Abstract: The design of steel structures of light-weight buildings with gobled frames is discussed，strong emphasis on select materials；arrange structures；pulins design and gobled frames design to probe the economical and rational.
Keywords：light-weight buildings with gobled frames economical rational
0、前言
在90年代前，我國(guó)房屋鋼結(jié)構(gòu)主要是應(yīng)用于重型廠房，90年初，輕型門(mén)式剛架開(kāi)始得到應(yīng)用。門(mén)式剛架輕鋼房屋結(jié)構(gòu)體系由主剛架體系、檁條和支撐體系、圍護(hù)體系三大體系構(gòu)成。其中圍護(hù)體系采用壓型鋼板作為面板帶來(lái)了兩大主要特點(diǎn):①結(jié)構(gòu)自重輕②蒙皮效應(yīng)強(qiáng)。充分利用這兩大特點(diǎn),在保證安全可靠的前提下,可以在結(jié)構(gòu)造型（變截面）、支撐體系、剛度設(shè)計(jì)（側(cè)移限制）、穩(wěn)定設(shè)計(jì)（利用隅撐）、局部穩(wěn)定（按剪應(yīng)力大小設(shè)加勁肋，利用屈曲后強(qiáng)度）、蒙皮效應(yīng)利用、簡(jiǎn)單的端板式連接等方面采用了先進(jìn)的模式與技術(shù)，從而降低了造價(jià)，比傳統(tǒng)鋼結(jié)構(gòu)更為經(jīng)濟(jì)合理。
1、選材
1.1 主剛架和吊車(chē)梁:
主剛架選用Q235B、Q345A及以上等級(jí)的鋼材。
吊車(chē)梁:行車(chē)噸位≤5t的輕級(jí)工作制吊車(chē)梁宜選用Q235B、Q345A等級(jí)的鋼材；行車(chē)噸位較大或≥10t中級(jí)工作制吊車(chē)梁宜選用Q345B及以上等級(jí)的鋼材。
1.2 檁條:
簡(jiǎn)支、小跨度的檁條宜選用Q235A等級(jí)的鋼材；連續(xù)或大跨度的檁條宜選用Q345A等級(jí)的鋼材。一般情況下,當(dāng)由強(qiáng)度控制設(shè)計(jì)時(shí)宜用Q345A級(jí)鋼材，充分利用其屈服強(qiáng)度高的優(yōu)勢(shì)。當(dāng)由剛度控制設(shè)計(jì)時(shí)宜用Q235A級(jí)鋼材，在同等用鋼量的情況下利用其價(jià)格優(yōu)勢(shì)。當(dāng)由穩(wěn)定控制設(shè)計(jì)時(shí)，可根據(jù)具體情況選擇Q345A或Q235A級(jí)鋼材。
1.3支撐:
屋面及柱間支撐一般采用張緊的圓鋼,有較大噸位行車(chē)時(shí)柱間支撐用角鋼，隅撐一般采用角鋼，這類(lèi)型鋼根據(jù)市場(chǎng)情況采用Q235鋼。
1.4壓型鋼板:
基材:鋼板基材在根本上決定彩涂鋼板的承力性能和壓型加工性能,因此在選用基材等級(jí)或牌號(hào)時(shí),主要考慮其力學(xué)性能、化學(xué)成分及其冷彎性能。一般情況下,鋼板基材宜選用Q235或性能與其相近的牌號(hào);若為暗扣式壓型鋼板,則宜選用Q345或性能與其相近的牌號(hào)。
鍍層:鍍層在鋼板防腐性能方面起主要作用。各種彩板鍍層厚度分別為:a)熱鍍鋅鋼板的鍍層厚度雙面和最小應(yīng)不小于180g/m2,一般外層板采用180g/m2∽275g/m2, 內(nèi)層板可采用180g/m2; b)熱鍍鋅合金化鋼板的鍍層厚度雙面和一般取為180g/m2; c)熱鍍5%鋁鋅鋼板(Galfan) 的鍍層厚度雙面和一般采用180g/m2∽275g/m2; d)熱鍍55%鋁鋅鋼板(Galvalume) 的鍍層厚度雙面和一般取用150g/m2。在相同鍍層厚度下,各鍍層鋼板的防腐性能按弱到強(qiáng)的排列順序是熱鍍鋅鋼板 熱鍍鋅合金化鋼板 熱鍍5% 鋁鋅鋼板 熱鍍55%鋁鋅 鋼板。
