造價(jià),，在軟土地區(qū)優(yōu)勢(shì)尤其明顯,。
2，強(qiáng)度高,，相應(yīng)梁柱等構(gòu)件截面小,，可增加建筑有效使用面積5~7%。增加房屋內(nèi)在價(jià)值,。
3,，施工速度快，工期縮短40%以上,?？墒菇ㄖ缤度胧褂茫狗慨a(chǎn)開(kāi)商的資金周轉(zhuǎn)加快接近1倍,，同時(shí)資金使用成本也大大降低,。
4，同樣樓層凈高條件下,，鋼結(jié)構(gòu)維護(hù)墻體面積小,，節(jié)約空調(diào)所需能源。減少維護(hù)費(fèi)用,。
5,，干式施工，避免污染環(huán)境帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn),。
6,，鋼結(jié)構(gòu)建筑自重輕，建筑材料綜合運(yùn)輸費(fèi)用低,。
（二）B.U.B.梁柱體系與美式墻板體系對(duì)比
1,，建筑自由度
梁柱式：建筑立面、平面布置自由,，輕易實(shí)現(xiàn)空曠與大跨空間,。
墻板式：開(kāi)孔、開(kāi)窗等限制多,。
2,，結(jié)構(gòu)受力
梁柱式：經(jīng)典力學(xué)模型，傳力途徑單純清晰，不限制建造層數(shù),。
墻板式：力學(xué)模型含糊,，最高可建造2層。
3,，構(gòu)件截面
梁柱式：管截面是抗火,、防銹性能優(yōu)良的截面。
墻板式：冷彎C型鋼是易銹不耐火截面,。
4,，規(guī)范滿足
梁柱式：滿足中國(guó)鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范和住宅規(guī)范。,。
墻板式：板件厚度小,，不滿足現(xiàn)行中國(guó)鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范。
5,，防腐性能（在同等防護(hù)條件下）
梁柱式：合適的鍍,、涂層材料，防銹可達(dá)50年以上,。
墻板式：最大設(shè)計(jì)使用年限不超過(guò)20年,。
6,，建筑裝飾性
梁柱式：可完全做到其它磚混結(jié)構(gòu)建筑能達(dá)到的裝飾效果,。
墻板式：建筑裝飾性差。
7,，經(jīng)濟(jì)適宜性
梁柱式：可適用不同檔次建筑,。
墻板式：適應(yīng)性差。
上海同基鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)有限公司的B.U.B.的研發(fā)成功結(jié)束了我國(guó)沒(méi)有裝配式梁柱輕鋼住宅完整體系的歷史,。改變了鋼結(jié)構(gòu)建筑在傳統(tǒng)認(rèn)識(shí)中的單調(diào),、冰冷感覺(jué)。它充分尊重建筑設(shè)計(jì)師的自由發(fā)揮,，實(shí)現(xiàn)了鋼結(jié)構(gòu)住宅的人性化居住,。作為一種完全環(huán)保的住宅體系，它已成功應(yīng)用于多個(gè)大型項(xiàng)目,。
六.輕型鋼結(jié)構(gòu)建筑發(fā)展探討
摘要：本文概述了輕鋼建筑的結(jié)構(gòu)方案,、特點(diǎn)、用途,，并介紹了國(guó)內(nèi)外輕型鋼結(jié)構(gòu)建筑發(fā)展
輕型鋼結(jié)構(gòu)建筑是相對(duì)于普通鋼結(jié)構(gòu)建筑而言的,，主要是指以輕型冷彎薄壁型鋼、輕型焊接和高頻焊接型鋼,、薄鋼板和薄壁銅管,、輕型熱軋型鋼為主要受力構(gòu)件的低層和多層建筑。
（一） 輕鋼建筑的結(jié)構(gòu)方案
1.1 輕鋼建筑的分類
1.1.1 低層輕鋼建筑低層輕鋼建筑指兩層或兩層以下的輕鋼建筑,，主要有實(shí)腹式門武剛架或排架,，也可采用格構(gòu)式構(gòu)件。其各根剛架靠墻梁,、模條和各類支撐連接,，構(gòu)成空間的承力體系。門式剛架輕型建筑是我國(guó)當(dāng)前最常見(jiàn)和最受歡迎的輕鋼建筑形式,，在國(guó)內(nèi)低層金屬建筑中占?jí)艛嗟匚?，也是人們通常印象中的輕鋼建筑。門式剛架可布置為柱底鉸接,、柱底剛接,。單跨、多跨,、高低跨,、屋面單坡、多坡,、無(wú)夾層,、有夾層等結(jié)構(gòu)形式，不受尺寸限制,，布局靈活,，使用空間大。低層輕鋼建筑的主結(jié)構(gòu),、次結(jié)構(gòu),、支撐體系。維護(hù)體系形成一個(gè)空間三維的承力體系而共同工作,，空間剛度好,，適宜于建造工業(yè)廠房、商業(yè)樓,、綜合樓,、倉(cāng)庫(kù)、機(jī)庫(kù),、候車室等大空間建筑,。
