鋼管混凝土柱論文
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鋼管混凝土柱論文范文第1篇
1 引言
方鋼管混凝土的研究開展的較晚，各方面的理論還不夠成熟和完善，以往的研究主要集中在試驗研究上，本文采用有限元分析對方鋼管混凝土柱的設計和施工提出合理建議，克服試驗的不足?？紤]到鋼管混凝土是由鋼管和混凝土兩種不同材料所組成，混凝土和鋼管之間有相對滑移，引入一種能反映鋼管和混凝土兩者間界面性能的單元----粘結單元，它能比較真實地反映方鋼管混凝土柱的受力性能。
2 有限元模型的建立
本文模擬框架結構中間層的中柱，截取了方鋼管混凝土柱從梁頂面到柱反彎點處的部分為研究對象。為了深入分析鋼管混凝土柱的受力性能，充分考慮我國有關規范的規定，依據常見的工程實例設計了4個試件，采用大型商用有限元軟件ANSYS對其受力性能進行了非線性有限元模擬。
2.1模型的幾何尺寸
為了研究長細比對方鋼管混凝土柱的受力性能影響，以BASE試件為基礎，設計了ZG系列試件，詳細尺寸見表1。
表1 試件尺寸明細表
試件名稱
柱寬度
（mm）
柱高度
（mm）
管壁厚度（mm）
混凝土強
度等級
軸壓比
鋼 材
牌 號
ZG-1
500
1650
16
C50
0.5
Q345
BASE
500
1800
16
C50
0.5
Q345
ZG-2
500
1950
16
C50
0.5
Q345
ZG-3
500
2100
16
C50
鋼管混凝土柱論文范文第2篇
關鍵詞：鋼管混凝土柱節點；穿心牛腿；施工工藝
Abstract: the article introduces the reinforcement with rings wear heart dark concrete filled steel tube column of the node design Suggestions and construction technology process. Node including dark wear heart legs, ring ribs, plate steel beam radiation, advocate muscle screw sleeve. This node power transmission directly, high strength, good ductility, construction is convenient, has the very good engineering application prospects.
Keywords: concrete-filled steel tube column node; Wear the heart; Construction technology
中圖分類號：TU74 文獻標識碼：A文章編號：
鋼管混凝土構件具有優越的力學性能[1-2]，在工程中有廣泛的應用。鋼管混凝土柱與鋼筋混凝土梁的節點設計，直接影響到結構的整體剛度、受力性能和安全性，也影響到施工的難易和工程進度，因而成為鋼管混凝土結構設計中的關鍵環節。本文提出帶環筋的穿心暗牛腿鋼管混凝土柱節點不帶環梁，能很好地滿足建筑及裝飾設計要求，而且經過試驗與有限元分析，發現此節點具有傳力直接、強度高、延性好等特點[3-4]，有很好的工程應用前景。
0. 節點做法
鋼管混凝土柱與鋼筋混凝土梁的節點結構包括暗穿心牛腿、環筋、板放射筋、梁主筋螺紋套筒，如圖1所示。所述暗穿心牛腿穿過鋼管在鋼管內部焊接，與鋼管相交部分亦雙面焊接，環筋焊接在鋼管外側鋼牛腿上，板放射筋端部彎折鉤在環筋上，并伸至板底（圖2），梁主筋螺紋套筒焊接在鋼牛腿端部與主筋位置重合（圖3）。為了更好地實現本實用新型，暗穿心牛腿的焊接全部采用雙面角焊縫。環筋焊接在鋼管外側20毫米處，鋼牛腿上側。板放射筋端部彎折成90度鉤在環筋上，并用鋼絲綁定，伸至板底。所述梁主筋螺紋套筒全長角焊縫焊接在鋼牛腿上，與主筋位置嚴格平行，螺紋套筒內徑與主筋直徑相同。
