輕鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展更是如火如茶，特別在工業(yè)廠房的建設(shè)中則更為迅猛。從鋼結(jié)構(gòu)制造和施工企業(yè)數(shù)景的大幅增長(zhǎng)就可窺斑，如海市的鋼結(jié)構(gòu)制造和施工笮位已由原來(lái)的幾家下子發(fā)展到現(xiàn)在的400多家，畢海的寶鋼地區(qū)就有近旰家的鋼結(jié)構(gòu)制造廠1大好形勢(shì)下，如何閌勢(shì)利導(dǎo)，抓好設(shè)計(jì)和施質(zhì)懾，這是當(dāng)前個(gè)十分迫切的問(wèn)。
意點(diǎn)朔件設(shè)計(jì)及腹板屈曲后強(qiáng)度的利用和蒙皮效應(yīng)等作概略介紹，利讀療對(duì)輕鋼結(jié)構(gòu)介1比較全而的解，輕鋼結(jié)構(gòu)及其適用范圍所謂輕鋼結(jié)構(gòu)通常搡指由下列鋼材所構(gòu)成的結(jié)構(gòu)。
①冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)
②熱軋輕型鋼結(jié)構(gòu)
③焊接或高頻焊接輕型銦鋼結(jié)構(gòu)
④輕型鋼管結(jié)構(gòu)
⑤板壁較薄的焊摶紺合梁及焊接組合柱而構(gòu)成的結(jié)構(gòu)
適用范圍根據(jù)我國(guó)自前情況來(lái)看，這種結(jié)構(gòu)由于其用途廣優(yōu)勢(shì)明，大量應(yīng)用十單層工1廠房多層1業(yè)廠房辦公樓以及高層建筑中的非承重構(gòu)件等。對(duì)單層工業(yè)廠房而言，通常以只形鋼，采用焊接連接作為梁柱，以0形或2形輕鋼板作檁條，屋蓋系統(tǒng)或樓面系統(tǒng)用壓塑彩色鋼板作面層，上面可澆混凝土，壓型鋼板既可作為鋼筋，必要時(shí)也可以再配鋼筋。墻斷圍護(hù)也可采用笮層或夾層壓型鋼板，夾層板內(nèi)部可充填各種保溫廠。
施工周期短輕鋼結(jié)構(gòu)的最大優(yōu)點(diǎn)是所有構(gòu)件均可以由廠制作現(xiàn)場(chǎng)拼接安裝，對(duì)般規(guī)模較小的工業(yè)廠房?jī)H需45大至2個(gè)月，而若采用鋼筋混凝土搦筑則要812個(gè)月左右，綜合經(jīng)濟(jì)效益好施工周期短，可以提前投人使用，提前獲取投資效益；采用色彩鮮艷的彩色甩型鋼板，美觀華麗，改善周邊環(huán)境的動(dòng)態(tài)感；建筑物本身的自重耔，般情況下不需要做樁基，以節(jié)省投資；由于采用了聚苯乙烯泡沫夾心板成中。板加保溫棉等措施6，使保溫隔熱和隔，等效果良好。彩色鋼板是以鍍鋅為基板又用硅作為衣向經(jīng)兩除兩烘加工而成，耐久性也較好，根據(jù)！前我國(guó)的市場(chǎng)價(jià)格，輕鋼結(jié)構(gòu)的造價(jià)已經(jīng)低于鋼筋浞凝七結(jié)構(gòu)，當(dāng)廠房的跨度越大時(shí)，其優(yōu)勢(shì)更為明，這也是競(jìng)爭(zhēng)的大優(yōu)勢(shì)。
抗震性能好由于鋼結(jié)構(gòu)屬于柔性結(jié)構(gòu)重輕，因而能，效地降低地震響應(yīng)及災(zāi)害影響程度，極有利于抗篇=我閩是個(gè)多地誤區(qū)國(guó)家，在地震區(qū)建筑中應(yīng)多多推廣應(yīng)用鋼結(jié)構(gòu)，必可大大減少地震災(zāi)害和人員傷，唐山地震的慘痛教訓(xùn)應(yīng)予牢記。目前，天津市已正式啟動(dòng)輕鋼結(jié)構(gòu)住宅。
?、纫擞诓鹦栋徇w只業(yè)主對(duì)所造廠址不滿意或外界環(huán)境發(fā)生意想不到的變化，則整個(gè)違筑可在很短時(shí)間內(nèi)拆遷，損失極小，而這是鋼筋混凝土建筑所無(wú)法具備的。
正是由于輕鋼結(jié)構(gòu)的諸多優(yōu)點(diǎn)，而且隨著近年來(lái)防火防腐新產(chǎn)品的不斷出現(xiàn)，已較好地解決了輕鋼結(jié)構(gòu)抗腐蝕性差的缺點(diǎn)，使得它在工業(yè)廠房以及民用設(shè)施中獲得廣泛的應(yīng)用材料選擇和設(shè)計(jì)中的注意事項(xiàng)輕鋼結(jié)構(gòu)作為普通鋼結(jié)構(gòu)的衍生結(jié)構(gòu)，其基本計(jì)筧理論和后者基本相同。，詳細(xì)情況可參上海市標(biāo)準(zhǔn)頂08 6897輕鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)程和中國(guó)工程詿設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化辦會(huì)標(biāo)準(zhǔn)310298門式鋼架輕型圾堵鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程，這里僅著，強(qiáng)調(diào)幾點(diǎn)在用材1.