1.1.2 多層輕鋼建筑多層輕鋼建筑為12層及12層以下的居住建筑、高度小于24m的公共建筑和高度小于20m的工業(yè)廠房,、抗震設(shè)防烈度為6－8度的乙類及丙類的鋼結(jié)構(gòu)建筑,。目前，多層輕鋼住宅尚處于開(kāi)發(fā)研究階段,，公共建筑,，如工業(yè)廠房類和綜合樓類多層輕鋼建筑則較為常見(jiàn),。多層輕鋼建筑適宜采用三維框架體系，亦可以采用平面剛架體系,，采用平面鋼架體系需要加強(qiáng)各報(bào)剛架的連接與支撐,。輕鋼建筑自重輕，自振周期較長(zhǎng),，對(duì)地震作用不敏感,，但框架體系側(cè)向剛度較小，須設(shè)置各種側(cè)向支撐,，或結(jié)合電梯井的布置,，采用抗剪級(jí)架結(jié)構(gòu)、抗剪網(wǎng)架墻體,、抗剪鋼板剪力墻,、鋼混剪力墻體系等，確保對(duì)結(jié)構(gòu)水平位移的嚴(yán)格控制,。多層輕鋼建筑主要選用高頻焊接和熱軋H型鋼,。普通或輕型熱軋型鋼、冷彎薄壁型鋼,、薄鋼板焊接件等構(gòu)件,。
1.2 輕鋼建筑的樓面結(jié)構(gòu)
多層輕鋼建筑的樓板或門式剛架低層輕鋼建筑的夾層樓板必須有足夠的剛度、強(qiáng)度和整體穩(wěn)定性,，同時(shí)宜采用技術(shù)和構(gòu)造措施減輕樓板自重,，提高施工速度。常用的樓板有如下形式：鋼筋混凝土平板樓蓋,。預(yù)應(yīng)力平板樓蓋,、梁板式樓蓋、壓型鋼板組合樓蓋,。
1.3 輕鋼建筑的支撐體系、
1.3.1 門武剛架結(jié)構(gòu)中的支撐體系門式剛架結(jié)構(gòu)需要采用各種可靠的支撐結(jié)構(gòu)以加強(qiáng)穩(wěn)定性及力的可靠傳遞,。支撐形式主要有：
（1）對(duì)角支撐：設(shè)置于屋面,、側(cè)墻以及端墻，用于抵抗風(fēng)力和吊車荷載,，采用兩端帶螺紋的抗拉圓鋼,，也可以采用角鋼。
（2）連系梁：剛架受壓翼緣的平面外剛度較小,，采用角鋼或模條連接主剛架受壓翼緣,，防止受壓翼緣平面外局部失穩(wěn)。
1.3.2 多層輕鋼結(jié)構(gòu)中的支撐體系多層框架鋼結(jié)構(gòu)體系的側(cè)向剛度較弱,，為了抵抗水平地震作用,，減少層間位移,，應(yīng)在墻體內(nèi)布置槽鋼或角鋼結(jié)構(gòu)的垂直支撐，并按拉桿進(jìn)行設(shè)計(jì),。為了開(kāi)設(shè)門窗的方便或滿足特別的需要,，可以采用靈活的支撐形式，如X型,、單斜杠型,、K型、M型,、W型,、V型、人型支撐等,。為了抗震,，一般多采用偏心支撐。
1.4 輕鋼建筑的圍護(hù)體系
輕鋼建筑的墻體應(yīng)采用輕質(zhì)材料,。墻體主要有2類：（1）非承重式輕型墻體,，如壓型彩鋼板加輕型保溫隔層墻體、壓型彩鋼夾芯板,、玻璃纖維增強(qiáng)水泥外墻板以及玻璃幕墻等,。（2）承重式輕型墻體，主要采用各類輕質(zhì)填充材料,，如空心砌塊,、加氣混凝土塊、預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土多孔板,、壓型鋼板,、鋼網(wǎng)塑料墻板、輕鋼龍骨加面板墻體等,，底層墻體也可以采用普通的新土磚砌體,。屋蓋結(jié)構(gòu)一般采用有植條體系，也可采用輕型折皺波紋鋼板蓋,、輕型網(wǎng)架,、輕型組架加鋪輕質(zhì)保溫層和壓型彩鋼板。
1.5 柱腳基礎(chǔ)形式
輕鋼建筑較一般磚混建筑輕,，所以,，基礎(chǔ)可以做得較小，以柱下獨(dú)立基礎(chǔ)為主,。荷載較大時(shí),，采用條型、十字型甚至片筏基礎(chǔ),，盡量避免柱下打樁,?；A(chǔ)梁采用現(xiàn)澆或預(yù)制鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，采用鋼梁時(shí),，可外包防水混凝土,。門式剛架輕型鋼結(jié)構(gòu)中，柱腳可設(shè)計(jì)為鉸接,，也可為剛接,；多層框架輕鋼結(jié)構(gòu)中，為增加側(cè)向剛度,，柱腳宜設(shè)計(jì)為剛接形式,。
