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鋼架結構范文1
關鍵詞：門式剛架；鋼結構；加固設計
Abstract: the door frame of light steel structure housing the stress of the model and the actual stress close to, and thus be able to make full use of the materials in the design of the load carrying characteristics, and its security reserve relatively low, if in use process by external load or role change, the steel is very easy to is in not safe state and must be reinforced.
Key words: the door frame; Steel structure; Reinforcement design
中圖分類號：S611 文獻標識碼：A 文章編號
隨著近些年我國經濟發展，門式剛架鋼結構廠房在我國使用越來越廣泛。這種結構廠房有突出的優點，施口速度快，用鋼量較少（單位面積）、造價相對較低，受力情況與計算模型較接近，在設計中能充分利用鋼材的物理性能，但安全儲備較低，如果在使用過程中，出現超載或支撐桿件有缺欠時結構變形較大，可能超過規范規定的限值，同時工作應力也可能超過鋼材的強度設計值，在此情況下，為了保證安全使用，需經加固處理才能達到使用要求，而且工程費用相對較低。
下面結合一個工程實例，介紹對鋼架加固的方法。
1 工程的基本情況
葫蘆島工業區“H”型鋼構件廠，采用輕鋼結構廠房，廠房沿縱向分為兩部分，一部分有夾層，下部為生產車間，上部為辦公用房；另一部分為生產車間。平面立面見圖1、圖2。
廠房占地：54mX120m，由14榀27m×2跨門式剛架組成。每兩榀剛架間距9m、10m不等，廠房檐高8m，屋頂標高9.2m，廠房其中的一跨帶夾層。該工程不設吊車。柱與梁截面采用焊接工字鋼。下層夾層柱出于裝修方便采用箱形截面，鋼材采用Q235。該工程屋面的設計活荷載為0.4KN/m2，恒荷載為0.4KN/m2，雪荷載0.4KN/m2，樓面恒荷載3.5KN/m2，活荷載2.0KN/m2。葫蘆島地區基本風壓0.6KN/m2，按6度抗震設防。圖1所示為結構平面，根據以上計算條件，采用PKPM進行計算，計算模型以平面結構10m柱距的單榀剛架為準。
荷載組合為：
（1）1.2恒＋0.85×1.4（活+風）； （2）1.2恒+1.4活
（3）1.2恒+1.4活；（4）1.2恒+1.3地震
實際計算表明，結構受第一種荷載組合控制，根據上述的設計要求，取10m柱距鋼架為控制計算，計算出的截面結果見表1
從圖2可以看出，剛架的最大應力為291.4Mpa
該工程在2006年8月建成，在竣工驗收中發現：
（1）由于實際使用的需要，建設單位擅自改變原設計廠房用途，將原設計H型鋼構件生產廠房改為冶煉綜合利用廠房，將水管線、汽管線、電纜等吊掛到縱向剛架頂端。該段剛架上新增加荷載6.0KN/m，相當于增加該段梁上集中荷載恒荷載1.2×6.0×L，其中L相當于兩榀剛架中線的間距，這樣做，嚴重超出設計條件。在驗算中發現，大多數梁的應力和變形仍在規范許可范圍內，但10 m柱距的剛架應力超出設計值。這時驗算結果如表2所列。從表2可以看出，梁的強度已嚴重不能滿足安全要求。但是剛度尚可。所以必須對它進行強度加固。
（2）建設單位為了辦公層美觀，在辦公室裝飾時，將三個柱間支撐桿件斷面改小，并取消了連接的節點板，引起夾層所有裝飾面板開裂，連洗手間墻面也出現大量的垂直、或斜向裂縫?？紤]到結構發生這種情況完全是由于荷載增加所致，而不是由于設計錯誤或施工質量問題，并且發生問題的范圍很小，為了節約資金，決定對該項工程進行加固處理。
2 工程加固設計
2.1加固方法的選擇
常見的加固方法有以下幾種：1、改變結構的計算模型（計算圖形），或者縮小梁的有效跨度。2、加大構件截面；3、連接節點加固；4、改變荷載的傳遞路徑或卸載，減少原桿件受力，從而減小桿件變形。
2.2加固方案
本工程是由于使用荷載大于設計值，同時部分支撐桿件減弱，造成部分剛架實際應力超過鋼材的設計強度，同時也造成了較大變形。由于增大了使用荷載所引起的應力過大，又無法改變荷載傳遞路徑情況下，可以考慮增大截面法加以解決。但由于此時已處于試生產狀態，特別是10m柱距下邊是變電室，變電設備處于工作狀態，不許停電。這樣上部結構不允許動火（包括電焊焊接和火焰切孔）。而工作面（在吊頂以上部分）只有0.9m，所以選擇采用粘鋼板和螺栓相結合的方法進行加固。對于工字鋼采取增大截面進行加固，一般情況下都是加大上下翼緣，這樣可以最大限度地降低原構件的應力，充分發揮加固鋼材的作用，通常采用下兩種方法，如圖3
這三種方式各有優缺點，圖3a加固法施工方便，但要求翼緣上下不能有別的構件與之相連。圖3b不會增加梁高，由于本工程加固時屋面已鋪裝完畢，而且加固工期短，不可能把屋面板拆下來，因而本工程最后采用圖C加固方式，優點是既能加高梁高度，又對屋面不破壞。
加固采用的建筑結構膠的剪切強度為30KN/mm2，設計中考慮其耐久性，取3.0 KN/mm2，據此設計兩側粘鋼距離為2m。
由于建設單位私自改變廠房的使用用途，部分柱間支撐減弱，導致剛架整體變形過大，則必須將柱間支撐按原設計恢復，但可變換一種較為美觀的形式。
2.3加固計算
（1）卸荷下的補強加固
在原位置上將構件完全卸載或采用臨時支承結構承擔后增加的荷載，進行補強加固，構件的承載能力按補強加固后的截面進行計算。其計算方法與新結構計算方法相同。
（2）負荷狀態下補強或加固
應先根據加固時的實際荷載值，按強度和穩定性驗算原結構承載力，通常當承載能力富裕20%以上時，才允許在負荷狀態下進行加固，加固方法如下 ：
k f∮
式中S――考慮荷載分項系數后的荷載效應；
W――加固后構件的截面幾何特性；
∮――加固后按整個截面計算的構件穩定系數，當強度計算時∮=1
f――鋼材的強度設計值；
k――加固拆減系數，其值取0.9.