圖1
圖2
1．設計建議
1.1 工字型鋼牛腿的截面設計
鋼牛腿的高度和寬度根據所連接的鋼筋混凝土梁的尺寸來確定，如圖4所示各項參數：
1.1.1工字型鋼牛腿的寬度
鋼牛腿在鋼管外的部分，其寬度等于鋼筋混凝土梁的寬度減去左右保護層的厚度：
――保護層厚度，一般可取25mm。
圖4 橫截面 圖5 圖3 梁筋與牛腿連接
在鋼管內部，由于混凝土的作用，其應力逐漸減小，相應鋼牛腿的寬度也可以減小至一半，以節省材料。如圖5所示。
1.1.2 工字型鋼牛腿的高度
（5-2）
、――鋼板翼緣上焊接的螺紋套筒外直徑。
當相連的鋼筋混凝土梁的主筋有兩排時，可在翼緣內部再焊接一排。
1.1.3鋼牛腿伸出鋼管的長度
根據環筋的焊接位置和螺紋套筒的長度來確定。
1.1.4鋼牛腿鋼板厚度的確定
根據構件設計承載力、焊縫高度等選擇鋼板的厚度。
1.1.4.1 抗彎強度驗算[5]
――截面塑性發展系數；
――翼緣對軸心的慣性矩，
――腹板對軸心的慣性矩，
――鋼材的抗彎強度設計值。
同時尚應滿足鋼板的受拉承載力大于所連接所有鋼筋的最大承載力[5]：
――鋼筋混凝土梁受拉鋼筋的總截面積；
――受拉鋼筋的抗拉強度設計值。
1.1.4.2 抗剪強度驗算[5]
――鋼筋混凝土梁承受的最大剪力設計值；
――截面面積矩，此處為鋼牛腿軸以上截面對中和軸的面積矩， ；
――腹板厚度；
――鋼材的抗剪強度設計值。
1.2 放射筋和環筋的設計
放射筋按構造配置，其直徑可與板負筋相同，數量根據鋼管的直徑確定，一般直徑1米的鋼管可布置7根，酌情增減。環筋的選擇根據放射筋的數量確定，基本按構造選取，為了控制裂縫的發展，鋼筋的直徑不宜太大。
1.3 焊縫設計
1.3.1工字鋼翼緣與腹板連接
工字鋼翼緣與腹板連接的焊縫應滿足[5]：
式中：――焊縫高度；
――計算位置的剪力；
――計算翼緣毛截面對梁中和軸的面積矩；
――角焊縫的強度設計值。
1.3.2 鋼牛腿與鋼管的焊接
鋼牛腿與鋼管之間的連接采用滿焊，其強度驗算尚需滿足[5]：
式中： ，――焊縫處的彎矩值；
――焊縫抵抗矩；
，――焊縫位置的剪力；
――焊縫的有效截面面積。
――正面角焊縫的強度設計值增大系數。對于承受靜力荷載和間接動力荷載直角角焊縫取，其他情況取1.0。
1.3.3 螺紋套筒與鋼牛腿的焊接
因為市面上的螺紋套筒普遍較短，故采用滿焊，其焊腳高度尚應滿足[5]：
即
――與螺紋套筒相連的鋼筋截面面積；
――與螺紋套筒相連的鋼筋的抗拉強度設計值。
――焊縫計算長度總和。
1.3.4 焊縫的構造要求
如果角焊縫的焊腳尺寸太大，則焊縫收縮時將產生較大的焊接變形[6]，且在熱影響區擴大的情況下，容易產生脆裂，較薄焊件可能會燒穿。所以要求[5]：
且 （）
――較薄焊件的厚度（鋼牛腿鋼板厚度一般不會小于6mm）。
2 節點的施工工藝
本節點的加工包括下述步驟與工藝條件：
（1）根據混凝土梁截面高度減去保護層厚度及鋼筋直徑確定鋼牛腿高度，根據混凝土梁截面寬度減去保護層厚度確定鋼牛腿翼緣寬度，根據螺紋套筒與牛腿的焊接長度確定鋼牛腿伸出鋼管的長度；
（2）根據鋼管直徑大小選擇板面放射筋的數量，直徑1米的鋼管選擇均勻放置7根板面放射筋；
（3）分別進行鋼牛腿與鋼管的焊接、在鋼管內鋼牛腿之間的焊接、環筋與鋼牛腿的焊接以及螺紋套筒與鋼牛腿的焊接；
（4）在施工前進行梁主筋端部墩粗以及開螺紋絲，施工時，梁主筋與螺紋套筒擰緊；板面放射筋鉤在環筋上并均勻布置，用鋼絲綁扎。
上述步驟完成后，按照普通施工步驟綁扎板筋和梁筋，質量檢驗后澆筑混凝土即可。
3 小結
本節點與現有鋼管混凝土節點相比，具有如下有益效果：
（1）不帶環梁，本節點采用穿心暗牛腿，從外形上看與普通鋼筋混凝土梁一樣，能很好地滿足建筑及裝飾設計要求。
