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1、门式钢架房屋钢结构设计常见问题分析摘要：作者通过对门式钢架和多层框架等类型的钢结构房屋施工图设计和审核，总结了钢结构设计中应当注意的一些问题，如正确选用结构计算软件及钢材质量等级和焊缝质量等级，合理设置隅撑、拉条和独立的空间稳定支撑体系，以及钢框架结构采用混凝土楼板时的构造要求等，并对问题进行了分析和讨论。在实际工作中，笔者设计和审核相当数量的钢结构工程图纸，主要有门式刚架、多层民用钢框架房屋（也有少数网架结构）。下面就钢结构房屋结构设计中常见的一些问题进行简要分析和讨论。关键词：门式刚架；多层框架；钢结构房屋；结构设计设计计算软件的选取及应注意的事项(1)门式钢架房屋钢结构设计通常采
2、用PKPM、3D3S、GSCAD等结构计算软件。平面外计算长度程序默认值为杆件实际长度，平面外的计算长度应取平面外有效支撑之间的间距，通常需要根据平面外支撑布置情况进行修改调整。(2)门式钢架跨度为20-36m的最优间距应为6-9m,一般来说，间距7-8m较为经济。跨度12-20m门式，钢架的最优间距应为5-6m较为经济。(3)门式钢架的恒载及活载选定应尽量准确合理。压型钢板及保温层为0.25kN/m2,檩条为0.05kN/m2。10(4)檩条的设计常采用简支梁设计，材料利用率偏低，现一般推荐采用连续檩条以获得较为经济设计。在外荷载作用下，檩条同时产生弯曲和扭转的共同作用。拉条和支撑是
3、保证冷弯薄壁型钢檩条稳定性的重要保障。(5)钢架梁、柱连接节点通常假定按刚性连接节点设计，要保证连接节点与计算模型相符，传力可靠，除满足计算要求外，必须严格控制端板厚度不小于16mm，保证端板有足够的刚度，工程习惯上，端板的厚度也不宜小于节点所用高强螺栓的直径d。2、正确选用钢材质量等级和焊缝质量等级按照规范要求,在钢结构设计文件中,应当注明钢结构所采用的材料的质量等级(包括相适应的焊接材料型号),并对焊缝质量提出质量等级要求。设计审核实际工程项目中,有的焊接钢结构在材料一项,只注明材料采用Q235钢或Q345钢,不提出质量等级要求;对于焊缝质量等级,部分项目不提出要求,部分项目提出的
4、要求不当。10钢结构房屋所使用的钢材应当具有抗拉强度、屈服强度、伸长率、冷弯试验和硫、磷含量的合格保证;对于焊接钢结构,尚应具有含碳量的合格保证。抗震设计时,当焊接钢结构的钢板厚度不小于40mm且承受沿板厚方向的拉力时,还应保证板厚方向截面收缩率不低于Z15级的要求。在地震区,钢结构所使用的钢材,除了具有上述合格保证外,《建筑抗震设计规范》(GB50011―2001)(以下简称《抗震规范》)还要求它们具有冲击韧性的合格保证。对冲击韧性的合格保证,还应根据结构不同的工作温度提出不同的要求。为保证结构有必要的安全储备和足够的塑性变形能力，《抗震规范》还对钢材的抗拉强度实测值与屈服强度实测值
5、的比值、伸长率的限值和良好的可焊性等物理力学指标做出了明确的规定,并要求也要写入设计文件中。一般来说,钢结构的主要受力构件宜采用Q235B及以上等级的碳素结构钢和Q345B及以上等级的低合金高强度结构钢。不建议使用质量等级为A级的钢材,原因是这种类型的钢材不保证冲击韧性和延性性能,Q235A级钢材还不保证焊接要求的含碳量限值。在现代钢结构中,焊接连接已成为钢结构连接的最基本方法,焊缝质量的好坏直接影响到结构安全,所以应当根据结构或构件的重要性和受力性能及焊缝的受力情况,确定焊缝的质量等级。通常,板材的对接焊缝,承受动力荷载构件(如吊车梁)的较重要的焊缝,需作疲劳验算的焊缝,以及须与钢材
6、等强的受拉、受弯对接焊缝(如框架梁、柱及其连接节点的对接焊缝,工字形截面与其端板的对接焊缝)10,其焊缝应采用坡口全熔透对接焊缝,其焊缝质量等级不得低于二级。其他部位的焊缝,一般均可采用角焊缝。角焊缝由于应力集中现象严重,内部探伤亦很困难,其焊缝质量等级一般只能是三级,其中某些重要角焊缝可允许要求其外观缺陷符合二级的要求。3房屋的温度区段内应按规范规定设置独立的空间稳定支撑体系下面以门式刚架设计为例,介绍支撑体系设置不当的情况：(1)有的项目未将屋面横向水平支撑和柱间支撑布置在同一跨间内,无法形成独立的空间支撑体系,不仅不利于抗震,给施工安装也带来不便。(2)有的项目将屋面横向水平支撑
7、设在端部第二个开间,但未在端跨相应位置设置刚性纵向系杆,使山墙的风荷载等水平力不能可靠传递。(3)屋面支撑的布置未与山墙抗风柱的位置相协调,使抗风柱的柱顶反力不能直接传到屋面横向支撑的节点上,造成山墙处屋面系统受力复杂化,影响结构的安全。(4)比较多的项目屋面横向水平支撑的直腹杆(包括屋脊处和柱顶处)未按刚性系杆考虑,采用檩条兼做时,又未对檩条的刚度和承载力进行验算。除屋脊处布置双檩,相互之间又有不少于两点(根据檩条跨度大小确定连接点数)用刚性