I后=I原+(I加固+ S加固×b2)
式中I后――加固后截面慣性矩；
I原――加固前截面慣性矩；
I加固――加固鋼板本身的截面慣性矩
S――加固鋼板的截面面積
b――加固截面到原結構面積質心的距離。
最后使用這種加固后截面幾何參數重新計算截面的承載力。需要注意的是，對于加固后的結構應滿足規范規定的安全儲備。
對于本工程，從表2可知，只需要將靠近中柱的2m段梁采用圖3b的方法上下各粘貼一定厚度的鋼板，采用上面介紹的方法計算即可。本工程最后采用10mm厚的鋼板，加固后計算結果見表3
這三種方式各有優缺點，圖3a加固法施工方便，但要求翼緣上下不能有別的構件與之相連。圖3b不會增加梁高，由于本工程加固時屋面已鋪裝完畢，而且加固工期短，不可能把屋面板拆下來，因而本工程最后采用圖C加固方式，優點是既能加高梁高度，又對屋面不破壞。
加固采用的建筑結構膠的剪切強度為30KN/mm2，設計中考慮其耐久性，取3.0 KN/mm2，據此設計兩側粘鋼距離為2m。
由于建設單位私自改變廠房的使用用途，部分柱間支撐減弱，導致剛架整體變形過大，則必須將柱間支撐按原設計恢復，但可變換一種較為美觀的形式。
2.3加固計算
（1）卸荷下的補強加固
在原位置上將構件完全卸載或采用臨時支承結構承擔后增加的荷載，進行補強加固，構件的承載能力按補強加固后的截面進行計算。其計算方法與新結構計算方法相同。
（2）負荷狀態下補強或加固
應先根據加固時的實際荷載值，按強度和穩定性驗算原結構承載力，通常當承載能力富裕20%以上時，才允許在負荷狀態下進行加固，加固方法如下 ：
k f∮
式中S――考慮荷載分項系數后的荷載效應；
W――加固后構件的截面幾何特性；
∮――加固后按整個截面計算的構件穩定系數，當強度計算時∮=1
f――鋼材的強度設計值；
k――加固拆減系數，其值取0.9.
I后=I原+(I加固+ S加固×b2)
式中I后――加固后截面慣性矩；
I原――加固前截面慣性矩；
I加固――加固鋼板本身的截面慣性矩
S――加固鋼板的截面面積
b――加固截面到原結構面積質心的距離。
最后使用這種加固后截面幾何參數重新計算截面的承載力。需要注意的是，對于加固后的結構應滿足規范規定的安全儲備。
鋼架結構范文2
本文采用ANSYS有限元軟件建立某大跨門式剛架模型，主要采用線性濾波法，忽略了結構的空間相關性，應用計算機仿真軟件針對此模型進行水平脈動風荷載的數值模擬，并分析了大跨門式剛架風荷載的分布特點,總結出了：迎風面上各節點的風荷載隨著高度的增加其值也在不斷的增大，而背風面正好與其相反；背風面上各節點的風荷載值普遍比迎風面上個節點的風荷載值大。隨著高度的增大，兩面各節點風荷載的比值在不斷縮小，同時為后續的大跨門式剛架結構的風振時程分析提供了參考以及輸入荷載。
關鍵詞：大跨門式剛架；脈動風；脈動風荷載模擬；線性濾波法
中圖分類號：TU74 文獻標識碼：A 文章編號：
1 引言
大跨門式剛架結構是柔性體系，具有柔度大、阻尼小等特點，因而對風荷載十分敏感。近年來，伴隨著結構的跨度不斷增大，體型日益復雜，風對門式剛架輕型鋼結構產生的破壞越來越顯著。國內外很多專家學者對此作了一系列研究并取得了一定成果，但就脈動風荷載作用下輕型門式剛架響應的研究還比較少，門式剛架輕鋼結構建筑的風振研究尚未成熟，沒有形成完整的理論體系，我國現行規范也未作出任何明確的規定；由于建筑大空間的需要，門式剛架輕鋼結構越建越高，跨度越來越大，導致其柔度越來越大，結構固有周期普遍達到0.5s以上，有的可達1s以上，風振的影響不斷增大，風災造成的破壞也越來越顯著。因此，對大跨門式剛架輕鋼結構風荷載特點的研究具有非常重要的意義。
2 風荷載的特點