（2）能很好地控制板柱交接處裂縫的開展，板放射筋均勻布置在梁之間控制裂縫的開展，其傳遞的拉力由焊接在鋼牛腿上翼緣的環筋來承受。
（3）施工方便，鋼管、環筋、梁主筋螺紋套筒與鋼牛腿的焊接都可在工廠完成，現場只需完成梁主筋的螺紋連接和一般的鋼筋綁扎工作，大大減少了現場的焊接工作量，能更好地保證焊縫質量。
參考文獻：
[1] 韓林海.鋼管混凝土結構――理論與實踐[M].北京：科學出版社，2004：1-4
[2]鐘善桐.鋼管混凝土結構[M].第三版.北京：清華大學出版社，2003
[3] 季 靜 吳愛明 王燕 韓小雷．新型穿心暗牛腿鋼管混凝土柱節點試驗及分析．華南理工大學學報（自然科學版），Vol.36 No.3，2008
[4] 王燕．帶環筋的穿心暗牛腿鋼管混凝土柱節點試驗研究及有限元分析. 廣州:華南理工大學碩士學位論文.2007
[5]中華人共和國國家標準.鋼結構設計規范(GB50017-2003) [S].北京:中國計劃出版社，2003
鋼管混凝土柱論文范文第3篇
【關鍵詞】鋼管混凝土，抗剪，承載力，設計
【中圖分類號】TU375 【文獻識別碼】A【文章編號】
1 前言
圓鋼管混凝土由于鋼管和內部核心混凝土“相互作用、優勢互補”使得鋼管混凝土具有承載力高、抗震性能好、施工方便等諸多優點，越來越受到工程師的青睞，在橋梁結構和高層建筑結構中的應用較為廣泛[1]。隨著鋼管混凝土工程實踐的不斷深入，發現在某些情況下，例如鋼管混凝土柱之間設有斜撐的節點處，大跨重載梁的梁柱節點區域等，橫向抗剪問題變得突出，因此深入研究鋼管混凝土抗剪強度有非常重要的工程意義。
以往對鋼管混凝土抗剪性能研究有：文獻[2-5]進行了圓鋼管混凝土抗剪性能的實驗研究和理論分析；文獻[6-7]進行了圓鋼管混凝土抗剪試件的實驗研究，并基于實驗結果建議了圓鋼管混凝土柱的抗剪承載力的計算公式。文獻[8]根據純扭試件的計算結果來確定鋼管混凝土的抗剪力學特性，即受扭時的剪切屈服點為鋼管混凝土的組合強度標準值，采用有限元法對純扭構件進行了大量的計算分析，最后提出了組合剪切模量、剪切剛度和抗剪強度的簡化計算公式，簡化計算公式與實驗結果吻合較好。文獻[9] 采用有限元軟件ABAQUS對鋼管混凝土基本剪切性能進行了研究，提出了鋼管混凝土抗剪強度的簡化計算公式，簡化計算結果與試驗結果吻合較好。
圓鋼管混凝土抗剪強度計算相關研究成果被國內有關規程采納，主要有福建省工程建設標準《鋼管混凝土結構技術規程》（DBJ/T13-51-2010）[10]、中國工程建設協會標準《鋼管混凝土結構技術規程》CECS28：2012[11]和中國工程建設協會標準《實心與空心鋼管混凝土結構技術規程》CECS254：2012[12]，為了為了幫助有關工程技術人員具體地了解上述各設計規程在進行圓鋼管混凝土構件抗剪承載力計算時的特點，本文簡要介紹了DBJ/T13-51-2010、CECS28：2012和CECS254：2012這三種設計規程中關于圓鋼管混凝土抗剪承載力的設計計算方法，同時，基于典型的計算算例，將不同規程的計算結果進行了對比和分析，以期幫助有關工程技術人員實際應用時參考。
2 各規程抗剪承載力計算公式介紹
2.1 DBJ/T13-51-2010規程[10]
文獻[1]采用有限元法對圓鋼管混凝土構件在受剪作用的下的工作性能進行了分析研究，并在大量參數分析結果的基礎上，提出了圓鋼管混凝土構件抗剪承載力計算方法，計算公式考慮了鋼管和核心混凝土的組合作用。DBJ/T13-51-2010規程采用文獻[1]的研究成果。DBJ/T13-51-2010規程給出的圓鋼管混凝土構件抗剪強度計算公式如下：
（1）
式（1）中： 為鋼管混凝土純剪構件抗剪承載力設計值； 為鋼管混凝土構件的組合截面面積； 為鋼管混凝土的組合剪切強度設計值，其計算公式表達式如下：
（2）
（3）
―鋼管混凝土抗剪承載力計算系數，按下式計算：
（4）
