97-门式刚架轻型房屋钢结构设计体会.pdf

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1、门式刚架轻型房屋钢结构设计体会杨家宝（西安有色冶金设计研究院西安710001）摘要：根据规范，并结合个人体会，提出建筑和结构布置的规则性是为该类型房屋设计的重要前提；对现行活荷载取值提出疑问；点出柱间支撑的重要性；指出墙体材料应尽量用轻质材料，并与刚架构件柔性连接；强调条件允许时，钢柱柱脚应优先采用铰接柱脚；推荐“内外分离”作为构建门式刚架房屋大空间内局部小空间的首选方案。关键词：建筑和结构布置的规则性活荷载取值柱间支撑轻型墙体材料隅撑铰接柱脚“内外分离”0前言门式刚架轻型房屋钢结构(以下简称“门刚”)与普通钢

2、结构房屋相比，由于采用了压型钢板等轻型屋面材料及轻型墙体材料,使得结构永久荷载大幅度降低,从而结构构件的截面尺寸和重量也大幅度减小，最终达到了节约钢材用量的目的,另外,门刚施工时,大量的构件制作在工厂完成，既有利于保证质量，又大大缩短了施工工期。所以近年来门刚在较大跨度的单层民用建筑及工业建筑中得到了越来越广泛的应用。笔者通过参与此类项目的设计与施工获得了几点体会，兹表述如下，以便与同行交流并期望对不足及谬误之处获得批评指正。1建筑和结构布置的规则性是当前通用的结构计算方法的必要条件由于采用压型钢板等轻型材料（

3、一般不考虑蒙皮效应），故门刚的屋面柔性很大而刚性很差，不具有刚性屋面的性质，不能协调横向各榀刚架和纵向各柱列之间的变形，故而对此类结构，通常横向抽取单榀门式刚架，按平面结构计算；纵向抽取为柱列，加上柱间支撑，也按平面结构计算。当因建筑或工艺有特殊要求不允许在纵向设置柱间支撑时，其纵向可按平面框架设计。采用以上计算方法的重要前提是建筑与结构在平面和竖向的布置应具有较好的均匀对称性。刚架的间距与刚架的跨度、屋面荷载、檩条形式等因素有关，当刚架跨度较小时，选用较大的间距，会增加檩条的用钢量，经济性较差，一般来说，刚架

4、柱距宜为6m、7.5m、9m。经过计算发现，随着柱距的增大，刚架的用钢量是逐渐下降的，但当柱距增大到一定数值后，刚架用钢量随着柱距增大而下降的幅度趋于平缓，而其他构件如檩条、吊车梁、墙梁的用钢量却逐步上升，就总的用钢量而言，此时是整体上升的。因此，门式钢架在一定的条件下是存在最优间距的，笔者姑且总结如下（见表1）：表1跨度与柱矩关系表跨度（m）最优柱距（m）跨度（m）最优柱距（m）9~18m6m30~45m7.5~9m18~30m6~7.5m45m以上9m综上所述，门刚的合理柱距应控制在6~9m之间，超过9m时

5、，屋檩、墙梁及吊车梁等构件用钢量增加过多，不但增加了结构整体的负担，综合造价也并不经济。2屋面活荷载取值门式钢架结构设计的主要依据为《钢结构设计规范》，《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》(以下简称门规)，《冷弯薄壁型钢结构技术规范》，对于屋面结构，《门规》第3.2.2条规定，屋面竖向均布活荷载标准值为0.5KN/m²，但当仅有一个可变荷载且受荷水平投影面积超过60mm²时，应取0.3KN/m²，且第3.2.5条规定，屋面均布活荷载不与雪荷载同时考虑，应取两者中的较大值；但《钢结构设计规范》条文说明3.2.1中指

6、出，当有两个及以上可变荷载考虑荷载组合值系数参与组合时（如尚有积灰荷载），屋面活荷载仍应取0.5KN/m²，这点设计人员较易忽视，应引起重视。2008年我国大范围普降大雪，各地均不同程度出现了轻钢结构屋面垮塌事件，其中不乏虽符合现行规范却依然垮塌的个例，所以笔者认为0.3KN/m²的活荷载取值是否合适，是值得商榷的。3柱间支撑《门规》第4.5.1条指出，在设置柱间支撑的开间，宜同时设置屋盖横向支撑，以构成几何不变的空间稳定结构体系，从而承受结构水平方向的地震力作用，显然，水平地震作用通过柱间支撑，最终是传到基础

7、上的，所以基础的抗滑移性能应引起重视；《门式钢架轻型房屋钢结构》规定，在8度抗震设防区，柱间支撑所在跨的基础之间应设压梁，以加强基础刚度，抵抗水平地震作用。4墙体材料应尽量用轻质、柔性的材料，墙体与主体钢构间应采用柔性连接《门规》第1.0.2条规定：门式刚架轻型房屋的外墙亦可采用砌体，此时应符合本规程第4.4.3条的规定。《门规》第4.4.3条规定：门式刚架轻型房屋的外墙，当抗震设防烈度不高于6度时，可采用轻型墙板或砌体；当抗震设防烈度为7度、8度时，可采用轻型墙板或非嵌砌砌体；当抗震设防烈度为9度时，宜采用钢

8、墙板或与柱柔性连接的轻质墙板。《门规》对门式刚架轻型房屋的内墙未作规定。但从以上条文的精神来看，门刚房屋的内墙仍宜优先采用轻质材料。许多建设单位和设计单位由于各种原因，在门式刚架轻型房屋中采用了砌体围护墙和砌体内隔墙。笔者认为这不是一种妥当的做法，原因至少有以下几个方面：首先，门刚的一个重要特点是结构柔性大，故而允许变形也较大。这从现有规范对结构位移限值的规定上可以看出。《建筑抗震规范