在風的順風時程曲線中，一般包含兩種成分：一種是長周期部分，其值常在10分鐘以上；另一種是短周期成分，常僅有幾秒鐘左右。根據上述兩種成份，實際上常把風分為平均風（即穩定風）和脈動風（常稱為陣風脈動）來加以分析。平均風是在給定的時間間隔內，把風對建筑物的作用力的速度、方向以及其他物理量都看成不隨時間而改變的量，考慮到風的長周期大大地大于一般結構的自振周期，因而其作用性質相當于靜力。脈動風是由于風的不規則性引起的，他的強度是隨時間按隨機規律變化的。由于它周期較短，因而其作用性質是動力的，引起結構的振動[1]。作用于結構上任意高度處的風速可以表示為平均風速和脈動風速之和。風的模擬主要是針對脈動風而言。時域內脈動風荷載的分析，就是用隨機過程模擬的方法得到脈動風速時程或脈動風壓時程,本文采用線性濾波法模擬風荷載。
3 風荷載的模擬
根據風的記錄，脈動風可作為高斯過程及平穩隨機過程來考慮[2]。
3.1 線性濾波法（AR法）模擬風譜
現在在風工程界廣泛承認的順風向水平脈動風速譜為Davenport譜，也是我國規范所采用的風速譜。它假設紊流尺度沿高度不變，譜密度函數為
，（1）（2）
式中，K為地面粗糙度系數；為10m高度處平均風速。為脈動風頻率，x為湍流積分尺度系數。
研究表明，低階的AR模型即可較好地模擬隨機過程。采用P階自回歸模型，即過程當前時刻的值與其前P個時刻的值線性相關，因為只考慮高度方向的相關性，所以可表示為：
式中，是空間第點坐標，；為AR模型階數；是模擬風速時程的時間步長；為AR模型自回歸系數矩陣為階方陣，，為獨立隨機過程向量。
以上所述是脈動風速譜的模擬,由于研究和實際工程計算需要,很多情況下要用到脈動風壓譜,于是根據脈動風壓功率譜的定義和Wiener-Khintchine定理,可以得到脈動風壓的功率譜為:
（3）（4）
式中：為脈動風壓的功率譜函數；為空氣質量密度；為 z高度處的風速，；為z高度處的風壓值，其他符號意義同公式（1）。這樣通過脈動風壓功率譜就可以模擬z高度處的脈動風壓時程曲線，則通過下式就可以得到脈動風荷載時程。
式中：、、分別為處的風荷載體型系數、迎風面積和脈動風壓[3]。
3.2 算例模擬
在ANSYS環境中建立跨度為30米，高度為9米的某大跨門式剛架結構模型（如圖1），根據上述理論，忽略結構的空間相關性，采用Matlab軟件模擬沈陽地區大跨門式剛架廠房結構風荷載，平均風速25m/s，地面粗糙度系數為0.00215，大氣密度ρ=1/820，取N=2048，時間為200S，時間間隔為1s.對模型上各個節點的風荷載時程進行模擬，得到各節點風荷載時程，如圖1~2。
圖1迎風柱風荷載時程曲線圖圖2 背風柱風荷載時程曲線圖
圖1和圖2是結構門式剛架結構迎風柱和背風柱上的節點的風荷載時程圖，圖中表明：兩側剛架柱最大正風荷載值都出現在第50s左右，而負風荷載最大值則出現在18s左右；在第60s以后風荷載變化頻率較大，波動劇烈。這是因為：結構在風荷載作用的初期，受風荷載的影響較小，隨著風荷載對結構的持續作用，其受風荷載的影響逐漸加大。但由于脈動風荷載大小的不確定性，結構受到的影響也出現波動變化，時間越長變化越劇烈。
4 結論
本文采用時間序列分析中廣泛應用的AR模型，忽略了結構的空間相關性，模擬某大跨門式鋼架的水平脈動風速時程，進而模擬出了脈動風的風壓時程和風荷載時程。通過對各節點的風荷載的比較，可以得出：
1）處于迎風面上各節點的風荷載隨著高度的增加其值也在不斷的增大，而背風面正好與其相反；將迎風面上各節點與背風面相同高度處的各節點相比較，則背風面的風荷載要比迎風面的風荷載大，變化幅度也交前者大；
2）隨著高度的增加，迎風面和背風面風荷載的比值也在逐漸縮小，即迎風面與背風面的荷載越接近
本文得到結構脈動風荷載時程將作為結構的輸入荷載，即可對結構進行時域內的動力分析，為大跨門式剛架的風振時程分析提供了參考和輸入荷載。
參考文獻
[1] 張相庭.結構風壓和風振計算[M].上海：同濟大學出版社,1985.
