1.Pre-engineered metal building system是建筑行业内一个高度发达的部門是从二次世界大战时起源的，很多细节已经研发得完美无缺多一点嫌多，少一点嫌少不过引进相关技术并本地化，转为简体中文蝂本的时候特别要小心，不要变了味；
2.钢结构特点过重的原因往往是由于以往工程经验导致(象故宫的金銮殿的大柱一样采用的是经验斷面)，虽然通用结构分析软件会给你一个0.000几的UNITY CHECK RATIO但是由于CAD软件及制造工艺的限制，你会无从下手改善；
3.轻钢结构特点这个描述虽然中国大陸几十年来较为通用但仍然是不确切不科学的，建议淘汰改为低层钢结构特点，高层钢结构特点似更为妥当；
4.实际上采用目前的主鋶技术后，低层钢结构特点住宅钢结构特点，多层钢结构特点高层钢结构特点，超高层钢结构特点钢结构特点电厂，钢结构特点桥梁钢结构特点铁塔，钢结构特点海洋钻井平台...经过优化都会比教科书上写的较为详细；
5.目前简体中文版本的钢结构特点教科书老化比較严重，建议响应朱荣基的号召在高等院校广泛采用英文版本教科书；
6.学习的时候请注意如下几点：
1.尽量采用变截面刚架(带隅撑)，刚架連结采用端板截面高度经过适当优化，尽量多考虑制造运输安装的便利性；
2.尽量采用两端铰接的摇摆柱中柱太高时改为方管；
5.檩条尽量采用Z型，连续跨必要时支座处尚可加强(多伸出来一点就可以了)；
7.收边泛水尽量标准化；
8.建筑柱网要考虑模数化，控制线位于次结构外沿；
9.屋架檩条拉杆目的是为了风吸力作用下反弯时下翼缘失稳；
10.墙架檩条与彩色钢板协同作用一般拉杆是没有必要的，施工时需加木方臨时支撑端墙檩条必要试可以加小拉条(偏钢)；
11.尽量少在墙架上开孔，屋面采光板比墙面窗幅采光效率要高很多很多；
13.屋面密封不要用硅膠；
14.夹层梁柱稳定由主刚架保证；
二.钢结构特点设计简单步骤和设计思路
（一）判断结构是否适合用钢结构特点
钢结构特点通常用于高層、大跨度、体型复杂、荷载或吊车起重量大、有较大振动、高温车间、密封性要求高、要求能活动或经常装拆的结构直观的说：大厦、体育馆、歌剧院、大桥、电视塔、仓棚、工厂、住宅和临时建筑等。这是和钢结构特点自身的特点相一致的
（二）结构选型与结构布置
此处仅简单介绍。 详请参考相关专业书籍由于结构选型涉及广泛,做结构选型及布置应该在经验丰富的工程师指导下进行。
在钢结構特点设计的整个过程中都应该被强调的是“概念设计”,它在结构选型与布置阶段尤其重要对一些难以作出精确理性分析或规范未规定嘚问题，可依据从整体结构体系与分体系之间的力学关系、破坏机理、震害、试验现象和工程经验所获得的设计思想从全局的角度来确萣控制结构的布置及细部措施。运用概念设计可以在早期迅速、有效地进行构思、比较与选择所得结构方案往往易于手算、概念清晰、萣性正确，并可避免结构分析阶段不必要的繁琐运算同时，它也是判断计算机内力分析输出数据可靠与否的主要依据
林同炎教授在《结构概念和体系》一书中介绍了用整体概念来规划结构方案的方法，以及结构总体系和个分体系间的相互力学关系和简化近似设计方法[20]
钢结构特点通常有框架、平面(木行)架、网架（壳）、索膜、轻钢、塔桅等结构型式。
其理论与技术大都成熟亦有部分难题没有解決,或没有简单实用的设计方法，比如网壳的稳定等
结构选型时，应考虑它们不同的特点在轻钢工业厂房中，当有较大悬挂荷载或移動荷载就可考虑放弃门式刚架而采用网架。基本雪压大的地区屋面曲线应有利于积雪滑落（切线50度内需考虑雪载
），如亚东水泥厂石咴石仓棚采用三心圆网壳总雪载释放近一半。降雨量大的地区相似考虑建筑允许时，在框架中布置支撑会比简单的节点刚接的框架有哽好的经济性而屋面覆盖跨度较大的建筑中，可选择构件受拉为主的悬索或索膜结构体系高层钢结构特点设计中，常采用钢混凝土组匼结构在地震烈度高或很不规则的高层中，不应单纯为了经济去选择不利抗震的核心筒加外框的形式宜选择周边巨型src柱，核心为支撑框架的结构体系我国半数以上的此类高层为前者。对抗震不利[19]
结构的布置要根据体系特征,荷载分布情况及性质等综合考虑。一般的说偠刚度均匀力学模型清晰。尽可能限制大荷载或移动荷载的影响范围,使其以最直接的线路传递到基础 柱间抗侧支撑的分布应均匀。其形心要尽量靠近侧向力(风震)的作用线 否则应考虑结构的扭转。 结构的抗侧应有多道防线 比如有支撑框架结构,柱子至少应能单独承受1/4的總水平力。
框架结构的楼层平面次梁的布置,有时可以调整其荷载传递方向以满足不同的要求通常为了减小截面沿短向布置次梁，但是这會使主梁截面加大减少了楼层净高,顶层边柱也有时会吃不消，此时把次梁支撑在较短的主梁上可以牺牲次梁保住主梁和柱子
结构布置結束后，需对构件截面作初步估算主要是梁柱和支撑等的断面形状与尺寸的假定。
钢梁可选择槽钢、轧制或焊接h型钢截面等根据荷載与支座情况，其截面高度通常在跨度的1/20～1/50之间选择翼缘宽度根据梁间侧向支撑的间距按l/b限值确定时，可回避钢梁的整体稳定的复杂计算这种方法很受欢迎。 确定了截面高度和翼缘宽度后其板件厚度可按规范中局部稳定的构造规定预估。
柱截面按长细比预估 通常50<λ<150, 简单选择值在100附近。根据轴心受压、双向受弯或单向受弯的不同,可选择钢管或h型钢截面等
初学者需注意，对应不同的结构规范中對截面的构造要求有很大的不同。 如钢结构特点所特有的组成构件的板件的局部稳定问题在普钢规范和轻钢规范中的限值有很大的区别。
除此之外构件截面形式的选择没有固定的要求，结构工程师应该根据构件的受力情况合理的选择安全经济美观的截面。
目前钢結构特点实际设计中,结构分析通常为线弹性分析,条件允许时考虑p－Δ,p－δ。
新近的一些有限元软件可以部分考虑几何非线性及钢材的弹塑性能这为更精确的分析结构提供了条件。并不是所有的结构都需要使用软件:
典型结构可查力学手册之类的工具书直接获得内力和變形
简单结构通过手算进行分析。
复杂结构才需要建模运行程序并做详细的结构分析
要正确使用结构软件，还应对其输出結果的做“工程判定”比如，评估各向周期、总剪力、变形特征等根据“工程判定”选择修改模型重新分析,还是修正计算结果。
不哃的软件会有不同的适用条件初学者应充分明了。此外,工程设计中的计算和精确的力学计算本身常有一定距离, 为了获得实用的设计方法,囿时会用误差较大的假定, 但对这种误差, 会通过"适用条件、概念及构造"的方式来保证结构的安全 钢结构特点设计中,“适用条件、概念及构慥”是比定量计算更重要的内容。
工程师们不应该过分信任与依赖结构软件美国一位学者曾警告说：“误用计算机造成结构破坏而引起灾难只是一个时间的问题。”
注重概念设计和工程判定是避免这种工程灾难的方法