以上各式中， 為截面含鋼率（鋼管橫截面面積與核心混凝土截面面積之比）， 為鋼管混凝土的約束效應系數， 為鋼管混凝土軸壓強度設計值， 為混凝土軸心抗壓強度設計值。
2.2 CECS28：2012規程[11]
CECS28：2012規程中有關圓鋼管混凝土構件抗剪承載力是在文獻[6-7]系列實驗結果的基礎上，沒有考慮鋼管和混凝土的組合作用，偏安全的提出了鋼管混凝土構件的抗剪強度計算公式。CECS28：2012規程給出的圓鋼管混凝土構件抗剪強度計算公式如下：
（5）
式（5）中， 為鋼管內的核心混凝土橫截面面積； 為混凝土軸心抗壓強度設計值， 為鋼管混凝土的約束效應系數，按下式計算：
（6）
式（6）中， 為鋼管的橫截面面積； 為鋼材抗拉強度設計值。
2.3 CECS254：2012規程[12]
CECS254：2012規程是基于極限平衡理論和相關試驗結果基礎上推導的，計算公式中沒有考慮混凝土強度參數的影響。CECS254：2012規程給出的圓鋼管混凝土構件抗剪強度計算公式如下：
（7）
式（7）中， 為鋼管混凝土構件的組合截面面積； 為鋼管混凝土的受剪強度設計值，其計算公式表達式如下：
（8）
上式中， 為截面含鋼率（鋼管橫截面面積與核心混凝土截面面積之比）， 為鋼材抗拉強度設計值。
3 各規程抗剪承載力計算公式計算結果比較
為了比較以上各規程在計算圓鋼管混凝土構件抗剪強度計算結果的差異，以下采用典型計算算例的計算結果進行比較。算例的計算條件為：Q235鋼和Q420鋼，混凝土強度為C30、C50和C80，截面含鋼率 從0.04-0.2，選用了兩種截面尺寸，鋼管外徑D=400mm和D=800mm。
圖1給出了鋼管外徑D=400mm時不同參數情況下各規程計算得到的圓鋼管混凝土構件抗剪強度 ～ 關系曲線。從圖1可見，各規程抗剪強度計算值隨含鋼率變化規律類似，表現為抗剪承載力隨含鋼率 的增大而增大。從圖1還可以看出，在截面含鋼率較小時，各規程的計算結果差異相對較小，在截面含鋼率較大時，各規程的計算結果差異增大。計算結果總體呈現規律為：在其他條件一定的情況下，CECS254：2012規程計算獲得的抗剪承載力最大，DBJ/T13-51-2010規程居中，CECS28：2012規程最小。
（1） C30混凝土 （1） C30混凝土
（2） C50混凝土 （2） C50混凝土
（3） C80混凝土 （3） C80混凝土
（a） Q235鋼材 （b）Q420鋼材
圖1 圓鋼管混凝土抗剪承載力計算結果比較（D=400mm）
圖2給出了鋼管外徑D=800mm時不同參數情況下各規程計算得到的圓鋼管混凝土構件抗剪強度 ～ 關系曲線，各規程計算結果的差異規律與圖1類似，不再重復。
（1） C30混凝土 （1） C30混凝土
（2） C50混凝土 （2） C50混凝土
（3） C80混凝土 （3） C80混凝土
（a） Q235鋼材 （b）Q420鋼材
圖2 圓鋼管混凝土抗剪承載力計算結果比較（D=800mm）
4 結語
本文簡要介紹了DBJ/T13-51-2010規程、CECS28：2012規程和CECS254：2012規程在圓鋼管混凝土構件抗剪承載力計算方法和特點，結合典型計算算例比較了以上各規程在計算圓鋼管混凝土構件抗剪承載力結果的差異，研究結果表明，在其他條件一定的情況下，各規程計算值比較的基本規律為：CECS254：2012規程計算獲得的抗剪承載力最大，DBJ/T13-51-2010規程居中，CECS28：2012規程最小。
參考文獻
[1]. 韓林海.鋼管混凝土結構-理論與實踐[M]. 北京：科學出版社，2007.
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[11]. 中國工程建設標準化協會標準. CECS28：2012鋼管混凝土結構技術規程[S]. 北京： 中國計劃出版社， 2012.