涂層: 涂層(或稱(chēng)面漆)主要是有機(jī)(碳)化合物,主要作用是出于美觀以及外加保護(hù)層的需要,因此其耐候性與防粉塵附著性是選擇涂層時(shí)要考慮的主要因素。常用涂層的耐候性由弱到強(qiáng)的順序是聚酯樹(shù)脂(8∽10年) 硅改性聚酯樹(shù)脂(8∽15年) 聚二乙烯氟樹(shù)脂(≥20年)。
2、結(jié)構(gòu)布置
2.1 合理柱距
門(mén)式剛架的合理柱距6∽9m，有行車(chē)時(shí)柱距宜小不宜大。特別是對(duì)于行車(chē)噸位≥10t時(shí)，柱距宜≤7.5m，不帶行車(chē)的門(mén)式剛架柱距宜取7.5m∽9m,且單跨越大選用柱距也應(yīng)越大，此時(shí)不僅用鋼量較為經(jīng)濟(jì)而且能滿足工藝上大柱網(wǎng)的要求。
2.2 端框架與山墻墻架
端框架即山墻采用門(mén)式剛架，適用于以下幾種情況:
2.2.1 建筑規(guī)劃有續(xù)建要求;
2.2.2 有抗震要求;
2.2.3 有行車(chē)設(shè)置;
2.2.4 工程地點(diǎn)為近?；蝻L(fēng)載較大的地區(qū);
2.2.5 檐高較高(約超過(guò)9m);
幾種情況外可考慮采用由斜梁、抗風(fēng)柱和墻梁組成的山墻墻架。結(jié)合考慮山墻面的蒙皮效應(yīng)后，可以用冷彎薄壁型鋼做成輕型的鉸接體系墻架。
2.3支撐體系
門(mén)式剛架結(jié)構(gòu)體系屬平面結(jié)構(gòu)體系。在橫向（即跨度方向）為平面主剛架，可以承擔(dān)豎向荷載和橫向荷載。在縱向是靠支撐來(lái)承擔(dān)縱向水平力，使整體剛架構(gòu)成具有空間剛度的建筑。支撐系統(tǒng)一般用鋼量為0.5∽1.5Kg/m2，只占整個(gè)結(jié)構(gòu)用鋼量很少一部分，但其作用卻很重要，設(shè)計(jì)時(shí)一定要加以重視。
支撐利用圓鋼時(shí)一般要求30∽40m設(shè)置一道，最大不宜超過(guò)60m。柱間支撐的位置宜與屋面支撐所在柱間相同，以便兩榀剛架直接構(gòu)成一個(gè)穩(wěn)定的空間體系，可使房屋縱向風(fēng)荷載傳至基礎(chǔ)的路線更直接，同時(shí)也使框架按有無(wú)支撐孔及連接板分類(lèi)容易，方便了制作及安裝?？缍容^大或風(fēng)載較大時(shí)，支撐體系宜多設(shè)幾道，此部分的用鋼量很小，但對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)非常有利。另外，多跨度結(jié)構(gòu)中的中柱宜設(shè)柱間支撐，分擔(dān)部分傳至基礎(chǔ)的縱向水平荷載，使屋面支撐構(gòu)成的桁架體系具有中間支座效果，大大降低了支撐桿件的內(nèi)力。
支撐的傳統(tǒng)計(jì)算模式是不管整個(gè)建筑有多少道支撐，均按迎風(fēng)面的第一道支撐體系承擔(dān)全部的迎風(fēng)面風(fēng)荷載。雖簡(jiǎn)化了計(jì)算過(guò)程且回避了支撐間縱向系桿的計(jì)算，但是這種算法顯然過(guò)于保守。按文獻(xiàn)[2]的風(fēng)荷載及支撐系統(tǒng)傳力模式，則縱向系桿必然傳力，因此門(mén)式剛架輕型房屋不宜按傳統(tǒng)的簡(jiǎn)化計(jì)算模式來(lái)計(jì)算支撐系統(tǒng)內(nèi)力。