應(yīng)優(yōu)先采用礦形鋼。它受力合理，拼接方便。加工容易。對(duì)于承重結(jié)構(gòu)宜用總巧鋼和低合金鋼中的巧肘或肘鋼，但需注意識(shí)35人鋼的含碳量不作為交貨條件，焊性無(wú)保證，故不宜采用作焊接結(jié)構(gòu)。對(duì)于板厚大，25，的梁翼緣與柱，現(xiàn)場(chǎng)焊接的梁樸節(jié)點(diǎn)不宜，2353.，應(yīng)盡選用2351或，235 81對(duì)尸特別重要結(jié)構(gòu)直選用，2350或Q235Dn比現(xiàn)行1788鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范中的規(guī)定值提5MPa上海標(biāo)準(zhǔn)，焊縫強(qiáng)度也作了相應(yīng)調(diào)整。
考慮技術(shù)進(jìn)步閃素，將要受力構(gòu)件的壁厚調(diào)小，即在現(xiàn)行爪1887冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范中的主要受力構(gòu)件的壁厚不小于21調(diào)整為不小于1.5框架梁柱構(gòu)件不小于3mm，在風(fēng)荷載作用下，門式剛架的側(cè)移按0818 87冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范規(guī)定為柱頂高度的50但在這2個(gè)規(guī)程中均作了細(xì)化規(guī)定并作相應(yīng)調(diào)整，但具體數(shù)值不盡相同。設(shè)計(jì)者在使用時(shí)宜予以注意。
在設(shè)計(jì)剛架屋架和檁條等時(shí)。應(yīng)考慮由風(fēng)吸力作用所引起構(gòu)件內(nèi)力變化的不利影響，此時(shí)永久荷載分項(xiàng)系數(shù)取為1.這規(guī)定主要是考慮到當(dāng)設(shè)計(jì)的剛架厘架檁條在屋面材料較輕的情況若受風(fēng)吸力作用，構(gòu)件內(nèi)力將會(huì)變吁，會(huì)出現(xiàn)拉桿變?yōu)?；桿的情況。在內(nèi)力變號(hào)時(shí)永久荷載起減載作用，若仍將永久荷載分項(xiàng)系數(shù)取為1.2，則會(huì)造成結(jié)構(gòu)可靠度的降低，導(dǎo)致不安因索，結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的塑性設(shè)計(jì)及腹板屈曲后強(qiáng)度輕鋼結(jié)構(gòu)允許采用塑性設(shè)汁，但僅適用于不直接承受動(dòng)力荷載的固端梁連續(xù)梁以及由實(shí)腹構(gòu)件組成的篳層和2層樞架結(jié)構(gòu)，采用塑性設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件。按承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)采用荷載簡(jiǎn)單的塑性理論進(jìn)行內(nèi)力分析。按塑性設(shè)計(jì)時(shí)，鋼材和連接的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值應(yīng)按規(guī)程的有關(guān)條款規(guī)定的數(shù)值乘以折減系數(shù)9.塑性設(shè)截面板件的寬厚比也應(yīng)符合有關(guān)規(guī)定。
當(dāng)通過(guò)理論分析和實(shí)驗(yàn)確定后，就可用有效寬度來(lái)達(dá)受壓板件屈曲后極限強(qiáng)度，并進(jìn)而采用有效截面來(lái)考慮板件局部屈曲的影響。利用板屈曲后的強(qiáng)度進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)最早于飛機(jī)結(jié)構(gòu)中，因?yàn)轱w機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是在保證定可靠度的前提下以減輕結(jié)構(gòu)重量為目標(biāo)。在普通房屋建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中般不允許板件產(chǎn)生局部失穩(wěn)。而冷彎薄壁型鋼，其特點(diǎn)之就是壁薄，壁厚不大于6，以極少的材料加工成為寬展的截面，以提高構(gòu)件的截面剛度和整體穩(wěn)定承載力，為此，不得不突破鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范，8萬(wàn)788中對(duì)板件寬厚比限值的規(guī)定，允許板件產(chǎn)生局部失穩(wěn)，進(jìn)而利用屈曲后強(qiáng)度的提高。