1.6 節(jié)點(diǎn)構(gòu)造
梁柱和梁的節(jié)點(diǎn)可以做成剛接、鉸接和半剛接3種形式,，由于半剛接難以控制,，故應(yīng)結(jié)合實(shí)驗(yàn)才能采用。以焊接和高強(qiáng)螺栓連接為主,，螺栓連接時(shí),，可采用端板連接、拼板連接,、角鋼夾片連接等形式,，并盡量保證梁和柱在截面強(qiáng)軸方向采用剛接形式、弱軸方向采用鉸接形式,。
（二）輕鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)
2.1 批量生產(chǎn)
輕型門式剛架被稱為工業(yè)化全裝配式結(jié)構(gòu),，從屋面、墻面,、墻架,、保溫層和承重結(jié)構(gòu)，形成完整的體系,，具有高度的系列化和裝配化,，可以像其它商品一樣批量生產(chǎn)。有完善的報(bào)價(jià),、設(shè)計(jì)系統(tǒng)和制作上的程序管理,，供貨迅速。
2.2 方便靈活
輕型建筑外型設(shè)計(jì)和彩鋼板的色彩選擇自由,，外形美觀，內(nèi)部空曠,，可以隨意布置大開(kāi)間,、大跨度或大柱距的建筑平面，非承重墻體的設(shè)計(jì)靈活,，室內(nèi)分區(qū)更符合實(shí)用要求,，可以任意分隔,。
2.3重量輕
輕型鋼結(jié)構(gòu)建筑的重量是混凝土結(jié)構(gòu)的1／8 ～1／10，是普通鋼結(jié)構(gòu)的1／2～1／3,；圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用壓型金屬板,，用鋼量為3～15kg／m2，節(jié)省材料,；對(duì)基礎(chǔ)要求低,，造價(jià)相對(duì)低廉，特別對(duì)輕型廠房和倉(cāng)庫(kù)類建
筑,，有較好的經(jīng)濟(jì)效益,；對(duì)地震區(qū)、地質(zhì)條件差和運(yùn)輸不便的地區(qū),，其優(yōu)越性更為明顯,。
2.4 安裝方便，施工速度快
輕鋼建筑從設(shè)計(jì),、安裝到投人使用周期很短,，使得投資者可以較快地得到回報(bào)。不需大型起重設(shè)備,，結(jié)構(gòu)構(gòu)件和圍護(hù)結(jié)構(gòu)在現(xiàn)場(chǎng)采用螺栓,、自攻螺絲、拉鉚釘連接,，焊接工作量少,，無(wú)濕作業(yè)，不受季節(jié)影響?，F(xiàn)代輕鋼建筑的設(shè)計(jì),、制造和安裝惜助于計(jì)算機(jī)技術(shù)和工業(yè)化生產(chǎn)手段，具有極高的效率和精確度,。優(yōu)秀的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件容許設(shè)計(jì)師按用戶定制的概念設(shè)計(jì)產(chǎn)品,，輕鋼結(jié)構(gòu)的每一個(gè)部件都被細(xì)化到基本單元并適當(dāng)?shù)貥?biāo)準(zhǔn)化，大量的標(biāo)準(zhǔn)部件的出現(xiàn)使得優(yōu)化設(shè)計(jì)也可以進(jìn)行,。
2.5 能夠更好地利用自然光線
輕鋼結(jié)構(gòu)系統(tǒng)大量使用采光帶,，既滿足生產(chǎn)中對(duì)光線的要求，又降低了造價(jià),。
?。ㄈ≥p型鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用范圍
3.1 單層工業(yè)廠房
用輕型鋼結(jié)構(gòu)建造單層工業(yè)廠房，結(jié)構(gòu)輕巧,、明亮,，美觀大方，一改過(guò)去工業(yè)廠房笨重,、呆板的模式,。用輕型鋼結(jié)構(gòu)門式剛架建造大,、中型廠房，可設(shè)置1－3t的懸掛吊車,，或起重量小于20t的中輕級(jí)工作制的單梁或橋式吊車,，可滿足一般生產(chǎn)需要。
3.2 單層庫(kù)房
利用門式鋼架建造的庫(kù)房外形美觀,，庫(kù)內(nèi)空間大,，適用于碼頭倉(cāng)庫(kù)和工廠的各種庫(kù)房。