鋼管混凝土柱論文范文第4篇
關鍵詞：鋼結構，住宅，發展
國務院文件明確提出:發展鋼結構住宅,擴大鋼結構住宅的市場占有率,將會加速住宅產業化過程,對我國建筑、冶金及相關產業的發展具有重大意義。為推動我國鋼結構住宅的快速發展，滿足人民群眾對鋼結構住房的需求,推進住宅產業現代化,中國鋼結構協會住宅鋼結構分會成立,并陸續召開了多次住宅鋼結構研討會,各地投入大量人力探索我國鋼結構住宅的發展途徑,并試驗性的建造了鋼結構住宅。新型的鋼結構住宅逐漸展現在人們面前。就我們國家的情況，鋼結構住宅必將有一個快速發展。
1.鋼結構的特點
鋼結構的特點與鋼材的特點相聯系，那就是強度高,因此,鋼結構自重輕,承載力高，鋼材的塑性和韌性好,因而鋼結構對動荷載的適應性強,使鋼結構住宅具有大空間和布置靈活的特點。鋼結構和傳統的混凝土結構相比較鋼材的強度為235N/mm2(A3),是混凝土強度的11倍;鋼材材質均勻,而混凝土的材質不均勻;尤其是混凝土的抗拉強度非常低,所以普通混凝土適筋梁的承載力設計階段均為帶裂縫工作階段;鋼材的容重為7850kg/m3,是混凝土容重的3.28倍;鋼材的彈性模量為206×103N/mm2,而混凝土,比如C30的混凝土變形模量為29.5×103N/mm2。因此,鋼結構住宅自重比傳統住宅結構要輕30%,構件小,便于工業化制作、運輸、安裝和現場裝配,大大降低了基礎施工的強度,施工場地也大為縮小,工期相對比傳統住宅縮短約40%左右,開發商更容易降低市場風險。從建造市場、客戶終端市場和外圍市場來看,都利于鋼結構住宅的未來發展。
2.鋼結構的設計原理
住宅建筑中的鋼結構一般指的是輕鋼結構,大致可分為兩類,即:以冷彎薄壁型鋼為承重構件的輕鋼龍骨建筑體系和以輕型鋼梁、鋼柱為承重體系的輕鋼框架建筑體系。如:取代格構式截面的H型鋼和用于樓蓋層中可代替模板和抗拉鋼筋作用的亞型鋼板的應用;結合跨度、高度和結構形式,選用網架、懸索、預應力鋼結構的應用;組合梁的應用,混凝土板和鋼梁在構造上形成整體,共同抗彎,充分發揮混凝土板的受壓和鋼梁的受拉作用;鋼管混凝土柱,受縱向壓力作用時,鋼管的應力狀態為異號應力場(縱向、徑向受壓,環向受拉),縱向應力比單向受力時屈服強度低,塑性好;混凝土處于三向受壓狀態,承載力比單向受壓棱柱體強度高,且極限變形大大增加,塑性提高,同時由于鋼管的約束又大大提高了混凝土的承載力。相對于其它材料結構,鋼結構的實際受力狀態符合力學計算的假設狀態,計算結果可靠,使用更安全,而且抗震性能好。
3.鋼結構在我國的應用
鋼結構在我國的應用最早見于上世紀九十年代初，1994年11月建于上海北蔡的8層鋼結構住宅,采用的就是冷彎成型矩形鋼管砼和U形冷彎薄壁組合梁組成框架,外墻采用稻草板。建造該試驗住宅的上?，F代房地產公司,1999年還在新疆和上海分別建造了8層和5層鋼結構住宅,并試用錯列桁架體系的結構形式,使小開間取得了大開間的效果,引起了各界的重視。免費論文。期間較為引人注目的有長沙遠大公司,他們在1999年建成了8層H型鋼框架、壓型鋼板組合結構、配合整體浴室、中央空調等先進設備的集成住宅,全部工期為3個月結構,2個月裝修,充分體現了預制、集成、裝配的特色,展現了鋼結構住宅的良好前景。
20世紀80年代中期,隨著我國改革開放的深入,工業化的輕鋼別墅也進入我國,先后從日本引進幾百棟輕鋼結構低層別墅。之后幾年又從澳洲、加拿大引進了輕鋼龍骨住宅體系構件在國內組裝。免費論文。隨著國家《建設領域推廣應用新技術管理規定》和《鋼結構住宅建筑產業化技術導則》的出臺,鼓勵新技術、新體系的應用, 在理論上疏通了對鋼結構住宅的發展限制。相關規范和標準的出臺,為鋼結構住宅在我國的發展奠定了基礎。現在中國的鋼產量已躍居世界第一位,鋼結構在住宅中的應用必將有一個大的發展。