第二種簡(jiǎn)化計(jì)算方法是將兩端山墻風(fēng)荷載迭加在一起，除以支撐道數(shù)即得到每榀屋面桁架式水平支撐和柱間支撐所受的荷載。按文獻(xiàn)[3]中對(duì)此種方法的精確計(jì)算分析，對(duì)于斜拉桿計(jì)算為精確值，對(duì)于直壓桿計(jì)算內(nèi)力值過(guò)于偏小，支撐道數(shù)越多，誤差越大。建議此時(shí)應(yīng)根據(jù)精確計(jì)算找出直壓桿的內(nèi)力進(jìn)行設(shè)計(jì)，以保證整個(gè)支撐體系的安全，且又經(jīng)濟(jì)合理。
在輕鋼結(jié)構(gòu)支撐設(shè)計(jì)中，通常交叉桿件采用張緊的圓鋼，圓鋼直徑不宜超過(guò)30mm，因?yàn)榇笥?0mm之后預(yù)拉力過(guò)大，此時(shí)應(yīng)考慮采用角鋼支撐。
傳統(tǒng)鋼結(jié)構(gòu)中，屋面體系中通長(zhǎng)的縱向系桿采用專(zhuān)門(mén)的圓鋼管或雙角鋼類(lèi)，用鋼量較大。在輕鋼結(jié)構(gòu)中可從充分利用檁條兼作縱向系桿和屋面水平支撐中的直壓桿。如受力較大可考慮用雙檁條組成。此種做法與過(guò)去傳統(tǒng)設(shè)計(jì)相比，可大大節(jié)省用鋼量。
3、檁條設(shè)計(jì)
3.1 檁條和墻梁主要選用Z型或C型冷彎薄壁型鋼，一般情況下除兼作窗框門(mén)框因建筑需要采用C型墻梁外，其余情況宜優(yōu)先考慮采用Z型構(gòu)件，將此兩種型式構(gòu)件作比較可得出如下結(jié)論:
3.1.1 C型構(gòu)件的剪心與形心有偏心,而Z型構(gòu)件的剪心與形心重合(如圖a示),因此在重力荷載作用下Z型構(gòu)件的傾覆力矩要大于C型構(gòu)件;
3.1.2 Z型構(gòu)件易于搭接構(gòu)成連續(xù)檁條型式;
3.1.3 C型構(gòu)件外形宜于作有窗設(shè)置的墻面檁條，此時(shí)C型墻梁兼作窗框。
檁條承受雙向彎矩和扭矩作用,受力較為復(fù)雜,同時(shí)考慮到便于運(yùn)輸和安裝,冷彎薄壁C型鋼與Z型鋼檁條截面的高度不宜大于300mm。
3.2 拉條
3.2.1拉條作用:
3.2.1.1 作為檁條側(cè)向支承點(diǎn),增加檁條的整體穩(wěn)定性;
3.2.1.2 有利于減少檁條在平行于屋面坡度的跨度,降低檁條側(cè)向彎矩。
3.2.2拉條布置及做法:
檁條跨度大于4m時(shí),應(yīng)在檁條間跨中位置設(shè)置拉條。檁條跨度大于6m時(shí),應(yīng)在檁條跨度三分點(diǎn)處各設(shè)一道拉條。在屋脊處可利用兩邊對(duì)稱(chēng)重力平衡不設(shè)斜拉條。屋面不對(duì)稱(chēng)或有天窗時(shí)，在屋脊處或天窗側(cè)應(yīng)設(shè)置斜拉條和撐桿；在檐口應(yīng)設(shè)斜拉條以抵抗風(fēng)吸力作用下的反向彎矩。
拉條可采用圓鋼或冷彎薄壁角型鋼、槽型鋼。采用圓鋼作拉條時(shí),圓鋼直徑宜不小于φ10,以使檁條上的開(kāi)孔孔徑與支座處孔徑一致。
3.3 連續(xù)檁條設(shè)計(jì)
將檁條設(shè)計(jì)成Z型嵌套式搭接(圖b)構(gòu)成連續(xù)梁模式，比簡(jiǎn)支梁檁條剛度大（撓度小），內(nèi)力小，可大大節(jié)省用鋼量。因此連續(xù)檁條適用于屋面荷載較大、跨度較大的情況。為了便于嵌套搭接設(shè)計(jì)成上下翼緣不等寬，為使嵌套搭接具有連續(xù)梁效果，其搭接區(qū)長(zhǎng)度不宜小于跨度的10%。根據(jù)文獻(xiàn)[7]，由于嵌套搭接存在有較大間隙，在支座處約有10%的彎矩釋放，此釋放量將加到在跨中去。
3.4 多跨靜定檁條設(shè)計(jì)
