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隨著我國國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，改革開放的深入，鋼結構的應用日益廣泛，其數(shù)量也日漸增多。近年來，國內(nèi)外在鋼結構的理論和實踐上均有長足的進步，其進度之快，涉及范圍之廣為鋼結構發(fā)展史上所罕見。諸如設計方法的演變改進，材料標準的不斷更新，高效鋼材的開發(fā)應用，施工技術的革新提高，凡此等等，都給鋼結構的發(fā)展注入了活力，其結構技術也得到了較好的完善。

以下就鋼結構的特點及其在工程上的應用做一概述，并著重介紹門式鋼架。

一.鋼結構的概念: 鋼結構通常指由圓鋼、小角鋼、薄壁型鋼或薄鋼板焊接而成的結構，這是一個相對的概念，以區(qū)別往常的普通鋼結構。普通鋼結構一般由鋼屋架、組合柱（H型鋼、鋼管、槽鋼等）和大噸位吊車梁等組成，適應于荷載或吊車起重量較大的結構，以及有較大振動和有抗震要求的結構。隨著國民經(jīng)濟的產(chǎn)業(yè)結構調(diào)整，普通鋼結構逐漸減少，而輕型實腹梁、實腹柱及小噸位吊車梁等逐漸增加。

二.鋼結構特點:

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構的用鋼量，且能節(jié)約大量木材、水泥及其它建筑材料。因此鋼結構可大幅度降低結構自重，一般約為普通鋼結構的1/2~ 1/3，鋼筋混凝土的1/10~3/10.比傳統(tǒng)的鋼筋混凝土結構及普通鋼結構節(jié)省建設資金。

2.防止?jié)B漏，效果理想

鋼結構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。鋼結構廠房的屋面坡度設計一般為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

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

4.供貨迅捷，安裝方便

鋼結構所用材料均為常規(guī)用料。其圍護系統(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計開始到交付使用僅需3~4個月的時間，可比鋼筋混凝土結構的廠房縮短工期一半甚至更多。

5.外形美觀，內(nèi)部空曠

鋼結構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。它除主要作為墻體用外，也具有裝飾面板的作用。一般廠房及其它結構在墻面板封閉完后即告完工，無需再進行裝飾。建筑結構形式可按其生產(chǎn)工藝性能及業(yè)主要求進行設計，其結構體系可最大限度地利用鋼材的性能。單跨經(jīng)濟跨度為18m至36取廠房或倉庫內(nèi)部空曠，利用率高。

三.鋼結構形式及應用范圍

鋼結構的結構形式較多，如屋架形式、鋼架形式、網(wǎng)架形式、實腹式、格構式和混合式鋼架結構、懸掛式框架結構、拱形框架，折線形框架、懸臂式框架以及懸索結構等。

鋼架結構是梁、柱單元構件的組合體，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、采光的需要設置天窗、通風屋脊和采光帶等。

門式鋼架的整個構件橫截面尺寸較小，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潔美觀。其次，鋼架構件的剛度較好，其平面內(nèi)、外的剛度差別較小，為制造、運輸、安裝提供較有利的條件。

門式鋼架的用鋼量與荷栽、跨度、柱高以及結構形式有關，一般總用鋼量（無吊車梁）為8~30kg/m2. 3.1門式鋼架的結構形式門式鋼架的結構形式多種多樣。按構件體系分，有實腹式與格構式；按橫截面組成分，有等截面與變截面。實腹式鋼架的橫截面一般為H型，少數(shù)為Z型；格構式的橫截面為矩形或三角形；按結構選祜分，有通型鋼、薄壁型鋼、鋼管或鋼板焊成。