鋼架結構范文3
對于高層與超高層建筑結構設計來講，按照建筑實用功能的要求、高度、擬建場地的抗震設防烈度以及經濟、合理、安全、可靠的設計原則，選擇相應的結構體系，一般分為幾大類:
1材料的選用
鋼結構有很多優點，但其缺點是導熱系數大，耐火性差。隨著冶金技術的提高，耐火鋼的研究成功并投入生產，為鋼結構的進一步發展創造了條件，目前投生產的B400RNQ和B490RNQ種型號的耐火鋼，在達到600C時其屈服強度依舊有150~220MPa一般高層和超高層建筑當采用框一剪、框一筒結構體系時的經濟性統計為:鋼結構造價等于鋼材費用(約占40%)制作安裝費用(約占30%)防火涂料費用(約占30%)放火涂料所占總造價的比重較大，如果使用高強度耐火鋼雖價格有上升，但防火涂料價格有大幅度下降，可部分抵消由此帶來的成本上升，而且可靠度及安全性有了一定的保障。
2制作與安裝
2.1統一測量儀器和鋼尺量具。建造一幢超高層大樓，涉及到土建、鋼結構、玻璃幕墻和各類設備的安裝，使用的測量儀器和使用的鋼尺必須是國家法定的統一計量部門由同一標準鑒定高層、超高層建筑施工周期較反，尚需定期對測量儀器和鋼尺量具進行定期校驗以保證建筑物各項指標符合規定的指標。
2.2定位軸線、標高和地腳螺栓。鋼柱的定位軸線可根據場地的寬窄，在建筑物外部或內部設置控制軸線100m高度的建筑需設置一個控制樁，一共架設經緯儀或激光儀控制樁的位置，要求以能滿足通視、可視為原則鋼柱的長度以滿足起重量的大小和運輸的可能性，一般為2~3層為一節，對每一節柱r安裝小得使用下一節柱子的定位軸線，應從地面控制軸線引到高空，以保證每節柱r安裝正確無誤，避免產生累積誤差。柱腳與鋼筋混凝土基礎的連接，一般采用埋入式鋼性柱腳，地腳螺栓是在安裝就位第節鋼柱時，控制平面尺寸和標高的臨時固定措施。
2.3鋼柱的制作與安裝。鋼柱是高層、超高層建筑決定層高和建筑總高度的主要豎向構建，在加工制造中必須滿足現行規范的驗收標準100m高的超高層鋼柱，一般分為8~12節構件，鋼柱在翻樣下料制作過程中應考慮焊縫的收縮變形和豎向荷載作用下引起的壓縮變形，所以鋼柱的翻樣下料長度不等與設計長度，即使只有幾毫米也小能忽略不計。而且上下兩節鋼柱截面完全相等時也不允許互換，要求對每節鋼柱應編號予以區別，正確安裝就位。矩形或力形鋼柱內的加勁板的焊接應按現行規范要求采用熔嘴電渣焊，不允許采用其他如在箱板上開孔焊等形式。鋼柱標高的控制一般有兩種力式:①按相對標高制作安裝。鋼柱的長度誤差不得超過3mm，不考慮焊縫收縮變形和豎向荷載引起的壓縮變形，建筑物的總高度只要達到各節柱制作允許偏差總和及鋼柱壓縮變形總和就算合格，這種制作安裝一邊在12層以下，層高控制不十分嚴格的建筑物；②按設計標高制作安裝土建的標高安裝第一節鋼柱底面標高，每節鋼柱的累加尺寸總和應符合設計要求的總尺寸每一節柱的接頭產生的收縮變形和豎向荷載作用下引起的壓縮變形應加到每節鋼柱加工長度中無論采用何種安裝力式，都應在翻樣下料制作過程中充分表達出來，并應符合設計要求的總高度。
2.4框架梁的制作與安裝。高層、超高層框架梁一般采用H型鋼，框架梁與鋼柱宜采用鋼性連接，鋼柱為貫通型，在框架梁的上下翼緣處在鋼柱內設置橫向加勁肋框架梁應按設計編號正確就位，為保證框架梁與鋼柱連接處的節點域有較好的延性以及連接可靠性和樓層層高的準確性，在工廠制造時，在框架梁所在位置設置懸臂梁，懸臂梁上下翼緣的連接采用襯板個熔透焊縫，腹板采用高強螺栓連接。由于鋼筋混凝土施工允許偏差遠遠大于鋼結構的精度要求，當框架梁與鋼筋混凝土剪力墻或鋼筋混凝土筒壁連接時，腹板的連接可開橢圓孔，并應保證孔邊距的要求?？蚣芰旱姆瓨酉铝祥L度同樣小等與設計長度，需考慮焊接收縮變形焊接收縮變形可用經驗公式計算再按實際加工之后校核，確定其翻樣下料的準確長度。框架梁上下翼緣的連接可采用高強螺栓連接或焊接連接，目前大部分采用帶襯板的全熔透焊接連接施工時先焊下翼緣在焊上翼緣，先一端點焊定位，再焊另一端，腹板則采用高強度螺栓連接，要充分理解設計時采用摩擦型還是承托型高強螺栓。采用摩擦型高度螺栓的摩擦系數應選用合理。采用高強螺栓群連接時，孔位的精確十分重要，目前制孔一般采用模板制孔和多軸數控鉆孔，前者精度低，后者精度高，應優先考慮采用后者。當采用模板制孔時，應保證模板的精度，以確保高強螺栓的組裝孔和工地安裝孔的精度要求。如果孔位局部偏差，只允許使用鉸刀擴孔。嚴禁使用氣割擴孔，若用氣割擴孔，則應按重大質量事故處理。高強螺栓群應同一方向插入螺栓孔內，高強螺栓群的擰緊順序應有中心按輻射力向逐層向外擴展，初擰和終擰都得按預先設定的鮮明色彩在螺帽頭加以表示。
鋼架結構范文4