實(shí)腹式多跨靜定檁條宜采用高頻H型鋼,適用于柱距大或屋面荷載很大的情況。多跨靜定檁條的靜力鉸設(shè)置位置宜使支座彎矩與跨中彎矩大致相等,通常可設(shè)在與支座的距離為鄰跨跨度的1/6處(圖c)。同時(shí)需考慮鉸節(jié)點(diǎn)處的抗扭措施，可采用設(shè)拉條等方式。
3.5 檁條的穩(wěn)定性設(shè)計(jì)
檁條的穩(wěn)定性應(yīng)考慮圍護(hù)板的布置和固定方式并通過(guò)構(gòu)造方法來(lái)解決。如屋面板為雙層且與檁條上、下翼緣均有可靠連接時(shí)，穩(wěn)定可不計(jì)算，僅計(jì)算強(qiáng)度。如屋面板為單層且與檁條上翼緣有可靠連接時(shí)，宜在靠檁條下翼緣處設(shè)單排圓鋼拉條，保證下翼緣受壓時(shí)不失穩(wěn)。如屋面板為單層且為咬合或暗扣式板，宜在靠檁條上、下翼緣處設(shè)雙排圓鋼拉條或采用C型截面拉條，以保證上翼緣或下翼緣受壓時(shí)不失穩(wěn)。
4、剛架設(shè)計(jì)
4.1 剛架選型:
4.1.1 單脊雙坡與多脊多坡
多跨剛架采用單脊雙坡屋頂有利于屋面排水，且天溝僅設(shè)兩道，做法較簡(jiǎn)便，如不設(shè)女兒墻還可采用外掛天溝可有效防止房屋內(nèi)漏水，因此在多雨地區(qū)宜采用此種建筑方案。在跨度大且設(shè)置女兒墻時(shí)宜采用多脊多坡結(jié)構(gòu)型式，可減小建筑高度，也可減小鋼梁撓度引起的屋面凹坑效應(yīng)，防止屋面積水；同時(shí)女兒墻高度比單脊雙坡結(jié)構(gòu)女兒墻高度小，風(fēng)載較大時(shí)此結(jié)構(gòu)型式比單脊雙坡結(jié)構(gòu)合理。但多脊多坡結(jié)構(gòu)型式將增加檁條、內(nèi)天溝和室內(nèi)排水溝的費(fèi)用，且內(nèi)天溝容易產(chǎn)生滲漏和堆雪現(xiàn)象。
以上兩種結(jié)構(gòu)型式在跨度相同時(shí)，剛架用鋼量相差不大。
4.2 構(gòu)件型式:
4.2.1 柱:
柱腳鉸接時(shí)宜采用楔形柱，其高度變化根據(jù)門(mén)式剛架彎矩分布圖，可達(dá)到充分利用材料的目的，進(jìn)一步還可利用屈曲后的強(qiáng)度，使構(gòu)件的高厚比大于傳統(tǒng)的鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件。柱腳剛接時(shí)宜采用等截面柱，制作簡(jiǎn)便。
4.2.1 梁:
雙楔形梁比兩端加腋梁易于流水線生產(chǎn)，但截面變化與梁的應(yīng)力變化符合程度不及兩端加腋梁，因此用鋼量比兩端加腋梁要稍高。設(shè)計(jì)時(shí)宜根據(jù)門(mén)式剛架彎矩分布圖采用兩端加腋梁。（圖d）
4.3 構(gòu)件截面尺寸:
4.3.1 滿應(yīng)力設(shè)計(jì):
剛架采用變截面構(gòu)件，其截面變化根據(jù)主要彎曲應(yīng)力σM與軸壓應(yīng)力σN兩者的計(jì)算值“組合”的應(yīng)力圖形的變化。利用截面變化，使各截面“組合應(yīng)力”與材料設(shè)計(jì)強(qiáng)度的比值盡可能接近，也就是使材料分布更接近于應(yīng)力圖形的分布，從而將剛架設(shè)計(jì)得經(jīng)濟(jì)合理。
4.3.2 初定截面尺寸:
梁、柱采用H型截面,其高寬比(h/b)約為2∽6,此比值隨選用的截面增高而逐漸增大。楔形柱小頭截面的高度不應(yīng)小于200mm,大頭截面高度約為跨度的1/30∽1/40。等截面柱截面的高度約為柱高的1/18∽1/25。兩端加腋梁等截面部分的截面高度約為跨度的1/50∽1/60，與邊柱連接的加腋高度約為跨度的1/30，與中柱連接的加腋高度約為跨度的1/25∽1/30。