4.鋼結構住宅在我國快速發展應解決的問題
鋼結構住宅的快速發展，拋棄了原來難以逆轉的混凝土,采用可重復利用的建材,減少了對自然的破壞，而且施工場地小,對環境的破壞也少，如果大規模采用鋼結構,將很大程度上減少灰塵污染，符合可持續發展戰略。但是,我們也要看到到當前存在著幾個制約我國鋼結構住宅發展的問題。一是價格高的問題。我國的鋼產量雖有較大提高,但人均產量仍然較少,鋼材在我國國民經濟中仍屬較貴重材料,相比較而言,混凝土價格要比鋼材價格低。二是設計力量薄弱。設計中采用鋼結構時,應注意結構的功能要求是否屬于鋼結構的合理應用范圍。較高的承載力使鋼結構設計時,要考慮以不適合繼續承載的巨大變形為結構設計的極限狀態準則。鋼結構存在著許多節點,每個墊板、螺絲、焊縫都需要精確計算,各專業必須一次到位。因此,鋼結構的設計比混凝土結構設計要復雜,鋼結構的圖紙量也遠多于鋼筋混凝土結構。三是鋼結構生產體系還未形成,市場比較混亂，只有進行大規模生產,才能體現出鋼結構的優越性。免費論文。同時,鋼結構住宅采用的復合材料在國內還沒有大規模生產,復合材料的選擇余地很小。此外,目前進入國內的鋼結構生產商很多,產品的標準、價格和質量都不統一,而國家尚沒有統一的標準來制約,使得開發商、設計師還很茫然。四是鋼結構的使用年限。磚石混凝土號稱永不損壞,鋼結構不行,一般使用壽命只有50年。一想到自己要買的房子不能住一輩子,這會阻止一部分客戶的購買欲望。其實,磚石結構房屋的使用也很少超過50年,而且,隨著保險業的發展,房屋壽命問題應該很容易解決。
5.結束語 鋼結構住宅與鋼筋混泥土等住宅相比具有抗震、環保等諸多優點，是世界各國倡導，我們國家提倡和人們所迫切需要的，這些年經過實際應用也得到了人們的認同，隨著現代科學技術的高速發展以及人們對住宅的功能齊全、使用方便、居住舒適、安全節能、有益健康等方面的要求,鋼結構住宅在我國必將有一個飛躍式的發展。
參考文獻：
[1]建筑科學.
[2]建筑材料研究.
[3]探索.
鋼管混凝土柱論文范文第5篇
關鍵詞：輕型門式剛架；支撐系統；常見
中圖分類號：C35文獻標識碼： A
引言：
輕型門式剛架房屋結構在我國的應用大約始于20世紀80年代初期，以其質量輕、柱網布置比較靈活、工業化程度高、施工周期短、綜合經濟效益高等特點，近年來得到迅速的發展，已廣泛應用于輕型的廠房、倉庫、體育館、展覽廳及活動房屋、加層建筑等工程。但因忽視支撐設置以及安裝質量不規范等因素，導致質量事故甚至失穩破壞的案例時有發生，因此，本文針對輕型門式鋼架支撐系統的種類、布置和作用，以及該體系常見問題作一系統歸納與分析。
1、輕型門式剛架結構的特點
1.1、質量輕
輕型門式剛架結構的圍護結構一般都采用輕型材料，屋檁和墻檁一般采用冷彎C形鋼或Z形鋼，屋面板和墻面板多采用壓型金屬板，因而結構自重較輕。即使是在工業廠房中，因為《門式剛架輕型房屋鋼結構技術規程(2012年版)》(CECS102:2002)中規定輕型門式剛架結構中僅可設置起重量不大于20t的A1－A5工作級別的橋式吊車或3t的懸掛式起重機，結構所承受的總荷載相對也較小。根據國內工程實例統計，單層輕型門式剛架房屋承重結構的用鋼量一般為10～30kg/m2，自重約為同等條件下鋼筋混凝土結構的1/20～1/30。由于荷載較小，基礎所用材料也較少，地基處理難度相應降低，結構地震反應也較小。
1.2、工業化程度高，施工周期短
輕型門式剛架結構的主要構件和配件均為工廠制作，質量更能夠保證。將構件運到施工現場后，構件間的連接多采用高強度螺栓連接，安裝迅速。
1.3、結構布置靈活，不受模數限制
傳統的鋼筋混凝土結構由于受屋面板等尺寸限制，柱距多為6m，當采用12m或其他柱距時，需設置托架等，較為麻煩。而輕型門式剛架結構的維護體系采用壓型金屬板，故柱網布置靈活，一般僅需考慮使用要求和用鋼量。