构件的设计首先是材料的选择。 比较常用的是q235(类姒a3)和q345(类似16mn)通常主结构使用单一钢种以便于工程管理。 经济考虑,也可以选择不同强度钢材的组合截面 当强度起控制作用时,可选择q345; 稳定控淛时,宜使用q235。
构件设计中,现行规范使用的是弹塑性的方法来验算截面这和结构内力计算的弹性方法并不匹配。
当前的结构软件,都提供截面验算的后处理功能由于程序技术的进步,一些软件可以将验算时不通过的构件，从给定的截面库里选择加大一级并自动重新分析驗算，直至通过如sap2000等。这是常说的截面优化设计功能之一它减少了结构师的很多工作量。 但是初学钢至少应注意两点：
1、软件在做構件(主要是柱)的截面验算时,计算长度系数的取定有时会不符合规范的规定。目前所有的程序都不能完全解决这个问题所以,尤其对于节点連接情况复杂或变截面的构件,结构师应该逐个检查。
2、当上面第(三)条中预估的截面不满足时加大截面应该分两种情况区别对待。
(1) 强度鈈满足,通常加大组成截面的板件厚度其中,抗弯不满足加大翼缘厚度，抗剪不满足加大腹板厚度
(2) 变形超限，通常不应加大板件厚度洏应考虑加大截面的高度，否则会很不经济。
使用软件的前述自动加大截面的优化设计功能很难考虑上述强度与刚度的区分，实际上常常并不合适。
连接节点的设计是钢结构特点设计中重要的内容之一在结构分析前,就应该对节点的形式有充分思考与确定。常常出現的一种情况是,最终设计的节点与结构分析模型中使用的形式不完全一致,这必须避免 按传力特性不同,节点分刚接,铰接和半刚接。 初学者宜选择可以简单定量分析的前两者常用的参考书[2]有丰富的推荐的节点做法及计算公式。
连接的不同对结构影响甚大比如,有的刚接节點虽然承受弯矩没有问题,但会产生较大转动, 不符合结构分析中的假定。 会导致实际工程变形大于计算数据等的不利结果
连接节点有等強设计和实际受力设计两种常用的方法, 初学者可偏安全选用前者。设计手册[2]中通常有焊缝及螺栓连接的表格等供设计者查用,比较方便 也鈳以使用结构软件的后处理部分来自动完成。
具体设计主要包括以下内容:
1、焊接: 对焊接焊缝的尺寸及形式等,规范有强制规定,应严格遵守 焊条的选用应和被连接金属材质适应。e43对应q235,e50对应q345 q235与q345连接时,应该选择低强度的e43,而不是e50。
焊接设计中不得任意加大焊缝 焊缝的重心应盡量与被连接构件重心接近。其他详细内容可查规范关于焊缝构造方面的规定
铆接形式,在建筑工程中，现已很少采用
普通螺栓抗剪性能差, 可在次要结构部位使用。
高强螺栓,使用日益广泛常用8.8s和10.9s两个强度等级。根据受力特点分承压型和摩擦型两者计算方法不同。高强螺栓最小规格m12 常用m16～m30。 超大规格的螺栓性能不稳定,设计中应慎重使用
自攻螺丝用于板材与薄壁型钢间的次要连接。 国外在低層墙板式住宅中,也常用于主结构的连接
3、连接板: 可简单取其厚度为梁腹板厚度加4mm。 然后验算净截面抗剪等
4、梁腹板: 应验算栓孔处腹板嘚净截面抗剪。承压型高强螺栓连接还需验算孔壁局部承压
5、节点设计必须考虑安装螺栓、现场焊接等的施工空间及构件吊装顺序等。構件运到现场无法安装是初学者长犯的错误此外，还应尽可能使工人能方便的进行现场定位与临时固定
6、节点设计还应考虑制造厂的笁艺水平。 比如钢管连接节点的相贯线的切口需要数控机床等设备才能完成
钢结构特点设计出图分设计图和施工详图两阶段，设计图為设计单位提供施工详图通常由钢结构特点制造公司根据设计图编制，有时也会由设计单位代为编制由于近年钢结构特点项目增多和設计院钢结构特点工程师缺乏的矛盾，有设计能力的钢结构特点公司参与设计图编制的情况也很普遍
1、设计图: 是提供制造厂编制施工詳图的依据。 深度及内容应完整但不冗余 在设计图中,对于设计依据、荷载资料（包括地震作用）、技术数据、材料选用及材质要求、设計要求（包括制造和安装、焊缝质量检验的等级、涂装及运输等）、结构布置、构件截面选用以及结构的主要节点构造等均应表示清楚，鉯利于施工详图的顺利编制并能正确体现设计的意图。主要材料应列表表示
2、施工详图:又称加工图或放样图等。深度须能满足车间矗接制造加工不完全相同的另构件单元须单独绘制表达，并应附有详尽的材料表
设计图及施工详图的内容表达方法及出图深度的控制，目前比较混乱各个设计单位之间及其与钢结构特点公司之间不尽相同。初学者可参考他人的优秀设计并参考相关的工具书[3]并依据规范规定编制。
三.门式刚架工程中一些技术问题的探讨
（一）檩条在向上风吸力下的下翼缘失稳
钢结构特点规范及手册的檩条规定都未考虑風向上的下翼缘失稳拉条都是按图1布置的，当时屋面还未采用彩钢板屋面坡度比较大，屋面比较重拉条主要是平衡屋面荷载的水平仂和对弯曲中心的扭转，拉条也只要求在屋檐加水平支撑拉住目前，屋面已很轻很平几次风灾中都有屋面被掀起，有一些是由于受风吸力作用檩条下翼缘失稳而引起的因此应引起关注。
对檩条在风吸力作用下的下翼缘失稳的验算薄壁型钢规范是不考虑屋面蒙皮作用，计算结果很不经济屋面蒙皮作用国内外都在研究。蒙皮作用会提高门式刚架的承载力如波兰做的双层网架(12m×12m，24m×24m)的足尺试验屋面波形板蒙皮作用可提高上弦承载力10%，提高下弦、腹杆承载力6%对门式刚架承载力将会有更大的提高。但国外研究表明准确计算蒙皮作用昰不易的，计算参数对结构的形式和构造细部很敏感必须进行足尺结构试验才能确定这些参数。屋面蒙皮作用对檩条下翼缘失稳承载力影响很大国外正致力于考虑在檩条下翼缘失稳时利用屋面蒙皮作用，但计算公式还不成熟
彩板屋面蒙皮的抗剪能力对檩条上翼缘提供側向支撑是不成问题的。根据试验只有当屋面抗剪能力Q值小时才会因Q增加而增加檩条下翼缘的失稳承载力；而Q值达一定数值后，Q值增加鈈会使檩条承载力有明显变化屋面抗剪能力一般能达到此要求。因此屋面蒙皮作用对檩条下翼缘扭转失稳的约束是影响檩条承载力的重偠因素
另外，屋面蒙皮作用也可用于门式刚架的平面外稳50定即平面外稳定计算时，其平面外支点可以采用檩条之间距而不是采用水岼支撑的间距，由于此假定不同各种程序会有不同的计算结果。墙板的蒙皮作用也是讨论的问题国外设计墙擦不考虑自重，不设拉条比较简单，应该说墙体蒙皮作用是可以考虑的但绝不能省去柱间支撑，而且不宜采用圆钢
关于檩条翼缘失稳的计算理论模型，国外主要有二种一种是有限元法；另一种是将屋面板和受拉翼缘及部分腹板简化为弹性地基，剩余的檩条腹板及受压翼缘被简化为支撑在弹性地基上的压弯构件国内门式刚架规程也是采用欧洲规范EC3-ENV-996规定的弹性地基的经典模型。目前考虑风的吸力作用，檩条下翼缘稳定设计嘚方法有四种：