3.3 現(xiàn)代商業(yè),、文化娛樂(lè)設(shè)施和體育館
各種商業(yè)建筑如超級(jí)市場(chǎng),、貿(mào)易中心、農(nóng)貿(mào)綜合市場(chǎng)以及各種商業(yè)城,，要求建筑物跨度大,，視野開(kāi)闊。這些建筑最合理的結(jié)構(gòu)形式就是輕型門式剛架,，它具有興建快,、改建或轉(zhuǎn)向容易、造價(jià)低和適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn),。
3.4 多層工業(yè)廠房
受工藝條件限制,，多層工業(yè)廠房大多具有以下特點(diǎn)：體型復(fù)雜不規(guī)則；活荷載大,，并伴有動(dòng)力荷載,，而且分布不均勻；層高變化大,，不均勻,；樓板開(kāi)洞率高。這些都給結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)帶來(lái)一定難度,。輕鋼結(jié)構(gòu)充分體現(xiàn)“輕”這一特點(diǎn),，且抗震性能好，在多層工業(yè)廠房中發(fā)展和應(yīng)用輕鋼結(jié)構(gòu),，將是今后的發(fā)展趨勢(shì),。
3.5 輕型鋼結(jié)構(gòu)住宅
在住宅建設(shè)中采用鋼結(jié)構(gòu)承重，可使住宅建設(shè)用材更趨多樣化,。鋼結(jié)構(gòu)承重構(gòu)件更適于系列化,、標(biāo)準(zhǔn)化和工廠規(guī)模生產(chǎn)，產(chǎn)品成本低,、建設(shè)周期短,。鋼結(jié)構(gòu)住宅更能節(jié)能、節(jié)地,、節(jié)材,，提高住宅功能質(zhì)量，優(yōu)化居住環(huán)境,，能促進(jìn)我國(guó)住宅建設(shè)工業(yè)化水平的提高,。
3.6 舊建筑的翻修改造與加層
隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，舊建筑的翻修與改造業(yè)務(wù)將不斷增加,，如輕質(zhì)隔墻,、高級(jí)裝修的內(nèi)外墻面、在原建筑物上加層等,，都離不開(kāi)輕鋼結(jié)構(gòu),。
（四） 國(guó)內(nèi)外輕型鋼結(jié)構(gòu)建筑發(fā)展及現(xiàn)狀
4.1 國(guó)外輕型鋼結(jié)構(gòu)建筑的發(fā)展概況
國(guó)外輕型鋼結(jié)構(gòu)建筑發(fā)展較早,，最初用于建造私人汽車庫(kù)等簡(jiǎn)易房屋,。第二次世界大戰(zhàn)時(shí)期，由于戰(zhàn)爭(zhēng)的需要,，一些營(yíng)房和庫(kù)房用輕鋼結(jié)構(gòu)建造,。上個(gè)世紀(jì)60年代以來(lái)，國(guó)外建筑鋼材的發(fā)展有了很大突破,，色彩豐富而耐久的彩色壓型鋼板的出現(xiàn),，H型鋼和冷彎型鋼的問(wèn)世，極大地推動(dòng)了輕型鋼結(jié)構(gòu)建筑的發(fā)展,。業(yè)主不是帶著圖紙委托加工,，而是向承包商定購(gòu)某種輕型鋼結(jié)構(gòu)房屋，承包商可在短時(shí)間內(nèi)按業(yè)主要求建成,，并交付使用,。這種高質(zhì)量的快速供貨方式，使業(yè)主感到十分滿意,，輕鋼結(jié)構(gòu)得以迅速發(fā)展,。目前，歐美各國(guó)建造的非居住單層建筑物中,，輕鋼結(jié)構(gòu)約占50％以上,，日本新建的1－4層建筑大多采用輕鋼結(jié)構(gòu)。外國(guó)輕鋼公司大部分都具有自己的輕鋼結(jié)構(gòu)系列,，各公司的輕鋼結(jié)構(gòu)系列大同小異,。
4.2 我國(guó)輕型鋼結(jié)構(gòu)建筑發(fā)展現(xiàn)狀