4.4 搖擺柱設(shè)計(jì):
搖擺柱應(yīng)根據(jù)其兩端連接構(gòu)造的實(shí)際情況，進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。如使用的計(jì)算軟件不能考慮搖擺柱兩端因彈性嵌固而產(chǎn)生的彎矩和剪力，在具體設(shè)計(jì)中需要設(shè)計(jì)人員通過(guò)概念設(shè)計(jì)來(lái)考慮。例如控制應(yīng)力水平，是一種較為簡(jiǎn)單的解決辦法。 為節(jié)省用鋼量，多跨結(jié)構(gòu)的中柱宜采用搖擺柱，但中柱設(shè)為搖擺柱時(shí)，需依靠邊柱對(duì)其提供柱頂?shù)膫?cè)向約束，從而加重了邊柱的負(fù)擔(dān)，使邊柱平面內(nèi)計(jì)算長(zhǎng)度增大。尤其檐高較高的多跨結(jié)構(gòu)的中柱宜部分采用擺柱，其余中柱柱頂與鋼梁剛接連接，中柱為搖擺柱時(shí)不宜連續(xù)超過(guò)3根。
4.5 構(gòu)件穩(wěn)定設(shè)計(jì)：
4.5.1構(gòu)件的整體穩(wěn)定設(shè)計(jì)
構(gòu)件側(cè)向無(wú)約束自由長(zhǎng)度越長(zhǎng)，穩(wěn)定性越差，則所要求構(gòu)件的翼緣寬度也應(yīng)越寬。門(mén)式剛架輕型房屋常將屋面金屬板和墻面金屬板牢固地連接在檁條上。檁條通過(guò)檁托牢固地連接在框架上，形成一個(gè)互相約束的空間整體結(jié)構(gòu)，利用圍護(hù)板對(duì)檁條構(gòu)成側(cè)向約束，檁條則構(gòu)成梁和柱的側(cè)向約束，充分利用這種約束是一種十分經(jīng)濟(jì)有效的解決各構(gòu)件整體穩(wěn)定的途徑。當(dāng)檁條與構(gòu)件的受壓翼緣相連時(shí)，檁條構(gòu)成對(duì)構(gòu)件的側(cè)向支撐；當(dāng)檁條與構(gòu)件的受拉翼緣相連時(shí)，加隅撐連接檁條與受壓翼緣使之成為構(gòu)件的側(cè)向支撐，以保證構(gòu)件的整體穩(wěn)定。梁、柱側(cè)向無(wú)約束自由長(zhǎng)度此時(shí)取隅撐之間的最大間距。按CECS102：2002中6.1.6第6條中斜梁不需計(jì)算整體穩(wěn)定性的側(cè)向支承點(diǎn)間最大長(zhǎng)度，可取斜梁受壓翼緣寬度 
倍，對(duì)于檁距約1.4∽1.5m，翼緣寬度為200∽240mm的斜梁，其長(zhǎng)度約為2個(gè)檁距。作為一般性原則，在梁柱連接附近區(qū)域，因其負(fù)彎矩值大，為穩(wěn)定的主要控制區(qū)，宜每根檁條均設(shè)置隅撐；盡管每根檁條處設(shè)置隅撐，但斜梁的平面外計(jì)算長(zhǎng)度仍不能小于兩個(gè)檁條間距。其余區(qū)域則每隔一檁條設(shè)一道隅撐。
4.5.2 構(gòu)件的局部穩(wěn)定設(shè)計(jì)
工字型截面的梁中，腹板在參與抵抗彎矩的工作中遠(yuǎn)不如翼緣有效，因此，腹板宜做高而薄，才能使材料使用得更加經(jīng)濟(jì)合理。但如此一來(lái)，腹板則可能出現(xiàn)局部屈曲，局部屈曲也會(huì)影響到構(gòu)件的整體穩(wěn)定承載能力。傳統(tǒng)的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以腹板的局部屈曲臨界剪應(yīng)力不低于其抗剪強(qiáng)度f(wàn)vy為條件，局部屈曲臨界彎曲應(yīng)力不低于其彎曲強(qiáng)度Fy為條件，按此條件，則腹板高厚比達(dá)到
4.6 構(gòu)件節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)