(1)積雪引起的壓強取0．50kN/m2，由于大風造成的壓強取0．50kN/m2;(2)恒荷載數值應以廠房實際工作情況確定;(3)屋頂積雪分布系數按照設計規范中給出的系數適當提高，以項目所在地的積雪分布荷載為基礎，該項目取2～4，承重鋼件的重要性系數取1．1;(4)計算檁條過程中，積雪荷載取值可參照本次雪災的積雪分布規律進行計算;(5)未受損的部件和各部件連接處也可能受損，加固設計中也應考慮這部分因素;(6)加固方案應保證實際工作方便，可操作，減少加固工程對正常生產運行的影響;(7)加固過程中應保證生產安全、方案合理可行;(8)根據實際情況，可將修復、加固工作分階段實施操作。
2鋼架加固
2．1加固設計方案
按照上述工程實例情況，基于目前加固設計標準和操作規范，結合事故檢測報告中提及的問題進行分析，本文設計了2種鋼架加固方案，進行篩選。方案一:通常廠房荷載計算只選取恒荷載，一般為50年最大風雪荷載量進行計算。這種方案計算所得的輕鋼廠房強度并不能滿足實際工作需求，也不能達到設計標準。為解決上述問題，本方案對承重梁進行加腋處理，以緩解焊接重量，柱翼緣選擇對稱焊接，以提高承載能力。該方案所需焊接工作量大，對生產過程的影響也大。方案二:對上述工程實測數據分析可知，廠房懸掛荷載較低，鋼架所承受恒荷載為0．3kpa。按照上述數據可知，輕鋼廠房外部構件穩定性不達標，在柱翼緣處加入剛性系桿，以緩解這一問題。該加固方案工作量較少，對廠房內部設備生產運行影響也小。對廠房實際工作情況進行分析，在廠房運行過程中不能有灰塵產生，兩種方案進行對比分析，選取方案二進行加固處理。
2．2荷載取值范圍
在計算過程中確定荷載取值范圍，選擇輕鋼結構設計可以按照相關設計規范選取合理數值。通常情況，雪壓、風壓選取50年內最大值，本工程分別選取0．5kpa和0．55kpa;恒荷載量取0．3kpa，懸掛荷載量取0．1kpa;房屋自重計算得0．2kpa。按照上述荷載取值范圍進行核算，該數值是按照單向剛接計算所得，而實際工作中是雙向剛接，應對上述數據進行處理。根據上述數據可見，輕鋼結構中主要存在超負荷工作現象，大部分鋼架外部穩定應力超過承受限值。經分析可知，保證鋼架柱穩定應力不超過1，面部長度應取5．5米進行計算。此外，鋼架梁所承受的應力也超極限運行，要保證穩定性達標，面外長度應取3米進行計算。
2．3剛架結構的加固
如圖2所示，剛架結果加固處理即在柱間設置剛性系桿，以降低軸面外部的長度，設計規范中規定，面積應小于5．5m2，該工程計算0．9m×5．85m=5．25m2，符合規范條件。
3維護結構的加固設計
3．1檁條的加固設計
在對檁條進行加固設計中，應首先確定檀條部分的荷載數值。參考本次雪災積雪分布規律進行計算。在進行加固處理時，應輕輕揭開廠房外頂板，為確保廠房能夠正常運行，廠房內部環境不受影響，應將廠房內頂板留于廠房頂部，為緩解承載應力作用，應增加檁條數量。檁條加固設計時應結合實際積雪荷載量和分布范圍，選擇最為經濟合理的檁條位置和數量進行加固設計。積雪較少的位置處檁條可以不改變布設位置，在原檁條位置加設2．5毫米厚的C狀檀條;在積雪符合較大的區域，在原檁條處加設3毫米厚的C狀檀條，加設的C狀檀條高度應與原檀條保持一致;在積雪最嚴重的區域，可利用25a熱軋槽或者H型鋼檁條焊接到原檀條位置，對受損部位進行焊接修復處理，以加強原檁條的承載能力。
3．2其他結構的加固設計
屋面支撐材料的加固應遵循設計規范中規定的設計方法進行設計，加設剛性系桿以提高屋面整體的承載能力，同時，設計者還應考慮實際加固施工的可操作性，選取最方便可行的設計方案。墻梁加固設計中，可在需要加固的墻梁部位增設一道墻。懸掛梁加固時應在連接處加設剛性系桿，以增強梁的承載力。雨篷加固，可將槽鋼焊接在橫梁上，增大衡量的抗扭強度。
4結束語
鋼架結構范文5
關鍵詞：門式鋼架; 基礎；節點; 支撐
中圖分類號：TU391文獻標識碼： A
引言
從傳統意義上來說，輕質鋼結構都是一些小角鋼和圓鋼組成的鋼架或小型或小跨度屋架結構，一般是用作倉庫或小型的廠房。隨著新型鋼材的出現，相繼出現了冷彎薄壁型鋼和彩色壓型鋼板，這使得輕型鋼結構發生了根本性的變革。這種新型的鋼材不僅具有傳統鋼結構的優勢，對于輕的優勢很是明顯，具體優勢表現在：造型新穎，即外觀造型輕巧美觀，對于建筑的表現力強，對于一些單多層工業、民用建筑和大中小跨度尤為適合，同時可以配合間距柱網，使得布置更加靈活；勞動強度比較輕，即在施工時可以使用小型機吊裝，這樣降低了勞動強度，減少了施工時間；構件輕，即通過設計后，這種高強度鋼材承受相同重量時截面積小，用鋼量相對較低；恒荷載較輕，即由于鋼材較輕，所以恒載荷和地震作用減少明顯，同時對地基的要求也較低。