我國(guó)輕型鋼結(jié)構(gòu)建筑起步于上世紀(jì)50年代，經(jīng)過(guò)30多年的發(fā)展,，取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步,，但由于各種原因，我國(guó)輕型鋼結(jié)構(gòu)建筑的發(fā)展受到制約。改革開(kāi)放以來(lái),，我國(guó)鋼產(chǎn)量大幅度增加,，品種質(zhì)量不斷提高，各種壓型金屬板的出現(xiàn)為輕型鋼結(jié)構(gòu)提供了色彩豐富,。輕質(zhì)而耐久的材料,。尤其是建筑用金屬壓型板具有工業(yè)化生產(chǎn)、快速施工,、安裝維修方便以及防水,。耐久等特點(diǎn)，適應(yīng)不同氣候條件和多種功能需要,，為發(fā)展輕型鋼結(jié)構(gòu)建筑提供了必要條件,。與輕型鋼結(jié)構(gòu)建筑配套使用的輕質(zhì)高效保溫材料也有較快的發(fā)展，品種不斷增加,，質(zhì)量逐步提高,。上個(gè)世紀(jì)80年代以來(lái)，我國(guó)已能生產(chǎn)輕型鋼結(jié)構(gòu)建筑所需的各種連接件,、零配件,、密封和嵌縫材料等，這些也為鋼結(jié)構(gòu)建筑的發(fā)展提供了條件,。1998年前后,，建設(shè)部標(biāo)準(zhǔn)定額司陸續(xù)下達(dá)了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》及《冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范》的修訂任務(wù)，目前已完成征求意見(jiàn)稿,，并在進(jìn)行試設(shè)計(jì)工作,，估計(jì)年內(nèi)可以完成規(guī)范送審稿，并召開(kāi)規(guī)范審查會(huì)議,。與此同時(shí),，輕型鋼結(jié)構(gòu)委員會(huì)正在編制國(guó)家推薦性標(biāo)準(zhǔn)《輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》、《金屬拱型波紋屋蓋結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》,，《冷彎薄壁型鋼應(yīng)力蒙皮設(shè)計(jì)規(guī)范》和《矩形鋼管混凝土組合結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》,，為輕鋼結(jié)構(gòu)建筑的發(fā)展提供了技術(shù)規(guī)范,。自1998年起,，國(guó)內(nèi)開(kāi)始對(duì)鋼結(jié)構(gòu)住宅進(jìn)行研究，調(diào)查了國(guó)外鋼結(jié)構(gòu)住宅的工程實(shí)例,，對(duì)住宅鋼結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行了技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較,，綜合我國(guó)材料供應(yīng)、勞動(dòng)力價(jià)格以及我國(guó)居住建筑現(xiàn)狀,、未來(lái)預(yù)測(cè)和政策導(dǎo)向等多方面因素,，把多層結(jié)構(gòu)體系選定為熱軋H鋼框架和鋼筋混凝土剪力墻的組合結(jié)構(gòu),，樓板為現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板（可以以壓型鋼板為模板）或預(yù)制多孔板。該結(jié)構(gòu)體系的特點(diǎn)是水平力（地震或風(fēng)荷載）大部分由鋼筋混凝土剪力墻承擔(dān),，發(fā)揮了鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)抗側(cè)向力性能好的優(yōu)勢(shì),，而垂直荷載大部分由鋼框架承擔(dān)，這可使鋼框架內(nèi)力較小,，鋼構(gòu)件截面較小,，用鋼量較少，建筑及裝修比較容易,，為多層及小高層鋼結(jié)構(gòu)住宅的開(kāi)發(fā)提供了良好的思路?？傊?，我國(guó)輕型鋼結(jié)構(gòu)建筑的發(fā)展正面臨著前所未有的大好機(jī)遇，必將帶動(dòng)建筑業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的調(diào)整,，促進(jìn)建筑結(jié)構(gòu)向輕型化,、系列化發(fā)展。輕鋼結(jié)構(gòu)的普及將提高我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)建筑總體水平,，是我國(guó)現(xiàn)代建筑技術(shù)發(fā)展的新趨勢(shì),。