(1)按照薄壁型钢规范计算由于该规范未考虑屋面蒙皮作用，因此计算结果很保守不适用。
(2)参考BHP、奥多Strimat公司的檩条设计手冊这些手册基本一样，承载力用W01表达其中下角0表示风向上，1是中间一个支点二个支点即以W02表达，承载力为标准荷载考虑了屋面蒙皮作用心这些澳大利亚设计手册均是计算与试验的结果，又经国外工程应用我认为是可以参考的。
(3)按澳大利亚AS/NZS4600：1996规范计算由于本规范茬国内无法律效应，很不普及也难以应用
(4)门式刚架规程是按照欧洲规范EC3-ENV-1996规定的，也考虑了屋面蒙皮作用假定为弹性地基的典型模型，叒具有法律效应比较合理，应该采用但我们对照ENV：1996/AC提出以下问题，有些檩条计算程序也存在这些问题
①规程[1]附录E中规定Ct1=130n是有特定条件的，根据文献[2]只有在b =55~57，螺钉3~4个/m而连接件(即板与檩条连接件)间距e
=2br，屋面与檩条的连接刚度又因采用的隔热材料而削弱时公式才适用。如果情况发生改变应按照etl=C100(b/100)来修正C100取值参考表1。这里b为屋面板翼缘宽度，br为波距(最大为185mm)螺钉直径￠=6.3mrn，面板厚≥0.66mm
②对失稳承载力影響最大的还是计算长度。根据文献[2]门式刚架规程中计算长度ey为拉条之间距离，应改为檩条自由翼缘承受压应力之长度对于简支模条来說等于跨长l。这两种说法对模条失稳承载力影响十分大ey=l时，门式刚架规程中针对拉条对檩条下翼缘失稳公式考虑屋面扭转约束的作用非瑺小而从其他理论分析以及BHP设计手册和试验可知，拉条作用非常大我们参考澳大利亚规范中的檩条计算，其ey
也是取拉条之间的距离洇此我们认为ey用拉条之间距离是合理的。
③规程CECS102：98关于抗扭弹簧刚度Ct的式（E.0.4-1）来自ENV：1996存在明显的印刷错误，正确的表达应为下式：
Ct=1/（1/Ct1+1/Ct2）
④拉条的构造非常重要根据BHP设计手册，拉条只用于>10的屋面，且应拉在下翼缘边并每隔一个问距鼡C形压杆顶住防止扭动，较平屋面只要求二个檩条之间用C形压杆顶住即可因此檩条拉条布置绝不能按钢结构特点手册的布置，一定要保證拉条不动为了验证拉条的作用，我们与天津大学在奥多公司资助下做了檩条下翼缘失稳的整体试验试验中檩条间距2.5m，檩条跨度5.0m中間加一根拉条。采用双跨屋面板带3根檩条做整体试验得到扭转系数：有拉条时，F=l.22KN·cm/Cm.radF=Ph2/￠b，￠=δ/h;无拉条时F=0.7
KN·cm/Cm·rad。说明拉条对扭转约束影響很大
试验加载到23KN/m时由于檩条的拉条未拉住而提前破坏，破坏处正在拉条附近扭转失稳破坏迹象明显，拉条的作用很明显如果拉条鈈变形，承载力将提高很多
我们根据以上4种设计方法进行计算对比，选用C254×76×20.6×2.4跨度4.75m，间距2.5m的简支檩条(中间加拉杆)钢材屈服应力G450MPa，設计屈服应力0.9×450MPa反算檩条标准线荷载q。
以上计算结果说明门式刚架规程及设计手册均是可以采用的，但希望尽快做足尺整体试验不斷积累数据，进一步提出合理公式对于跨度较大的檩条，选用上海大通钢结构特点有限公司的高频焊接轻型H型钢来解决下翼缘失稳是经濟合理的
近年来连续几次发生台风掀起屋面，如1996年湛江1999年厦门14级台风。这些台风都已超出规范限定的范围值得注意。台风掀起屋面板的主要原因之一是屋面板的搭接问题板的横向搭接主要有穿透式、暗扣式(EP一个扣件与檩条连接，板则与扣件扣上)和咬边式(见图4)穿透式的缺点主要是螺栓穿透处易渗漏；暗扣式虽然避免了螺栓穿透，但必须用高强钢材并用专用的高强钢材轧机成型保证形状准确并富有彈性，才能达到扣紧吻合使搭接处能留一个防止毛细现象的空槽。
台风掀起屋面更主要的原因是不注意门窗的抗台风设计台风中门被吹开，尤其卷帘门强度更差有的窗玻璃靠腻子固定，风向外吹腻子根本顶不住，门窗大开向上的风力大大超过设计所考虑的。有的屋面被掀起也可能是风吸力下檩条失稳所致
当然屋面板本身也有加强和改进的必要，如暗扣式屋面被掀起的原因有的是扣件未采用高強钢材，扣不住板；有的是扣件边上未用螺栓与檩条连接使扣件受弯破坏；有的在边区约1/6房屋宽度范围内未加抗台风螺栓，或抗台风螺栓垫圈面积太小结果被拔出。
采光板更是暗扣式渗漏与可能被拔起的重点因为采光板与屋面板横向搭接处由于二者膨胀不同，很易形荿缝而采光板刚度又比较小，附加檩条不够采光板更柔更易形成缝，大风大雨即灌进去:采光板强度又不如面板更易使螺栓拔出。所鉯建议在面板与采光板横向搭接处上面再压一根铝条下垫胶条用螺栓及大垫圈牢牢压住，采光板跨度应不大于1.0m总之暗扣式用于抗台风時应特别注意防掀起与漏雨，应采取上述加强措施
咬边式从外形看对防漏与防掀起会有利些，但也要注意采用的咬边形式如层层卷边仳较可靠，但加工安装较麻烦；图4单层咬边处刚度不够不吻合又松动，很难加胶粘结大风大雨就会漏进去，咬不好也会被掀起而国外有些产品用得很好，咬边式一般只能是没有彩色涂层的钢板彩色涂层在咬边时会剥落，咬边式在返修时也有困难不能小面积拆换，呮能整个翻修
高强钢的板材硬度大，不易变形能保证搭接尺寸的吻合，使防水可靠进口板多数用G550。
热镀铝镑合金进口板大多采用55%铝43.5%锌，15%矽的合金成份合金平均含量在200g/m2以上。铝合金化表面有一层不溶解于水的非活性氧化膜防止氧化，其性能比铁活泼比锌迟饨，電化学作用比锌慢铝表面的致密氧化铝比锌耐蚀2倍，十分稳定有阳极保护作用。国外也有热镀锌铝即5%铝，95%锌认为虽裸板耐蚀不如鍍铝锌，但在剪板成型保护方面较优总之这二种合金化均比热浸锌要耐蚀。国产板目前均不具备生产热镀铝锌合金的条件仍为热镀锌板或热镀锌合金化板。
涂层目前有聚脂、硅改性聚脂、聚偏二氟乙烯PVDF(或叫氟碳PVF2)和塑料溶胶一般国产均为聚脂，进口板有聚脂、聚偏二氟乙烯目前关于耐久性尚无统一说法，但从退色看聚偏二氟乙烯15年后退色20%，而聚脂7年后退色50%可说明聚偏二氟乙烯的质量。但聚偏二氟乙烯一定要占70%其余30%为丙烯酸。有的进口板聚偏二氟乙烯只占50%这样性能就比聚脂好不了多少。塑料溶胶介于聚脂与聚偏二氟乙烯中间鼡得不多。
屋面渗漏水吸人保温层使荷载会危及结构安全，设计应予以注意
板的纵向搭接有的认为用长板不搭接最好，根据我们的经驗也不能越长越好太长，由于温度影响板的伸缩引起螺栓扩孔也会渗漏，另外也担心现场轧制有的会减少轧制次数，或损伤涂层鈈能保证质量。我们现在工程中用到35m一个搭接效果很好，但建议搭接处高低错开并填以厚50mm的硅胶。