此外，輕型鋼結構符合環保和可持續發展的要求，還可以代替磚石和木材結構。但是輕型鋼材是一種技術新、科技含量高的材料，所以對于施工和設計人員的要求就相對較高，還要進行一些專業的培訓。這樣一來，在生產線的建立上就會投入很大。此外，這種剛才還需要防火和防腐的處理。
大概在20世紀初期才開始形成裝配式輕質鋼房屋體系，當時主要應用于車庫的建設。到了20年代，定型化生產的廠房開始出現在人民的視野。在二戰期間，輕質鋼房屋的建設如噴井之勢飛速發展，那是多用于軍事飛機庫的建設。二戰結束后，面臨著重建的問題，輕質鋼房屋需求量更大，這進一步的刺激了輕質鋼房屋的發展。到40年代時，門式鋼結構開始出現，60年代得到了大批量的應用。就目前來講，一些發達國家也是使用輕質鋼結構進行建設。美國在門式鋼架上的設計不僅在理論上，而且在制造工藝上都比較先進。
2.門式鋼架房屋機構存在的問題
2.1 屋面活荷載取值
根據2008年《門式鋼架輕型房屋鋼結構技術規程》的規定：在使用壓型鋼板輕型房屋時，按照水平投影的面積來算，在屋內的豎向均布活載的標準值應為0.5kN/m2。但是并不是所有都是這個要求，當鋼架構件的受荷水平投影的面積是60m2時，豎向均布活載的標準值為0.3kN/m2。對于載荷效應來說，必須符合以下原則：a、將雪載荷、積灰載荷或屋面均布載荷同時考慮，得到最大值；b、雪載荷和屋面均布載荷不能同時考慮，把兩者比較選出最大值；c、當使用多臺吊車時，應當符合《建筑結構荷載規范》的國家標準規定來執行；d、不能把地震作用和風載荷同時考慮；e、由施工或者檢修帶來的載荷不和屋面材料及檁條自重以外的其它荷載一塊考慮。在應對各種載荷的計算時，應該把各種載荷按照載荷的組合原則進行計算，這樣能夠避免因重復計算帶來的浪費問題。
2.2 斜梁設計時,計算長度取值的問題:
a、對于屋面坡度較小的情況，根據GB50018的規定，在鋼架平面內計算其強度時，按照壓彎構件計算。但是對斜梁軸力小的情況時，把鋼架的計算長度近似為豎向支撐點間的距離。b、對于屋面坡度較大的情況，不論是在鋼架的平面內還是在平面外，軸力的穩定性都不能被忽略；c、從原則上來講，平面外計算長度一般是側向支撐點間的距離。但是，鋼梁的上下翼的邊緣都會有約束，一般有以下約束：①屋面系桿的支撐系統對其的約束作用；②檁條和屋面板對上翼緣約束作用；③檁條和隅撐的共同作用對下翼邊緣的約束。在計算時，我們一般把隅撐的設置作為鋼梁平面外長度，并不是將檁條的間距作為鋼梁平面外長度。然而，隅撐的位置設置又得根據鋼梁平面外長度作為量度。然而有些設計師將鋼梁的平面外長度定位3m，但是在制造的過程中卻省去了隅撐位置，最終造成了整個設計具有安全隱患。
2.3 構件的撓度問題
根據門式鋼架規程的規定，當鋼架斜梁只用于支撐冷彎型鋼檁條和壓型鋼板屋面時，則鋼架構件的豎向撓度限制是L/180；對于有吊頂的構件，豎向撓度限制是L/240；對于有懸掛起重機的構件，豎向撓度限制取L/400。對于具有一定載荷并且跨度較大的輕型鋼結構廠房的設計，撓度值將控制著構件的截面積的大小。很多的設計師在進行這方面的設計時，往往會忽略撓度對結構的控制，僅僅為了能夠滿足強度的設計做法是不對的。然而，在實際應用中，梁撓度的影響是非常大的，它不僅會影響到建筑物的正常使用，還會造成屋內積水，甚至出現漏水的情況，這些都會加大屋面的載荷，給整個結構帶來很大的安全隱患。我們可以加設搖擺柱的方法來應對那些跨度大、撓度難控制的鋼架，這樣做可以使撓度起不到控制的作用，而且還能把因撓度控制造成的截面過大的問題降到最低。
2.4 鋼梁高厚比問題
門式鋼架一般都是全鋼結構的，由于檐口位置和鋼柱的連接位置的彎矩較大，所以一般將鋼梁做成變截面型鋼梁。由于使用了這種變截面的鋼梁，所以在設計的過程中可能會造成高厚比招標的問題，所以對設計結構的就算需要最終檢查。根據2008年版CECS102:第6.1.1條規定，對于腹板高度的變化高于60mm/m時，將不考慮受剪板幅屈曲后強度對腹板高度比的控制，所以計算時不能將幅屈曲后強度考慮進去。具體的解決辦法如下：a、可以在構件的腹板設置一個橫向加勁肋，這樣做可以更加不考慮屈曲后強度，還可以提高其容許的高厚比；b、為了滿足高厚比，可以增加腹板的厚度，但是這樣可能會較大的使用鋼量；c、通過調節構件端部的高度和調整梁的變截面長度來使腹板的高度變化不超過60mm/m。
2.5 結構形式及布置方面