門式實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。當跨度不超過15取柱高不超過6取以及按塑性理論設計時，宜采用等截面；當跨度大于15取柱高為7m以上以及有吊車時，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)部不設中間柱使廠房內(nèi)具有極佳的凈跨尺寸，且使用方便，同時該系統(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用。該系統(tǒng)設計跨度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。同時該形式節(jié)省采暖降溫費用，具有很好的商業(yè)應用價值，適合于做辦公室、超市、食堂、禮堂等。該系統(tǒng)設計胯度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)除具備結構類型1所述的一切特點外，又能在內(nèi)部設置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)濟的設置非常適用于倉庫、辦公室、展覽廳、輕工業(yè)裝備廠等。該系統(tǒng)設計跨度36如，該系統(tǒng)除具備結構類型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12、15、18nu該系統(tǒng)適合用于購物中心、超市、倉儲、工業(yè)廠房及商業(yè)辦公樓等。該形式設計跨度3096甩檐高3.67.5鞏屋面坡度1/48，柱距6~9m.如，該系統(tǒng)具備了結構類型3所述系列取屋面坡度1/48，柱距結構類型6的特點，再加上內(nèi)柱使該系列的商業(yè)應用在設計方面更經(jīng)濟，更能顯示其結構優(yōu)勢。適合于倉庫、展示廳、購物中心、大型服裝廠等。該形式設計跨度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構特點。因此適用于建筑物的擴建、商店、簡易倉庫等。此系統(tǒng)也可以通過增加內(nèi)柱來加大凈跨空間，使之更實用。該形式設計跨度1861鞏檐篼3.7~ 33鋼架多層結構形式鋼架多層結構形式亦多樣，其主要組成部分是柱與梁和與此相關的樓層結構、支撐結構、墻板或墻架結構，其中鋼架多層式支撐是梁與柱連接全部或局部做成剛接。支撐結構平面布置靈活，構件標準化。鋼架多層結構可以在鋼架內(nèi)全部形成框架結構，亦可為局部框架。鋼架多層結構柱距一般為6~12取用鋼量30~60kgta2.該系統(tǒng)結構用于電子、機械工業(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.圍護結構系統(tǒng)

鋼結構的圍護結構主要指屋面和墻面系統(tǒng)，是區(qū)別于傳統(tǒng)鋼筋混凝土建筑結構而逐漸成熟和完善起來的一個較為獨立的系統(tǒng)。鋼結構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、安裝簡便、色彩鮮艷、外形美觀的彩色壓型鋼板。同時組成屋面和墻面系統(tǒng)的材料及構件還有檫條、保溫材料、采光材料、屋面通風設備、工藝開孔、天溝以及泛水收邊等，在這里不再詳述。

五.鋼結構設計注意事項鋼結構設計的目的是應保證結構和構件在充分滿足預期的安全性和使用性要求的基礎上，做到技術先進、經(jīng)濟合理、安全適用和確保質(zhì)童。因此，在鋼結構設計中應注意：設計時應保證結構能滿足強度、剛度、穩(wěn)定性、耐久性和其它使用功能的要求，應力求桿件布置合理和節(jié)點構造簡單。優(yōu)先采用定型的和標準化的構件以及標準化的節(jié)點形式，優(yōu)先采用與鋼結構相適應或相配套的建筑材料和成品。

      鋼結構的設計采用以概率理論為基礎的概率極限狀態(tài)設計方法。承重結構應按承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)進行設計，其設計荷載包括地震荷載、風荷載、雪荷載、積灰荷載、吊車荷載、安裝荷載及自重等。

      屋面結構一般采用有檁體系，屋蓋支撐系統(tǒng)的布置需保證結構的空間工作、整體剛度和穩(wěn)定性，能有效的傳遞風荷載、吊車水平力和地震作用力等。縱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計；非交叉斜桿、橫桿以及剛性系桿按壓桿設計。

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

墻體結構若采用墻梁，須驗算墻梁的強度與穩(wěn)定性。

      主要承重受力構件的壁厚不宜小于1.5框架梁柱構件的壁厚不宜小于3.0nm鋼結構的板件厚度較小，抗腐蝕是一個不可忽視的問思。有條件時可采用耐候碳素結構鋼和篼耐候性結構鋼。

單層鋼結構其主要橫向受力框架的梁柱構件應優(yōu)先采用實腹式構件，如焊接H型鋼，對柱子可采用寬翼緣H型鋼，對梁可采用窄翼緣H型鋼。

      當門式鋼架的側向剛度可滿足使用要求時，宜采用柱腳與基礎鉸接。當水平荷載較大，檐口標篼較離或有較高的側向剛度要求時，方采用剛接。

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

       六.結門式鋼架通過近幾年的開發(fā)和應用已具有較完善的體系，同時配以設計軟件，使其鋼結構尤其門式鋼架結構能隨工程實際迅速、準確地出圖，避免了傳統(tǒng)的設計制圖方式，也使鋼結構在設計、制圖、加工和安裝過程中更具規(guī)模和系統(tǒng)化。隨著鋼結構的不斷發(fā)展，鋼結構的開發(fā)將日益廣泛。