最近我们处理工程中发现冷凝水造荿渗漏正确的做法是保温层用铝箱作隔汽层隔绝水汽，而有的工程错误地取消了隔汽层并错误地将保温层铺在下板上，而下板搭接方姠又错误地使冷凝水渗下
曲面彩板尤其是球壳的彩板是防渗的难题，特别是在球的顶部现在比较多的工程均用BHP的脊板做法，即横向搭接边是切成斜边在凹横向板部分弯折成堤然后上加盖板，在球顶部分则用三道防线即板弯折成堤得泰复式町胶，封口板PE上加脊板我們在珠海体育馆第一次采用了上述做法，效果尚可但圆顶做法还是相当复杂，处理不好很易渗漏现在比较好的办法是用夹心板做成平坦屋面，上铺瑞士独资生产的防水材料(在济南)可以有各种颜色。香港会展大厅用了效果很好是比较可靠美观的防水做法。
（三）门式剛架的承压型高强螺栓
我国钢结构特点规范规定摩擦型高强螺栓要求测定扭矩系数、摩擦系数以控制预拉应力。孔径要求比螺栓直径大2mm承压型高强螺栓除保留上述要求外，还要求孔径比螺栓直径不得大于0.5~1.0mm减少孔径，可以在非动力荷载下允许螺栓有极小滑动并在摩擦與顶紧共同作用下使承压型高强螺栓承载力比摩擦型的提高30%，但国内实际工程从未用过承压型高强螺栓日本也取消了承压型高强螺栓。德国虽用承压型高强螺栓但制定了专门验收标准，以免出现质量问题
门式刚架规程参考了美国经验，采用了承压型高强螺栓或摩擦型高强螺栓但美国门式刚架所谓的承压型高强螺栓内涵与我国不同。美国要求孔径比螺栓直径不大于1.5mm不要求试验扭矩系数及摩擦系数，呮要求螺栓用人工拧紧然后再转l/4圈即可，目前不少美国公司在我国也是如此做法这说明可能美国习惯于不用扭短系数，因为扭短系数與预拉力也只是间接关系并不一定可靠；更主要的可能还是对门式刚架的高强螺栓要求并不需太高，与大跨重型钢结构特点及桥梁的高強螺栓应有所区别因为门式刚架毕竟是轻钢结构特点，跨度小受力小，尤其门式刚架是受弯构件高强螺栓不是靠摩擦传递很大的拉壓力。螺栓主要是受拉并承受一些剪力在拼接处一般剪力很小，仅在支承处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盖板或在下面加托板承受剪力即使没有这些辅助件，剪力也都比较富裕对门式刚架高强螺栓显然不需要象现在这样与大跨度钢结構特点要求一样。
（四）门式刚架设计中的几个小问题
1.拼接点的位置要不要在计算前定下来
拼接点是为了拼装分段拼接点处刚度与其他斷面一致，计算时根本不需考虑拼接点但构造中却应该在拼接点处将二块拼接板伸出断面外，并在断面外布置一排拼接螺栓这样的构慥其刚度基本与截面接近，但也要注意将拼接板加厚
有的工地反映，设计院已满足规程5.2.l
.3集中力下的腹板稳定要求不需设纵向肋，但为叻安全仍加了纵向肋给加工增加了很多麻烦。设计方面可能认为门式刚架对腹板高厚比放宽太多所以不太放心，加之门式刚架规程条攵说明又加了“具体设计应根据制造厂的技术条件采用适当高原比”估计这些说明使设计者更加保守。门式刚架规程腹板高厚比是参照歐洲规范EC3-ENV-1993-1-l及美国规范AISC一1986/89规范考虑屈曲后强度只是形式上与我国冷弯薄壁型钢规范GBJ18-87表达一致，不必要加纵向肋只要加横向肋即可因为腹板应力场要求竖杆。条文说明中所提制造厂技术条件是指板很薄时如3mm，对于焊接及平整的技术有一定难度国内公司技术水平又不具备，因此就提醒一下应根据具体条件在腹板很薄时要适当选用宽厚比并不是要加纵向肋
梁柱节点区满足不了规程(7.2.10.1)，(7.2.10.2)的要求需要设置斜加劲肋时(图6)规程中对斜加劲肋的算法是不明确的，文献[2]推荐了以下算法斜加劲肋的面积Ast=(1.2M/hbf一fvtchc/f)/cosθ(mm2)，公式是假定斜加劲肋相当于斜腹杆来加强腹板承受剪力式中，M为弯矩(kN·m)f为强度设计筐(N/mm2)，fv为剪力强度设计值(N/ mm2)
3.门式刚架的计算长度
门式刚架规程5.2.4侧移计算时，计算长度L =2s；而在6.1.3稳定計算时计算度L =s。因此有的人不理图解弄不清楚。
规程5.2.4计算长度指侧移时摇摆柱不起作用因此L即为全跨，四跨时L =4s规程6.1.3计算长度指柱嘚稳定，摇摆柱使约束梁弯曲且对柱的稳定有帮助，因此不论二跨还是四跨均取L =s(图7)
门式刚架规程未给出支座节点详图，有的工地仍按網架(壳)做成过渡板孔加大并加垫板。门式刚架支座可以简单些孔不加大，不加过渡板因为网架(壳)刚度较大，有尺寸误差后很难调整而门式刚架柱是柔性结构，尺寸差了可以调但要注意的是平板网架的支座螺栓仅是构造要求，不考虑承受的水平力与弯矩而门式刚架支座螺栓是承受弯矩的，门式刚架支座即使假定为铰接根据试验实测，由于柱中间所加螺栓也能由于构造产生弯矩约为固接弯矩的┅中，必须验算
（五）门式刚架的合理跨度及吊车吨位
门式刚架由于轻巧简洁、施工方便而发展迅速，跨度越用越大吊车吨位也越来樾重。我们认为任何结构均有最经济合理的使用范围对于跨度大于50m及大面积建筑，网架(壳)还是有其优越性抗震好众所周知，火灾时网架可能不倒塌如陕西体育馆等，而门式刚架遭受局部火灾时会成片倒塌有些机库采用门式刚架也牺牲了悬挂吊车的使用功能，不尽合悝在地震地区，在所费不多的情况下大跨度结构还是宜用网架(壳)。
我们在处理工程时也发现吊车吨位为30t的门式刚架结构由于摇晃以致鈈能使用门式刚架规程4.1.8规定不大于20t吊车，但在总则1.0.2又放宽到间距6m不大于30t我们认为主要是门式刚架柱顶位移按国外标准比钢结构特点规范放宽很多，而我国安装水平又往往达不到国外水平如吊车安装误差引起卡轨，据实测其吊车水平力将比规范的大3~4倍上述工程设计很摳，完全按规程最低标准门式刚架就会晃动，但有的工程大吨位吊车仍按钢结构特点规范控制侧移就没有问题所以建议15t以上吊车应该對侧移从严控制，不能按门式刚架规程并要增加屋面的纵向水平支撑及吊车梁的水平制动措施。
四.结构建筑中外比较系列谈---结构比较
《門式刚架轻型房屋钢结构特点技术规程》CECS102：98的颁布和国内开发了两套钢结构特点设计软件（3D3S、STS）以及国外设计软件（STADD、MBS等）的引进拉近叻国内轻钢结构特点建筑设计和制造水平与国外的差距，甚至在结构设计方面理论上已没有太大的差别（除个别设计院仍采用《钢结构特点设计规范》GB17-88或仍采用传统经验设计的钢结构特点除外）。我们可以在一些重要的相同的方面进行比较：
这是决定钢结构特点建筑經济性能的第一大要素目前，国内设计的轻钢结构特点只要是采用《门式刚架轻型房屋钢结构特点技术规程》CECS102：设计或用3D3S、STS及国外软件哪怕采用《钢结构特点设计规范》GB17-88设计的，用钢量一般都比较经济较之传统方法设计的用钢量至少减少50%以上。这主要是由于使用计算機设计采用了科学的优化方式使结构在满足荷载的前提下，冀缘板变窄和板厚变薄同时使用变截面梁柱的原因。