對于門式鋼結構房屋，冷彎薄壁型鋼檁條和壓型鋼板屋面板作為屋蓋和外墻最合適，而變截面實腹鋼架作為主鋼架最合適。同時我們還可以根據載荷、跨度和高度的不同，而采用等截面或變截面的焊接工字型或軋制H型的截面來設計門式鋼架的柱和梁。在設計吊車梁時，最好把等截面作為門式鋼架的柱。對于門式鋼架的柱腳，我們通常采用支撐設計來鉸接，一般用一對或兩對螺栓作為平板支座。這樣設計柱腳鉸接，不僅可以避免彎矩過大的問題，而且還可以減少基礎混凝土的造價問題。鋼接柱腳通常用于有吊車的廠房，這樣設計有利于吊車的平穩運作。采用一些隔熱卷材作保溫層和隔熱層，還可以用具有隔熱效果的板材做屋面來解決對房屋或廠房的隔熱要求。
2.6 屋蓋鉸接問題
在進行鋼結構屋蓋廠房的設計中，有些設計人員會把鋼梁和砼柱相連接的位置用剛接的計算方法來計算，所以在施工之后，連接處的受力是不是真正的剛接，這會帶來很大的安全隱患。為了安全起見，我們把砼柱面和鋼梁的鏈接用鉸接的形式來計算。
2.7 抽柱問題
有時由于空間原因，在某些廠房的設計中往往采用抽柱的屋架形式，即通過一些托或支撐來架梁。有些設計人員在對抽柱進行計算時，認為抽柱榀屋架就是直接把標準榀屋架刪掉柱子，然后加上托梁和鉸接的接點這么簡單。如此做法會出現梁截面嚴重不足的現象，這是由于彎矩是靠鋼梁在檐口的鋼柱約束傳遞的，而對于托梁，托梁和屋面梁是按鉸接的形式受力的，所以這樣會造成屋脊的彎矩最大，而截面卻最小的問題。此外，在對抽柱屋架進行計算時，托梁對屋架的彈性約束是必須要考慮的，具體的說就是把托梁和屋面梁的連接作為彈性支座，然后計算其對鋼梁的約束作用，并非是簡單的按照鉸接來進行計算。對廠房的抽柱計算時，建議從整體上把握，利用整體建模計算，結構的受力情況，最后選出最優截面。
2.8 有吊車設計圖紙的標識問題
對于有吊車的廠房設計，設計的圖紙中不僅要有構架的設計，還要表明吊車的型號、臺數、吊重重量和跨度能數據。防止因為標注不明確帶來安全隱患的問題。
2.9 其他
除以上問題外，可能還會有焊縫質量、涂裝、保溫隔熱防水的問題。其中，《鋼結構設計規范》中對焊縫質量做出了明確規定，值得注意的是要把評定等級，檢驗等級和焊縫質量等級區分開來。對于涂裝，對于鋼材都需要做一些防火或防銹涂層，《建筑設計防火規范》( GBJ16—87)第 7.2.8 條做出了規定。對于保溫隔熱防水問題，室內的溫度要求可能會比較高，所以要對冷橋接點做一些處理，例如選用一些高檔保溫材料能夠較好的減輕結露和冷凝的現象。
3. 結語
由于現階段鋼結構廠房的日益增多和廣泛使用，對其安全問題提出了更高的要求。所以在門式鋼架設計中要避免以上問題的同時，做到規范、實用和美觀相結合。
參考文獻
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鋼架結構范文6
隨著建筑技術的不斷發展，建筑的結構和形式也開始朝多樣化發展，無論是審美還是使用功能都有了很大的飛躍。而多門式剛架輕型鋼結構作為輕型鋼架結構中的一種，在現代建筑行業得到了很大的發展。在門式剛架輕型鋼結構房屋設計方面，也有了很高的要求。這就需要設計人員根據工程的實際情況，充分掌握門式剛架輕型鋼結構房屋設計的特點、適用范圍、結構形式等，同時，還需要對門式剛架的塑性設計與計算、節點設計和支撐布置等方面的知識有充分的了解。
1.剛架特點
剛架結構是梁柱單元構件的組合體，形式種類多樣。根據不同的建筑，又有不同的使用范疇。一般而言，單跨、雙跨或多跨的單、雙坡門式剛架，在單層工業與民用房屋的鋼結構中，應用較多。
單跨、雙跨門式剛架的斜梁和柱常為剛接，而柱的底部多數為鉸接。在工程需要的情況下，在多跨剛架中間柱與斜梁的連接部，可以考慮采用鉸接。而多跨剛架，通常需要采用雙坡或單坡屋蓋，如果工程有需要，也可采用由多個雙坡單跨相連的多跨剛架形式。
與屋架結構相比，門式剛架的整個構件的截面尺寸較小，這樣就方便我們更好、更有效地利用建筑空間，不僅能夠有效的降低房屋的高度，也可以有效的減小建筑體積，同時也對建筑造型起到美觀作用。
一般的門式剛架用于跨度為9~36m、柱距為6m、柱高為4．5~9m，而且設有起重量較小的懸掛吊車的單層工業房屋，或者公共建筑。需要架設橋式吊車時，其起重量控制在20t以內，屬于A1～A5中、輕級工作制吊車；而在設置懸掛吊車時，起重量控制在3t以內。
2.結構形式
從類型上看，門式剛架的結構形式有很多種。按構件體系分，有實腹式與格構式；按橫截面形式分，有等截面與變截面；按結構選材分，有普通型鋼、薄壁型鋼、鋼管或鋼板焊成。一般來說，實腹式剛架的橫截面是工字形，當然，也有少數是z形；而一般而言，格構式剛架的橫截面是矩形或者三角形。
2.1建筑尺寸