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七.大跨輕鋼結(jié)構(gòu)廠房降低用鋼指標(biāo)的措施
（一） 工程概況
某單層輕型鋼結(jié)構(gòu)廠房,平面尺寸48×80m,設(shè)計(jì)要求室內(nèi)空間盡量簡(jiǎn)潔,室內(nèi)盡量少設(shè)柱少阻滯,以便于工藝流程的安排,并盡量降低用鋼量,突出個(gè)"輕"字,。在充分研究國(guó)內(nèi)外工程實(shí)例后,我們決定采用兩跨連續(xù) 架結(jié)構(gòu),每跨24米,柱間采用12米間距,柱間不設(shè)托架或托梁,而直接采用12米跨度的S型冷彎鋼檁條,屋面采用大型壓型夾心鋼板(自重為36kg/m2),檁條間距2米,。(廠房平面和剖面如圖1所示)。
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2.1 采用12米大柱距,大跨度檁條
與6米柱距相比,室內(nèi)柱數(shù)量減少了一半,一方面在使用功能上提供更加靈活的室內(nèi)空間;另一方面,由于 架數(shù)量減少了將近一半,雖然每榀 架的構(gòu)件截面和重量有所增加,冷彎S型檁條的重量也有所增加,但總用鋼量卻有所減少,。表1列出了6米柱距和12米柱距兩種情況下用鋼量的比較。從表中可以看出,即使采用簡(jiǎn)支檁條,12米柱距方案總用鋼量仍略低于6米柱距方案,而檁條采用連續(xù)接點(diǎn)后,總用鋼量下降了13%,。
2.2 檁條節(jié)點(diǎn)的連續(xù)化處理
一般情況下,檁條都是在屋面梁或屋架上弦做鉸結(jié)點(diǎn),這種結(jié)點(diǎn)做法十分方便,但檁條跨中彎矩峰值和變形都較大,如圖—2所示,。為了降低彎矩峰值和變形,設(shè)計(jì)中將檁條連接點(diǎn)設(shè)于跨中1/4處(考慮到連續(xù)梁適當(dāng)?shù)乃苄哉{(diào)節(jié)作用,設(shè)計(jì)時(shí)即假定該點(diǎn)的彎矩為零點(diǎn))。檁條分為梁上檁條(長(zhǎng)4米)和跨中檁條(長(zhǎng)8米)兩種,其連接構(gòu)造,、彎矩分布如圖2所示,。S型冷彎?rùn)_條是在工廠加工后運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)安裝的,在加工過(guò)程中已鉆好連接孔,現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí),先將梁上檁條就位,再安裝跨中檁條,然后用螺栓鎖定即可。為使檁條在跨中連接點(diǎn)能承受少量的彎矩,采用了兩點(diǎn)螺栓連接。與12米長(zhǎng)度的簡(jiǎn)支檁條相比,每段8米和4米的長(zhǎng)度在運(yùn)輸方面要方便許多,。
2.3 門架之間梁結(jié)點(diǎn)的連續(xù)化處理
本工程剛架之間的屋面梁跨度較大,設(shè)計(jì)中用高強(qiáng)螺栓通過(guò)柱頂端將屋面梁處理成為連續(xù)梁,同時(shí)又為內(nèi)排水放置天溝 提供了位置(柱頂上),高強(qiáng)螺栓連接同時(shí)為今后邊跨的擴(kuò)建提供便利的連接孔和排水天溝(擴(kuò)建后外天溝成為內(nèi)天溝),從而使廠房能不斷順利"生長(zhǎng)",。
（三） 小 結(jié)
本工程設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)了"連續(xù)化"的概念,正是由于"連續(xù)化"的處理方法,為廠房的設(shè)計(jì)帶來(lái)了使用上方便和用鋼量的降低,。(見(jiàn)表1)隨著計(jì)算技術(shù)的不斷提高和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的不斷增長(zhǎng),連續(xù)的超靜定結(jié)構(gòu)應(yīng)進(jìn)一步地被引入到廠房的設(shè)計(jì)中來(lái),。