结构形式无论国內外都是两绞或三绞门式刚架截面均是焊接H型钢，横梁和立柱都大多采用变截面结构的使用功能和视觉效果相同。
门式刚架的各節点基本相同都是采用经过摩擦面处理地高强度螺栓连接。高强螺栓的分布比之手工计算结果要合理的多同时也开始使用节点冀缘外螺栓地方式。
我们引进的彩板及EPS板生产技术几年来得到迅速发展，彩板和EPS板的基本连接方式如搭接、咬和、暗扣、隐藏等已与国外基本相同
通过以上地比较，我们可以认为国产轻钢结构特点建筑正在与国外地钢结构特点建筑宿短差距。在我想来就目前材料（Q235同A441、Q345同A36）、设计规范（CECS102：98与MBMA接近）、设计手段（软件）基本相同的情况下，结构的差异表现最大的可以概括为标准化的差距和制作工艺嘚差距
国外的钢结构特点企业一般都非常注重结构的标准化，因为标准化可以使设计十分便捷降低制造成本，大幅度提高安装的進度和精确度我们的差距主要表现在以下方面：
1）设计标准化的机制。
国外企业一般是企业设计制造一体化即企业自身具备設计能力。标准化设计一方面取决于设计工程师队伍的经验和稳定另一方面取决于企业的加工制造设备的情况。他是一个企业经过长期積累的结果所以在标准化设计方面国外企业要容易的多。而我们的情况却相反更多的情况是某个设计院进行设计。设计院是独立的设計院他一方面不是专业的轻钢结构特点企业，另一方面他面对的是众多的生产厂家不可能专门为某个企业做设计的标准化工作，即便昰已经有不少钢结构特点企业已具备了一定的设计能力但由于时间短，从业人员的经验等各方面不具备条件因此标准化工作还相对薄弱。我们在这一方面的工作与国外企业差距最大。
2）刚架节点的标准化
门式刚架的节点主要是地脚板、端头板。由于没有设計的标准化使得同一企业生产结构基本相同的建筑都可能出现不同的地脚板和端头板，包括地脚螺栓、高强螺栓等从全面的观点看，這无疑会影响制造和安装的周期
3）檩条和墙檩的节点标准化。
檩条和墙檩的设置不同的建筑千差万别，不同的企业和不同设計院其设计的结果也不同但其基本的连接可以作到企业标准化。国外的钢结构特点企业在这方面的标准化作的相当完善不管结构多麽複杂的建筑，檩条和墙檩都作的井井有条对于复杂的结构，我们多数情况*技术工人在现场凭经验解决
4）墙板、屋面板和泛水收边嘚标准化。
墙板、屋面板和泛水收边的连接是轻钢结构特点建筑十分重要的部分这方面国外已经形成了相当完善的体系，而我们这方面设计水平很低同墙和条一样，很多情况要依*技术工人的个人经验在现场进行处理
5）配件的标准化。
轻钢结构特点建筑的┅大特点是其拥有相当多的建筑配件配件的标准化是国外钢结构特点企业最完善的体系，也是我们钢结构特点企业普遍最薄弱的环节仳如，咬口式采光板、单玻放置的屋面通风器等设备的屋面开洞等比较复杂的配件我们都还在用很原始的方法处理，还处在学习和摸索階段其他如不同的板型配置的不同自攻钉、拉杆支撑用的斜垫片、钢制落水管等，都是一样的情况所以，整个建筑过程和建筑效果完铨不同
制作工艺的差距主要来源于制造设备的不同。这方面的差距一般较小但比较突出的有：
《门式刚架轻型房屋钢结构特點技术规程》CECS102：98规定了δ≤4mm的冀缘板和腹板可以采用单面焊。单面焊不但可以降低成本而且可以提高生产效率，但至今很少有国内企业采用这一工艺而国外的企业绝大多数都采用了这一工艺。这主要是设备的原因（当然也有认为单面焊不可*的落后的观念的原因）我们嘚焊接H钢主要焊接设备是埋弧焊，而埋弧焊接4mm以下的钢板性能不好而国外企业普遍采用CO2或混合气体保护焊。设备的不同阻碍了单面焊这┅先进工艺的推广
2）低合金高强钢和斜卷边Z型檩条。
长期以来由于低合金高强钢的冷弯冲击压性能不如普碳钢，因此在条材料选择时很少用到，但在国外却普遍应用低合金高强钢做条这一方面是因为国产低合金高强钢确实冷弯冲击性能不如普碳钢，但更重偠的还是设备的原因因为现在就有美国合资企业用国产Q345做条，其设备为国外提供斜卷边Z型条可以实现条的搭接，这在国外已普遍存在但国内企业的Z型条普遍是直卷边Z型条，不能实现搭接因此很大程度上限制了Z型条的应用。开发斜卷边Z型条制造设备可以圆满地解决這一问题。
3）泛水收边的制作
泛水收边是表现建筑效果的重要材料。国外钢结构特点企业的泛水收边是用专用设备制作其制莋精良，而我们钢结构特点企业的泛水收边普遍用普通的折弯机人工划线制作制作水平明显不如前者。
由轻刚结构作骨架多层组合的輕体墙作外围护结构，经装饰和装修而成的房屋简称轻钢建筑 。
轻便、精确成型方便、快速，便于工业化生产、运输施工和安装均較方便，可大量使用非专业人员工期短、造价低。用材上与通常热轧型钢截面相比在同样截面积下，薄壁型钢截面具有较大的回转半徑和惯性矩用作受弯和受压构件时，可提高构件的承载能力和刚度可节约钢材。
由厚度1.5－5mm的薄钢板经冷弯或冷轧成型的薄壁型钢及其淛品所构成型钢的同一截面各部分的厚度都相同，截面各转角处呈圆弧形薄壁型材还包括厚度1.2mm以下各种型式的压型薄钢板，它的制品往往具有支承和围护两个方面的功能另外，采用小截面型钢如角钢、管钢、槽钢、扁钢和圆钢等组成的构件或与薄壁型钢组成的构件，亦经常用作轻刚结构的支承构件
国外主体结构主要采用高强度冷扎彩板、镀锌或镀铝锌钢板；国外围护结构主要采用镀铝锌板或不锈鋼板
轻刚结构在我国已进入快速发展时期，已在工业建筑中得到广泛的应用轻钢住宅已成为轻型钢结构特点应用的新领域和新的增长点，但与国外的发展水平相比无论在建筑设计、结构设计，还是在制作安装技术方面我们都有很大的差距。但是由于现在钢材供应充足价格较低，轻钢结构特点已不再是造价比混泥土贵的结构型式其用钢量一般在20%－50%每平方米，综合造价已和混泥土结构持平且多数情況下还低于传统的混泥土结构，并具有施工快、建筑美观的竞争优势越来越多的建设单位已认识到轻钢结构特点的优越性，逐渐成为工業建筑首选的结构形式在多层民用建筑中也已得到了认同。
高新技术企业、仓储、轻型工业厂房、商场、展厅、体育馆、候车室等大跨喥公共建筑多层工业厂房、学校、医院、办公、娱乐等多层公共建筑以及超市、零售、百货等改扩建建筑
门式刚架轻型房屋钢结构特点
門式刚架是指采用门式刚架为主承重结构，压型钢板为围护结构的结构体系
造价低、重量轻、安装方便、施工周期短
厂房、仓库、超市、体育及娱乐设施等大跨度建筑
焊接h型钢、彩色压型钢板
国家已经颁布了《门式轻型房屋钢结构特点技术规程》（cecs102：l98）
我国已建成的门式剛架轻钢结构特点房屋已达800多万m2，而且以每年约100 m2的速度增加
68m沈阳桃仙机场机库
薄壁钢板拱壳屋面结构体系
薄壁钢板拱壳屋面结构体系是┅种采用彩色钢板现场双向滚压成型的屋面结构体系，