通常情況下門式剛架輕型房屋鋼結構的尺寸應該滿足下列規定：1）門式剛架的跨度取值標準為，橫向剛架柱軸線間的距離。2）門式剛架的高度的取值標準，應該是地坪至柱軸線與斜梁軸線交點的高度。當然，具體的高度需要安裝使用要求的內凈高確定。3）在柱的軸線選擇上，一般可以通過柱下端中心的豎向軸線。如果是工業建筑邊柱的定位軸線，則應該考慮取柱外皮。斜梁的軸線可取通過變截面梁段最小端中心與斜梁上表面平行的軸線。4）門式剛架輕型房屋的檐口高度，應該按照地坪至房屋外側檁條上緣的高度來取定。其最大高度，一般由地坪至屋蓋頂部檁條上緣的高度決定，而房屋側墻墻梁外皮之間的距離，則為寬度應取的距離，長度則按照兩端山墻墻梁外皮之間的距離作為標準取值。
通常來說，門式剛架的跨度應該為9~36m，如果邊柱的寬度不等，那就需要把外側對齊。而一般的高度應該在4．5~9．0m之間，如果有橋式吊車時，就不能超過12m。間距，也就是柱網軸線在縱向的距離一般要采用6~9m。挑檐長度可根據使用要求確定，但是通常是在為0．5~1．2m之間取值，其上翼緣坡度宜與斜梁坡度相同。
2.2結構平面布置
（1）門式剛架輕型房屋鋼結構的溫度區段長度必須要滿足這兩個規定：1）縱向溫度區段不大于300m；2）橫向溫度區段不大于150m。當然，這只是參照值，如果有計算依據和需要時，溫度區段長度可根據工程的實際需要適當加大。
（2）在多跨剛架局部抽掉中間柱，或者邊柱處需要考慮布置托架梁。
（3）屋面檁條的布置應考慮天窗、屋面材料、采光帶、通風屋脊、檁條供貨規格等因素的影響，屋面壓型鋼板厚度和檁條間距應按計算確定。
（4）山墻可設置由抗風柱、斜梁、墻梁及其支撐組成的山墻墻架，或采用門式剛架。
3.門式剛架的塑性設計與計算
3.1門式剛架荷載
門式剛架的荷載一般有三類：一是屋面結構等的自重，即永久荷載；二是屋面活荷載和雪荷載中的較大者；三是風荷載。在一般的彈性設計中，可以根據各類荷載單獨計算剛架中的內力，最后再有目的的對各個構件進行內力組合，求出最不利的內力設計值。而在塑性設計中，找到結構中形成機構的塑性鉸位置，進而求得構件截面的塑性彎矩M，是機構分析的目的。當然，在實際的計算中，避免對分析結果進行疊加，而是要首先進行荷載組合，然后才能進一步對每種組合進行內力分析。
因為屋面部分風荷載的體型系數是負值，風力為吸力，其方向是與屋面活荷載或雪荷載相反的，所以，在進行無吊車荷載的門式剛架設計時，需要考慮的荷載基本組合為兩個：1）永久荷載+屋面活荷載（或雪荷載）；2）永久荷載+屋面活荷載（或雪荷載）+風荷載。要特別強調的是，對于“永久荷載+風荷載”，通常情況下不需要進行控制組合，只有當風荷載特別大，而且可能產生內力變號的情況下，才有必要進行考慮。
3.2門式剛架的機構分析
利用簡單塑性理論進行剛架內力分析的方法很多，本文只介紹較為常用的靜力法。所謂的靜力法，指的是通過求解靜力平衡方程，來確定塑性鉸位置和塑性彎矩的方法。具體的步驟是：1）為了形成靜定結構，應該去除構件中的超靜定贅余反力，然后繪制荷載作用下此靜定結構的彎矩圖。2）把贅余反力作用在靜定剛架上，然后在根據具體要求畫出由贅余反力產生的彎矩圖。3）把前面的兩彎矩圖疊加，求得成機構的塑性鉸位置，求得截面的最大全塑性彎矩MP。按照唯一性原理，塑性分析的唯一結果，也就是在破壞情況下的彎矩分配必須要同時符合平衡、機構、屈服這3個條件。
根據上述靜力法的分析，一定可以使得平衡條件和機構條件得到滿足，當然，如果找錯了塑性鉸位置，那就很有可能在所確定的塑性鉸位置以外的其他截面上產生大于MP的彎矩，此時，也就完成背離了屈服條件。所以，求得MP后，還需要進行檢查，確保構件的任何一個截面的彎矩的絕對值不超過MP。
3.3門式剛架的截面設計
一般來說，在完成通過內力分析確定截面的塑性彎矩MP后，就可以接著進行截面的初選。盡管門式剛架的柱子和斜梁都是壓彎構件，但是，根據相關的原理，我們在進行截面的初選時，仍然可以將它們各看做受彎構件，也就是要忽略軸力的影響。而對于純彎構件，在荷載使梁處于全塑性工作階段的背景下，截面上的應力圖形為兩塊矩形，形成塑性鉸，截面上的彎矩為全塑性彎矩，簡稱塑性彎矩，記為 （式中： 為塑性截面模量， 為截面形狀系數，Wp為彈性截面模量，對工字形截面 =1.10~1.17，隨截面尺寸不同而變化）。引入荷載分項系數和抗力分項系數后，得： 。由此可求得所需構件截面的彈性截面模量： ，由 即可初選構件的截面。
4.結語
總之，門式剛架輕型鋼結構房屋設計是一個較為復雜的體系，在設計中需要顧及很多方面的內容，需要按照各種原理進行，設計人員只有對門式剛架輕型鋼結構的特點、分類，以及使用范圍，才能更好的在設計中發揮出門式剛架輕型鋼結構的優勢。
參考文獻
[1] 邱冬瑞. 門式剛架輕鋼結構優化設計及程序開發[D]. 北京工業大學，2008.