1.4、綜合經濟效益高
輕型門式剛架結構設計周期短，原材料種類單一，構件采用自動化設備成批量生產，單位價格相對較低，且門式剛架結構施工周期短，資金周轉率高，發揮投資效益快。
2、輕型門式鋼支撐系統概述
2.1、支撐布置及作用
橫向水平支撐一般設置在房屋兩端或橫向溫度伸縮縫區段兩端的第一柱間的屋蓋系統上，有時也可設在第二個柱間；一般由十字交叉斜腹桿（拉桿）和豎腹桿（壓桿）組成；橫向支撐的間距不宜大于60m。所以，當溫度區段較長時，在區段中間尚應增設橫向水平支撐作用以承受地震荷載或由山墻傳來的縱向風荷載，保證屋蓋系統的整體性，提高空間剛度，是構成空間穩定結構體系的基礎之一。
2.2、柱間支撐
2.2.1、布置
設置部位同橫向水平支撐，一般與橫向水平支撐對應地布置在同一柱間距內；可分為柔性（圓鋼）和剛性（型鋼）兩種，當設有起重量不小于5t的橋式吊車時，應采用剛性柱間支撐；當鋼柱高度相對于柱距較大或設有吊車時，柱間支撐應分層設置。
2.2.2、作用
它的主要作用是與橫向水平支撐共同形成穩定的空間結構體系，提高廠房縱向剛度和穩定性，可承受和傳遞廠房縱向的各種荷載與作用。
2.3、剛性系桿
布置剛性系桿一般設置在剛架轉折處(邊柱柱頂、屋脊及多跨剛架的中柱柱頂)，應沿房屋全長設置；當端部橫向水平支撐設在端部第二個開間時，在第一個開間的相應位置也應設置剛性系桿。剛性系桿一般采用鋼管或型鋼。
作用主要有兩個方面：①承受山墻傳遞到屋面上的水平荷載（風載或地震荷載）；②形成一個穩定空間結構體系的重要支撐之一。
3、輕型門式剛架結構設計中需注意的問題
由于輕鋼結構自身的特點與普通鋼結構有較大區別，設計中應采取一些有針對性的措施，以保證結構的受力性能。已有許多專家、學者和工程技術人員對此問題進行過分析研究，因此，本文僅對一些設計中常出現的問題進行總結。
3.1、應合理設置支撐體系
單榀門式剛架在剛架平面內剛度較大，能有效抵抗水平荷載，但是在剛架平面內剛度則較差，需通過設置支撐來保證縱向水平荷載的傳遞。支撐設置時需注意將屋面橫向水平支撐和柱間支撐布置在同一跨間，以構成穩定的空間結構體系，既可承受和傳遞房屋縱向的各種荷載和作用，又便于結構的施工和安裝。在房屋的各溫度區段內，均需設置能獨立構成空間穩定結構的支撐體系。屋面橫向水平支撐一般布置在溫度區段端部第一開間，也可以布置在第二開間，但此時需在第一開間相應于屋面橫向水平支撐豎腹桿位置布置剛性系桿。屋面橫向水平支撐的豎腹桿需按剛性壓桿設計，才能組成幾何不變體系。屋面橫向水平支撐的節點應與抗風柱布置相協調，將節點布置在抗風柱處，以直接傳遞抗風柱柱頂反力，避免剛架斜梁受扭。在剛架轉折處，如邊柱柱頂、屋脊處、多跨房屋中間柱柱頂等位置，需沿房屋縱向全長設置剛性系桿，既可承受和傳遞縱向水平荷載，還能在安裝過程中增加剛架的側向剛度，保證結構安全。支撐的常見布置見圖1。
圖1支撐布置
3.2、柱腳
柱腳部分未采用混凝土包裹防護，容易鋼材銹蝕而產生安全隱患；柱腳錨栓未采用雙螺帽；柱腳與基礎頂面二次灌漿未采用灌漿料填實。
3.3、 梁柱節點常見問題有：①摩擦面涂漆；②頂緊接觸面積偏?。ㄐ∮?5%）；③邊緣最大間隙過大（大于0.8mm）；④高強螺栓絲扣未外露；⑤端板厚度偏小（小于16mm）。上述存在問題可能會導致節點不能有效形成剛性連接而產生安全隱患。
3.4、屋面
為鋼結構斜梁、立柱為混凝土排架結構該結構體系與門式剛架不同；由于主鋼架斜梁與混凝土柱很難形成剛接，立柱存在水平推力，可能導致結構嚴重不安全。
3.5、隅撐缺失
主剛架斜梁下翼緣和剛架柱內側翼緣未設置與檁條或墻梁相連接的隅撐，可能會導致鋼梁平面外失穩。鋼梁變截面處鋼梁在翼緣轉折處（變截面處）未設置橫向加勁肋；由于該處應力復雜，設置橫向加勁肋主要對腹板予以加強。