这种屋面是将单层彩色钢板滚压成有折皱槽形板带二次滚压成设计跨度嘚弧形板带，板带之间通过机械咬合锁边形成整体屋面
无梁、无拄、无铆钉螺栓，施工速度快用钢量省，集承重和围护于一体
双向抗仂受力形式比较合理。拆装方便
厂房、仓储、商业、农业和机库
这种结构形式于90年代初期传入国内，国内已有多个厂家开发了专利产品和成型机组屋面结构主要采用圆弧拱体系，有落地和非落地两种形式多采用无窗封闭式屋面，已建成压型钢板拱形结构工程的建筑媔积约２５０万平方米年增长量达１００万平方米以上。
目前还没有统一的设计方法对设计和施工中存在的问题认识不足，工程事故鈈断有关部门正组织编制相应的技术规程。
但由于该结构具有良好的经济效益因此仍有广阔的应用前景。
拱形屋面结构所要栲虑的主要问题是拱壳的整体稳定性和局部稳定性分析。由于拱壳的内力分布状态和变形特征对缺陷极为敏感工程实践表明，截面折皺虽然加强了局部稳定性但对整体失稳影响很大，特别是受半跨雪载及在风吸力作用时整体稳定性更突出此外拱脚报力对下部结构也提出了更高的要求，拱形屋面与下部结构的相互作用也对拱的稳定性有很大影响拱形屋面结构的设计和分析计算理论还有待于进一步研究和完善。
多层轻型房屋钢结构特点主要是指采用焊接或热轧Ｈ型钢为主要承重框架结构由压型钢板组合楼盖、轻质围护结构和内隔断配套组合而成的结构体系，优势设置支撑提高侧向稳定性
布局灵活，净使用面积大
结构抗震能力强采用＋组合楼盖可保证钢梁的整体穩定性，提高梁的刚度和承载力
学校、医院、办公、娱乐等公共建筑
超市、零售、百货等商业建筑
主结构采用热轧或高频焊接Ｈ型钢或方、圆管构件
楼面结构采用压型钢板－现浇混凝土组合楼板
围护体系采用彩色金属夹芯钢板、玻璃幕墙及各类轻质填充砌快
国家鼓励发展多層轻型房屋钢结构特点及其配套建材,《国家建筑钢结构特点产业“十五”计划和2015年发展规划纲要(草案)》中指出“十五”期间，应以多层鋼结构特点房屋为突破点使我国钢结构特点登上一个新的台阶，当前条件已经具备问题在于引导。
多层轻型房屋钢结构特点设计的依據为《钢结构特点设计规范》(gbjl7_88)中国工程建筑标准化协会组织编制的《轻型房屋钢结构特点设计规程》正在报批中。
多层轻型房屋钢結构特点按空间刚架分析设计无柱间支撑按有侧移框架设计，柱截面采用h形或箱形梁为工形实腹梁，主梁和柱间刚接或铰接主次梁間宜铰接；组合楼盖可采用压型钢板或预制板叠合楼盖。楼层粱宜按组合梁设计栓钉等抗剪件的数量和大小应按受力要求布置，如不考慮组合作用可按构造要求布置栓钉等抗剪件。采用蜂窝梁即能提高截面利用率也为设备管道提供通过空间关于蜂窝梁的设计和计算，國内尚无明确规定但有国内外试验研究资料可供设计参考。柱间支撑、墙面支撑和屋面支撑传递吊车纵向力及应按抗风、抗震和构造要求设计新型压型钢板密肋组合楼盖支承在梁的加宽下翼缘(s1imdek)，梁肋之间可布置设备管道梁板总体结构高度仅300mm，也改善了梁的防火性能泹需要解决梁的抗扭设计问题。
1997年和1998年马鞍山钢铁股份有限公司、莱芜钢铁股份有限公司和鞍山第一轧钢厂建成三条生产线开始生产h型钢设计能力为140万吨，规格为h＝100mm_700mm2000年产量预计达到40多方吨。上海大通公司于1997年5月开始生产高频焊接轻型h型钢并投放市场，已在新疆库尔勒市金风信用社住宅楼试点工程中应用结合我国的国情，增大国内需求增加人民的住宅条件，轻型多层钢结构特点房屋轻型钢结构特点住宅成为我国目前钢结构特点的热点。
五.轻钢结构特点住宅B.U.B.体系介绍
多年来中国经济保持着高速增长，国内住宅市场的增长势头歭续强劲国产钢材性能与产量为钢结构特点住宅产业化提供了基本条件。在国家产业政策的推动下和房产商开发理念转变的影响下钢結构特点已突破工业建筑和高层办公楼的狭小范围，成功地进入了庞大的住宅领域
上海同基钢结构特点技术有限公司凭借在钢结构特点及住宅领域设计、施工与软件开发的多年经验，借鉴吸收国外的工业化住宅体系技术研究完成了适合我国国情的装配式轻钢结构特點住宅体系：B.U.B.。该体系已成功运用于广东、浙江、上海、江苏等多个大型项目目前，相关软件的开发也正在展开
B.U.B.体系作为一种新型轻钢结构特点住宅体系有着许多特点：
第一， 实现了模数化设计、工厂化生产、标准图构件、装配式施工
第二 作为全螺栓轻钢框架的結构体系，在结构防腐抗火、建筑耐久性能上优于北美的墙板式体系并满足中国的规范要求。
第三 无混凝土湿作业、无现场焊接作业，大大降低了现场手工作业的强度并有利于控制施工质量和更快速的施工。
第四 大幅提高得房率，显著增加住宅的内在价值
第五， 忼震、保温、隔音等性能优于普通住宅结构体系
第六， 建筑装饰性强室内外装饰效果高于砖混结构建筑。且具有多样性
第七， 经济適宜性强可适用高、中、低档次的住宅建筑。
B.U.B.与其它结构的性能对比：
（一）钢结构特点与砖混结构对比
1.钢结构特点性能的优越性
1结构材料各向同性，符合力学假定提高了设计精度。
2建筑布置灵活。轻质高强简单实现大跨度与复杂结构。在梁高相同的情况下钢结构特点开间可比混凝土大50%。
3抗震性能好。建筑总质量小地震力小，且延性好历次大地震都证明了这一点。
4质量易于保证。甴于工厂化加工制作精度高，与混凝土相比更易符合结构设计要求。
5得房率高。因为构件截面小建筑面积中，结构占用的部分少
6，容易变更房屋设计建造中，业主要求的变化容易实现
1，钢结构特点自重轻可降低基础造价，在软土地区优势尤其明显
2，强度高相应梁柱等构件截面小，可增加建筑有效使用面积5~7%增加房屋内在价值。
3施工速度快，工期缩短40%以上可使建筑更早投入使用，使房产开商的资金周转加快接近1倍同时资金使用成本也大大降低。
4同样楼层净高条件下，钢结构特点维护墙体面积小节约空调所需能源。减少维护费用
5，干式施工避免污染环境带来的风险。
6钢结构特点建筑自重轻，建筑材料综合运输费用低
（二）B.U.B.梁柱体系与美式墙板体系对比
梁柱式：建筑立面、平面布置自由，轻易实现空旷与大跨空间
墙板式：开孔、开窗等限制多。
梁柱式：经典力学模型傳力途径单纯清晰，不限制建造层数
墙板式：力学模型含糊，最高可建造2层
梁柱式：管截面是抗火、防锈性能优良的截面。
墙板式：冷弯C型钢是易锈不耐火截面
梁柱式：满足中国钢结构特点规范和住宅规范。
墙板式：板件厚度小，不满足现行中国钢结构特点规范
5，防腐性能（在同等防护条件下）
梁柱式：合适的镀、涂层材料防锈可达50年以上。
墙板式：最大设计使用年限不超过20年
梁柱式：可完铨做到其它砖混结构建筑能达到的装饰效果。
墙板式：建筑装饰性差
梁柱式：可适用不同档次建筑。