4.6.1柱腳設(shè)計(jì)
常規(guī)的門(mén)式剛架輕型房屋自重輕，在水平荷載（特別是風(fēng)荷載）組合作用下，剛接柱腳型式的柱底反力偏心距往往很大，為了滿足此要求，基礎(chǔ)便做得較大，造成不經(jīng)濟(jì)。另外如工程地點(diǎn)地質(zhì)條件較差時(shí)，基礎(chǔ)的造價(jià)對(duì)柱底彎矩的大小更為敏感。因此對(duì)于不帶行車(chē)或行車(chē)噸位<5t的門(mén)式剛架柱底宜做成鉸接，行車(chē)噸位>5t的門(mén)式剛架柱底則宜做成剛接以滿足側(cè)向剛度大的要求。
剛接柱腳底板不要輕易用厚板，應(yīng)考慮設(shè)置加勁肋減小底板的彎矩，以求減小底板厚度。
鉸接柱腳通過(guò)計(jì)算錨栓直徑往往很小，且用二顆錨栓固定柱腳似乎更接近鉸接計(jì)算模型，但實(shí)際工程需考慮施工安裝問(wèn)題：在柱底板底面與基礎(chǔ)頂面之間有一層50∽70MM厚的二次澆灌層，澆灌層是在鋼柱安裝到位且調(diào)整完畢后才進(jìn)行施工的。澆灌之前鋼柱底板需用調(diào)整螺母或沿底板周邊加斜墊塊作為臨時(shí)支承件。如下圖e示，在底板 的一個(gè)方向上錨栓僅為一排，鋼柱在安裝調(diào)整過(guò)程中易使錨栓折彎甚至彎斷，因此在采用鉸接柱腳型式時(shí)建議用四個(gè)錨栓固定，則底板的二個(gè)方向上均為二個(gè)錨栓，保證施工的方便與安全。
4.6.2梁柱連接節(jié)點(diǎn)
等截面邊柱與梁連接宜采用側(cè)向豎接，楔形邊柱與梁連接宜采用柱頂平接或斜接，中柱與梁連接宜采用柱頂平接。
平面框架建模計(jì)算時(shí)，模型中的梁、柱桿件節(jié)點(diǎn)往往與施工圖設(shè)計(jì)中的梁、柱連節(jié)點(diǎn)位置略有偏差（如圖f示）。梁柱豎向連接時(shí)應(yīng)取A-A處內(nèi)力，梁、柱橫向連接時(shí)應(yīng)取B-B處內(nèi)力。由于該節(jié)點(diǎn)處彎矩從最大值沿梁、柱方向在很短距離里下降很快（如圖g示），因而此時(shí)如按O點(diǎn)最大彎矩用于該節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)時(shí)過(guò)于保守，造成端板厚及螺栓數(shù)量上的不經(jīng)濟(jì)。另一方面，因端板的連接實(shí)際上不能完全達(dá)到剛接的效果，有可能調(diào)幅，在該節(jié)點(diǎn)處彎矩會(huì)釋放一部分到跨中，因此該節(jié)點(diǎn)實(shí)際內(nèi)力應(yīng)小于設(shè)計(jì)內(nèi)力。建議梁、柱連接節(jié)點(diǎn)內(nèi)力應(yīng)取相應(yīng)連接處的內(nèi)力進(jìn)行節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)，不考慮調(diào)幅的影響。
柱頂豎向端板加厚宜采用內(nèi)平方式，同一柱內(nèi)腹板則可等寬，方便了制作。
梁-柱或梁-梁直接采用端板式連接比傳統(tǒng)鋼結(jié)構(gòu)采用拼板式連接要簡(jiǎn)單得多。在端板式連接中，所采用的高強(qiáng)度螺栓主要承受拉力的作用，所承受的剪力很小。一般情況下不到其摩擦抗剪（按抗滑移系數(shù)為0.3計(jì)）能力的10%。此種連接型式中，無(wú)需采取提高抗滑移系數(shù)的措施 [2] 。因此，輕鋼連接采用端板式連接，可大大節(jié)省成本。當(dāng)然，端板式連接對(duì)于高強(qiáng)度螺栓的預(yù)緊力是有嚴(yán)格要求的，必須保證預(yù)緊力，否則節(jié)點(diǎn)的松動(dòng)會(huì)影響整個(gè)剛架的剛度達(dá)不到要求。