3.6、錨栓不鉛直
錨栓不鉛直會嚴重影響房屋的外觀。由于框架柱柱腳的水平度差錨栓又不夠鉛直經常使柱子安裝后東倒西歪不在一條直線上。影響外觀的同時還容易造成安全隱患使房屋經不住長時間的考驗。最近國對輕鋼施工的驗收規程進行了討論許多專家都強調了一種比較嚴謹的方法。就是在安裝錨栓時堅持先將底板用下部調整螺栓調平再用無收縮砂漿二次灌漿填實。這種方法的應用將明顯減少錨栓不鉛直對房屋構架的影響。25門式剛架的安裝。有些剛架在大風時柱子被拔起因此在風荷載較大的地區剛柱受拉時在柱腳更應考慮抗拔構造例如錨栓端部設錨板等。另外預埋地腳螺栓與混凝土短柱邊距離過近在剛架吊裝時經常不可避免的會人為產生一些側向外力而將柱頂部混凝土拉碎或拉崩。在預埋螺栓時鋼柱側邊螺栓不能過于靠邊應與柱邊留有足夠的距離。同時混凝土短柱要保證達到設計強度后方可組織剛架的吊裝工作。另外施工時遺忘抗剪槽的留置和抗剪件的設置柱腳螺栓按承受拉力設計計算時不考慮螺栓承受水平力。若未設置抗剪件所有由側向風荷載水平地震荷載吊車水平荷載等產生的柱底剪力幾乎都由柱腳螺栓承擔從而破壞柱腳螺栓。有些工程地腳螺栓位置不準確為了方便剛架吊裝就位在現場對地板進行二次打孔汪意切割造成柱腳底板開孔過大使得柱腳固定不牢螺栓最小邊距不能滿足規范要求。
3.7、模條計算不安全
《冷彎薄壁型鋼構件技術規程》中提到有些設計軟件并沒有考慮到與檀條相關的有效寬度理論。因此在進行設計時不能單純依賴軟件軟件沒有考慮到的內容要自己考慮。如檀條特有構件應采用有效寬度理論計算強度,這就需要自己熟悉理解規范結合規范和軟件做出正確判斷后在計算?！兑幊獭贩?條規定結構構件的受拉強度應按凈截面計算受壓強度應按有效截面計算穩定性應按有效截面計算變形和各種穩定系數均可按毛截面計算。而實際設計中常常會忽略掉應用凈截面計算強度如果不用凈截面進行計算,實際應力將高于計算值。也容易忽略針孔減弱。而當這種減弱達到6%一巧%時就會對對小截面窄翼緣的梁產生較大影響。14鋼柱換鹼柱。為了節省鋼材降低造價肩少數單位在設計門式剛架時將鋼筋混凝土柱和輕鋼斜梁組成斜梁用豎放式端板與鹼柱中的預埋螺栓相連形成剛接。但廠房中符合設計的框架的梁柱不能用剛接只能用鉸接。因混凝土是一種脆性的材料抗拉、抗沖切的陛能很差在外力作用下容易出現松動和破壞。在實際施工中采用鹼柱加鋼梁作成排架是可以的但由于連接不同構件內力不同可能造成工程斜梁過細安全隱患增加可見將剛架的鋼柱換成鹼柱而鋼梁不變是不可以的。
3.8、注意風吸力的影響
輕型門式剛架結構由于采用了輕型屋面材料，自重較輕，當屋面坡度在一定范圍時，風荷載的作用方向會向上，即為風吸力。在普通鋼結構中，風吸力會抵消部分重力荷載，起有利作用，因而不考慮。但對于輕型門式剛架結構來說，風吸力的大小可能超過屋面結構自重，疊加后產生向上作用的荷載，使結構構件中產生反向內力，如不考慮風吸力，可能導致結構不安全。2.4不得隨意改變結構材料和體系部分設計人員在設計門式剛架結構時，根據業主要求或其他考慮，將剛架柱改為鋼筋混凝土柱，剛架斜梁仍為鋼梁，仍按照門式剛架結構體系進行設計，這樣做可能會產生工程事故。因為門式剛架結構中剛架斜梁與剛架柱必須做成剛接，而鋼結構斜梁與鋼筋混凝土柱較難實現剛接，做出來更接近與排架結構，與剛架結構是完全不同的兩種結構體系，這樣設計出來的結構可能會嚴重不安全。
4、結論
①應充分重視支撐系統的設置，合理完善的支撐系統是形成穩定的空間結構體系的重要保證。②應嚴格按照規范標準精心施工，以消除因細節重視不夠而導致工程質量事故的發生。
參考文獻：
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