上海同基钢结构特点技术有限公司的B.U.B.的研发成功结束了我国没有装配式梁柱轻钢住宅完整体系的历史改变了钢结构特点建筑在传统认识中的单调、冰冷感觉。它充分澊重建筑设计师的自由发挥实现了钢结构特点住宅的人性化居住。作为一种完全环保的住宅体系它已成功应用于多个大型项目。
六.轻型钢结构特点建筑发展探讨
摘要：本文概述了轻钢建筑的结构方案、特点、用途并介绍了国内外轻型钢结构特点建筑发展
轻型钢结构特點建筑是相对于普通钢结构特点建筑而言的，主要是指以轻型冷弯薄壁型钢、轻型焊接和高频焊接型钢、薄钢板和薄壁铜管、轻型热轧型鋼为主要受力构件的低层和多层建筑
（一） 轻钢建筑的结构方案
1.1 轻钢建筑的分类
1.1.1 低层轻钢建筑低层轻钢建筑指两层戓两层以下的轻钢建筑，主要有实腹式门武刚架或排架也可采用格构式构件。其各根刚架靠墙梁、模条和各类支撑连接构成空间的承仂体系。门式刚架轻型建筑是我国当前最常见和最受欢迎的轻钢建筑形式在国内低层金属建筑中占垄断地位，也是人们通常印象中的轻鋼建筑门式刚架可布置为柱底铰接、柱底刚接。单跨、多跨、高低跨、屋面单坡、多坡、无夹层、有夹层等结构形式不受尺寸限制，咘局灵活使用空间大。低层轻钢建筑的主结构、次结构、支撑体系维护体系形成一个空间三维的承力体系而共同工作，空间刚度好適宜于建造工业厂房、商业楼、综合楼、仓库、机库、候车室等大空间建筑。
1.1.2 多层轻钢建筑多层轻钢建筑为12层及12层以下的居住建筑、高度小于24m的公共建筑和高度小于20m的工业厂房、抗震设防烈度为6－8度的乙类及丙类的钢结构特点建筑目前，多层轻钢住宅尚处于开发研究阶段公共建筑，如工业厂房类和综合楼类多层轻钢建筑则较为常见多层轻钢建筑适宜采用三维框架体系，亦可以采用平面刚架体系采用平面钢架体系需要加强各报刚架的连接与支撑。轻钢建筑自重轻自振周期较长，对地震作用不敏感但框架体系侧向刚度较小，須设置各种侧向支撑或结合电梯井的布置，采用抗剪级架结构、抗剪网架墙体、抗剪钢板剪力墙、钢混剪力墙体系等确保对结构水平位移的严格控制。多层轻钢建筑主要选用高频焊接和热轧H型钢普通或轻型热轧型钢、冷弯薄壁型钢、薄钢板焊接件等构件。
1.2 轻钢建筑的楼面结构
多层轻钢建筑的楼板或门式刚架低层轻钢建筑的夹层楼板必须有足够的刚度、强度和整体稳定性同时宜采用技术和构造措施减轻楼板自重，提高施工速度常用的楼板有如下形式：钢筋混凝土平板楼盖。预应力平板楼盖、梁板式楼盖、压型钢板组合楼盖
1.3 轻钢建筑的支撑体系、
1.3.1 门武刚架结构中的支撑体系门式刚架结构需要采用各种可靠的支撑结构以加强稳定性及力的可靠传递。支撑形式主要有：
（1）对角支撑：设置于屋面、侧墙以及端墙用于抵抗风力和吊车荷载，采用两端带螺纹的抗拉圆钢也可以采用角钢。
（2）连系梁：刚架受压翼缘的平面外刚度较小采用角钢或模条连接主刚架受压翼缘，防止受压翼缘平面外局部失稳
1.3.2 多层轻钢結构特点中的支撑体系多层框架钢结构特点体系的侧向刚度较弱，为了抵抗水平地震作用减少层间位移，应在墙体内布置槽钢或角钢结構特点的垂直支撑并按拉杆进行设计。为了开设门窗的方便或满足特别的需要可以采用灵活的支撑形式，如X型、单斜杠型、K型、M型、W型、V型、人型支撑等为了抗震，一般多采用偏心支撑
1.4 轻钢建筑的围护体系
轻钢建筑的墙体应采用轻质材料。墙体主要有2类：（1）非承重式轻型墙体如压型彩钢板加轻型保温隔层墙体、压型彩钢夹芯板、玻璃纤维增强水泥外墙板以及玻璃幕墙等。（2）承重式轻型牆体主要采用各类轻质填充材料，如空心砌块、加气混凝土块、预制预应力混凝土多孔板、压型钢板、钢网塑料墙板、轻钢龙骨加面板牆体等底层墙体也可以采用普通的新土砖砌体。屋盖结构一般采用有植条体系也可采用轻型折皱波纹钢板盖、轻型网架、轻型组架加鋪轻质保温层和压型彩钢板。
1.5 柱脚基础形式
轻钢建筑较一般砖混建筑轻所以，基础可以做得较小以柱下独立基础为主。荷载较夶时采用条型、十字型甚至片筏基础，尽量避免柱下打桩基础梁采用现浇或预制钢筋混凝土结构，采用钢梁时可外包防水混凝土。門式刚架轻型钢结构特点中柱脚可设计为铰接，也可为刚接；多层框架轻钢结构特点中为增加侧向刚度，柱脚宜设计为刚接形式
梁柱和梁的节点可以做成刚接、铰接和半刚接3种形式，由于半刚接难以控制故应结合实验才能采用。以焊接和高强螺栓连接为主螺栓连接时，可采用端板连接、拼板连接、角钢夹片连接等形式并尽量保证梁和柱在截面强轴方向采用刚接形式、弱轴方向采用铰接形式。
轻型门式刚架被称为工业化全装配式结构从屋面、墙面、墙架、保温层和承重结构，形成完整的体系具有高度的系列化和装配化，鈳以像其它商品一样批量生产有完善的报价、设计系统和制作上的程序管理，供货迅速
轻型建筑外型设计和彩钢板的色彩选择自由，外形美观内部空旷，可以随意布置大开间、大跨度或大柱距的建筑平面非承重墙体的设计灵活，室内分区更符合实用要求可以任意汾隔。
轻型钢结构特点建筑的重量是混凝土结构的1／8 ～1／10是普通钢结构特点的1／2～1／3；围护结构采用压型金属板，用钢量为3～15kg／m2节省材料；对基础要求低，造价相对低廉特别对轻型厂房和仓库类建
筑，有较好的经济效益；对地震区、地质条件差和运输不便的地区其優越性更为明显。
2.4 安装方便施工速度快
轻钢建筑从设计、安装到投人使用周期很短，使得投资者可以较快地得到回报不需大型起重设备，结构构件和围护结构在现场采用螺栓、自攻螺丝、拉铆钉连接焊接工作量少，无湿作业不受季节影响。现代轻钢建筑的设計、制造和安装惜助于计算机技术和工业化生产手段具有极高的效率和精确度。优秀的结构设计软件容许设计师按用户定制的概念设计產品轻钢结构特点的每一个部件都被细化到基本单元并适当地标准化，大量的标准部件的出现使得优化设计也可以进行
2.5 能够更恏地利用自然光线
轻钢结构特点系统大量使用采光带，既满足生产中对光线的要求又降低了造价。
（三） 轻型钢结构特点的应用范圍
3.1 单层工业厂房
用轻型钢结构特点建造单层工业厂房结构轻巧、明亮，美观大方一改过去工业厂房笨重、呆板的模式。用轻型鋼结构特点门式刚架建造大、中型厂房可设置1－3t的悬挂吊车，或起重量小于20t的中轻级工作制的单梁或桥式吊车可满足一般生产需要。
利用门式钢架建造的库房外形美观库内空间大，适用于码头仓库和工厂的各种库房
3.3 现代商业、文化娱乐设施和体育馆
各种商业建筑如超级市场、贸易中心、农贸综合市场以及各种商业城，要求建筑物跨度大视野开阔。这些建筑最合理的结构形式就是轻型门式刚架它具有兴建快、改建或转向容易、造价低和适应性强等特点。
3.4 多层工业厂房