4.7 檁托
檁托的作用是：①方便安裝。②對(duì)檁條提供抗側(cè)向傾覆約束。檁托宜采用角形截面或背面加勁板（如圖h示）。不宜采用單塊鋼板作檁托，這種檁托側(cè)向剛度很差，在不利荷載作用下易傾覆。
5、小結(jié)
根據(jù)以上分析，小結(jié)如下：
5.1 門(mén)式剛架構(gòu)件宜選用Q235B、Q345A鋼材，對(duì)于圍護(hù)板應(yīng)根據(jù)其板型及使用條件選擇其相應(yīng)的基板和鍍層及涂層的彩鋼板。
5.2 柱網(wǎng)尺寸宜根據(jù)廠房跨度大小，行車(chē)設(shè)置情況及工藝要求等選取。
5.3 結(jié)構(gòu)選型：采用變截面構(gòu)件符合剛架彎矩分布情況，達(dá)到充分利用材料之目的。
5.4 利用檁條兼作屋面支撐體系中的壓桿,可大大節(jié)省用鋼量。
5.5 連續(xù)檁條較之簡(jiǎn)支檁條剛度大（撓度小）、內(nèi)力小，可節(jié)省用鋼量。
5.6 利用檁條加隅撐形成對(duì)屋面梁、柱側(cè)向約束，減小其面外計(jì)算長(zhǎng)度，提高其穩(wěn)定承載力，經(jīng)濟(jì)合理。
5.7 局部穩(wěn)定應(yīng)根據(jù)剪應(yīng)力水平確定是否設(shè)置加勁肋。
5.8 端板式連接高強(qiáng)度螺栓因承受的剪力很小，可不必考慮端板的抗滑移系數(shù)。
5.9 梁、柱連接節(jié)點(diǎn)可取相應(yīng)節(jié)點(diǎn)處的內(nèi)力進(jìn)行設(shè)計(jì)。
5.10 考慮安裝因素,鉸接柱腳宜采用四顆錨栓固定。
參考文獻(xiàn)
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4 陳友泉 美國(guó)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與中國(guó)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)若干問(wèn)題的比較研究，97上海輕型鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)交流會(huì)論文集。
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時(shí)，就必須設(shè)置縱向加勁肋。事實(shí)上，在輕鋼結(jié)構(gòu)中，跨度較大，剪應(yīng)力水平遠(yuǎn)低于fvy，彎曲應(yīng)力在遠(yuǎn)離梁-柱節(jié)點(diǎn)處也遠(yuǎn)低于fy。顯然，按傳統(tǒng)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，必將設(shè)置很多加勁肋。輕鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)按其應(yīng)力水平的大小，判斷是否需設(shè)加勁肋。這樣一來(lái)，主要在梁-柱節(jié)點(diǎn)處設(shè)置支承加勁肋，其余處很少需設(shè)加勁肋。此外，在輕鋼結(jié)構(gòu)中，還可進(jìn)一步考慮利用高薄腹板所形成的膜應(yīng)力效應(yīng)或設(shè)加勁肋之后的張拉應(yīng)力場(chǎng)效應(yīng)，充分利用其屈曲后的強(qiáng)度。
獲獎(jiǎng)鋼結(jié)構(gòu)企業(yè)個(gè)人專(zhuān)訪錄
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