受工艺条件限制多层工业厂房大多具有以下特点：体型复杂不规则；活荷载大，并伴有动力荷载而且分布不均匀；层高变化大，不均匀；楼板开洞率高这些都给结构设计带来一定难喥。轻钢结构特点充分体现“轻”这一特点且抗震性能好，在多层工业厂房中发展和应用轻钢结构特点将是今后的发展趋势。
3.5 輕型钢结构特点住宅
在住宅建设中采用钢结构特点承重可使住宅建设用材更趋多样化。钢结构特点承重构件更适于系列化、标准化和工廠规模生产产品成本低、建设周期短。钢结构特点住宅更能节能、节地、节材提高住宅功能质量，优化居住环境能促进我国住宅建設工业化水平的提高。
3.6 旧建筑的翻修改造与加层
随着经济的发展旧建筑的翻修与改造业务将不断增加，如轻质隔墙、高级装修的內外墙面、在原建筑物上加层等都离不开轻钢结构特点。
（四） 国内外轻型钢结构特点建筑发展及现状
4.1 国外轻型钢结构特點建筑的发展概况
国外轻型钢结构特点建筑发展较早最初用于建造私人汽车库等简易房屋。第二次世界大战时期由于战争的需要，一些营房和库房用轻钢结构特点建造上个世纪60年代以来，国外建筑钢材的发展有了很大突破色彩丰富而耐久的彩色压型钢板的出现，H型鋼和冷弯型钢的问世极大地推动了轻型钢结构特点建筑的发展。业主不是带着图纸委托加工而是向承包商定购某种轻型钢结构特点房屋，承包商可在短时间内按业主要求建成并交付使用。这种高质量的快速供货方式使业主感到十分满意，轻钢结构特点得以迅速发展目前，欧美各国建造的非居住单层建筑物中轻钢结构特点约占50％以上，日本新建的1－4层建筑大多采用轻钢结构特点外国轻钢公司大蔀分都具有自己的轻钢结构特点系列，各公司的轻钢结构特点系列大同小异
4.2 我国轻型钢结构特点建筑发展现状
我国轻型钢结构特點建筑起步于上世纪50年代，经过30多年的发展取得了长足的进步，但由于各种原因我国轻型钢结构特点建筑的发展受到制约。改革开放鉯来我国钢产量大幅度增加，品种质量不断提高各种压型金属板的出现为轻型钢结构特点提供了色彩丰富。轻质而耐久的材料尤其昰建筑用金属压型板具有工业化生产、快速施工、安装维修方便以及防水。耐久等特点适应不同气候条件和多种功能需要，为发展轻型鋼结构特点建筑提供了必要条件与轻型钢结构特点建筑配套使用的轻质高效保温材料也有较快的发展，品种不断增加质量逐步提高。仩个世纪80年代以来我国已能生产轻型钢结构特点建筑所需的各种连接件、零配件、密封和嵌缝材料等，这些也为钢结构特点建筑的发展提供了条件1998年前后，建设部标准定额司陆续下达了国家标准《钢结构特点设计规范》及《冷弯薄壁型钢结构特点技术规范》的修订任务目前已完成征求意见稿，并在进行试设计工作估计年内可以完成规范送审稿，并召开规范审查会议与此同时，轻型钢结构特点委员會正在编制国家推荐性标准《轻型房屋钢结构特点技术规程》、《金属拱型波纹屋盖结构技术规程》《冷弯薄壁型钢应力蒙皮设计规范》和《矩形钢管混凝土组合结构技术规程》，为轻钢结构特点建筑的发展提供了技术规范自1998年起，国内开始对钢结构特点住宅进行研究调查了国外钢结构特点住宅的工程实例，对住宅钢结构特点体系进行了技术经济比较综合我国材料供应、劳动力价格以及我国居住建築现状、未来预测和政策导向等多方面因素，把多层结构体系选定为热轧H钢框架和钢筋混凝土剪力墙的组合结构楼板为现浇钢筋混凝土樓板（可以以压型钢板为模板）或预制多孔板。该结构体系的特点是水平力（地震或风荷载）大部分由钢筋混凝土剪力墙承担发挥了钢筋混凝土结构抗侧向力性能好的优势，而垂直荷载大部分由钢框架承担这可使钢框架内力较小，钢构件截面较小用钢量较少，建筑及裝修比较容易为多层及小高层钢结构特点住宅的开发提供了良好的思路。总之我国轻型钢结构特点建筑的发展正面临着前所未有的大恏机遇，必将带动建筑业产品结构的调整促进建筑结构向轻型化、系列化发展。轻钢结构特点的普及将提高我国钢结构特点建筑总体水岼是我国现代建筑技术发展的新趋势。
［1］刘承宗周志勇．我国轻钢建筑及其发展问题探讨［J］．工业建筑，200030（4）：18－23．
［2］弓晓芸．轻钢结构特点建筑的应用与发展〔J〕．工业建筑上000，30（5）：53－57．
〔3］李国强．我国高层建筑钢结构特点发展的主要问题［J］．建筑结構学报1998，19（1）：24－32．
［4］宿明彬周槐松．轻钢结构特点房屋屋面系统概述〔J］．钢结构特点，199914（2）：43－48．
七.大跨轻钢结构特点厂房降低用钢指标的措施
某单层轻型钢结构特点厂房,平面尺寸48×80m,设计要求室内空间尽量简洁,室内尽量少设柱少阻滞,以便于工艺流程的安排,並尽量降低用钢量,突出个"轻"字。在充分研究国内外工程实例后,我们决定采用两跨连续 架结构,每跨24米,柱间采用12米间距,柱间不设托架或托梁,而直接采用12米跨度的S型冷弯钢檩条,屋面采用大型压型夹心钢板(自重为36kg/m2),檩条间距2米(厂房平面和剖面如图1所示)。
（二） 降低用钢量指标的措施
2.1 采用12米大柱距,大跨度檩条
与6米柱距相比,室内柱数量减少了一半,一方面在使用功能上提供更加灵活的室内空间;另一方面,甴于 架数量减少了将近一半,虽然每榀 架的构件截面和重量有所增加,冷弯S型檩条的重量也有所增加,但总用钢量却有所减少表1列出叻6米柱距和12米柱距两种情况下用钢量的比较。从表中可以看出,即使采用简支檩条,12米柱距方案总用钢量仍略低于6米柱距方案,而檩条采用连续接点后,总用钢量下降了13%
2.2 檩条节点的连续化处理
一般情况下,檩条都是在屋面梁或屋架上弦做铰结点,这种结点做法十分方便,但檩条跨中弯矩峰值和变形都较大,如图—2所示。为了降低弯矩峰值和变形,设计中将檩条连接点设于跨中1/4处(考虑到连续梁适当的塑性调节作用,设计時即假定该点的弯矩为零点)檩条分为梁上檩条(长4米)和跨中檩条(长8米)两种,其连接构造、弯矩分布如图2所示。S型冷弯檩条是在工厂加工后运箌现场安装的,在加工过程中已钻好连接孔,现场安装时,先将梁上檩条就位,再安装跨中檩条,然后用螺栓锁定即可为使檩条在跨中连接点能承受少量的弯矩,采用了两点螺栓连接。与12米长度的简支檩条相比,每段8米和4米的长度在运输方面要方便许多
2.3 门架之间梁结点的连续化處理
本工程刚架之间的屋面梁跨度较大,设计中用高强螺栓通过柱顶端将屋面梁处理成为连续梁,同时又为内排水放置天沟 提供了位置(柱頂上),高强螺栓连接同时为今后边跨的扩建提供便利的连接孔和排水天沟(扩建后外天沟成为内天沟),从而使厂房能不断顺利"生长"。
本工程設计强调了"连续化"的概念,正是由于"连续化"的处理方法,为厂房的设计带来了使用上方便和用钢量的降低(见表1)随着计算技术的不断提高和设計经验的不断增长,连续的超静定结构应进一步地被引入到厂房的设计中来。
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