輕鋼結(jié)構(gòu)式剛架是主要的承重結(jié)構(gòu)，般足采用實(shí)腹型變截面的柱和梁組成。式剛架的形式可以單坡雙坡和多坡，多跨建筑的中間柱多采用鉸接的搖擺柱。門式剛架工字截面鋼構(gòu)件中腹板以受剪為主，抗彎作用不如翼緣有效，增大腹板的高度，可使翼緣抗彎能力發(fā)揮得更為充分。但是，在增大腹板高度的同時(shí)，如果厚度增之過(guò)大，則腹板耗鋼量太多，也是不經(jīng)濟(jì)的。因此，先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法是采用高而薄的腹板，按有效截面概念設(shè)計(jì)，這種設(shè)計(jì)雖然會(huì)引發(fā)腹板屈曲，但板件屈曲不等于承載能力喪失，而是還有相當(dāng)可觀的屈曲后強(qiáng)度可以利用。在主要為均布荷載起控制作用的結(jié)構(gòu)中，在受沖擊疲勞振動(dòng)等荷載的條件下，可充分利用結(jié)構(gòu)受力板件的屈曲有效截面來(lái)分析壓彎桿件腹板的穩(wěn)定性，從而使其腹板高厚比限值可以大幅度提。根據(jù)天津大學(xué)所作的試驗(yàn)證明，當(dāng)荷載超過(guò)理論計(jì)算的屈曲臨界荷載很多時(shí)腹板才呈現(xiàn)凸曲變形，且凸曲變形都不大，故適當(dāng)利用屈曲后強(qiáng)度是可行的，蒙皮效應(yīng)壓型鋼板因其重量輕強(qiáng)度高外形美觀安裝便捷等優(yōu)點(diǎn)而廣泛應(yīng)用，國(guó)外不僅用于工業(yè)廠房，且很多民用建筑也用它做屋面板和墻板等圍護(hù)結(jié)構(gòu)。所謂蒙皮效應(yīng)是指壓型鋼板在其平面內(nèi)的抗剪能力，可稱為受力蒙皮作用。如將壓型鋼板與構(gòu)件進(jìn)行可靠連接，則此蒙皮效應(yīng)可使圍護(hù)結(jié)構(gòu)同時(shí)成為結(jié)構(gòu)的重要組成部分，參與整個(gè)結(jié)構(gòu)體系工作，為與之相連的受壓受彎壓構(gòu)件提供連續(xù)側(cè)向支撐，從而提高這種構(gòu)件的剛度及穩(wěn)定承載力，如1為截面形美國(guó)的設(shè)計(jì)規(guī)范引進(jìn)了蒙皮支撐的設(shè)十方法。
我國(guó)冷彎型鋼受力蒙皮結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范尚在編制中。
假設(shè)在蒙皮的支撐作用下，構(gòu)件在荷載作用下沒有彎曲變形沒有截面的扭轉(zhuǎn)而僅苻軸向壓縮變形，則我們稱蒙皮可為構(gòu)件提供完全支撐，此情況下的屈服圯力記作6，則服強(qiáng)度。
為考察各種因素對(duì)蒙皮支撐構(gòu)件性能的影響，對(duì)該非線性問(wèn)用有限兀法，取如下構(gòu)件作分析對(duì)象，構(gòu)件外形尺寸為16，15，12，2.75，的冷彎薄壁卷邊，尾鄹鄭，繽即，材料屈服強(qiáng)度為=270，假定荷載的初始偏心為構(gòu)件幾何長(zhǎng)度的構(gòu)件長(zhǎng)度為3.6兩端鉸接。4中的爪型鋼板與構(gòu)件用自攻螺釘相連。當(dāng)壓型鋼板之間無(wú)連接件時(shí)蒙皮抗剪剛度為隊(duì)，5和6為當(dāng)荷載偏心距=以000，看出蒙皮抗剪剛度的變化，并未使構(gòu)件跨中截面的轉(zhuǎn)角有太大的差別。這說(shuō)明蒙皮抗剪剛度的增大，片不能增大對(duì)構(gòu)件扭轉(zhuǎn)的約束作用。但是蒙皮抗剪剛度的增大，卻能有效地減小構(gòu)件的側(cè)向變形。必須指出以上的結(jié)果是在不考慮蒙皮對(duì)構(gòu)件提供的扭轉(zhuǎn)約束，即令扭轉(zhuǎn)約束值F皮總是可以為構(gòu)件提供不同程度的扭轉(zhuǎn)約束作用，如不考慮這有利因素，勢(shì)必會(huì)使計(jì)算結(jié)果過(guò)分保守，試驗(yàn)和計(jì)算結(jié)果都明，蒙皮為構(gòu)件提供的扭轉(zhuǎn)約束作用可有效地減小構(gòu)件的扭轉(zhuǎn)變形，顯著提高軸壓構(gòu)件的穩(wěn)定承載力。通過(guò)理論計(jì)算所得出的蒙皮對(duì)構(gòu)件影響于7和8.其截面轉(zhuǎn)角90，咖18，是由試驗(yàn)確定2.
側(cè)向變形〃，8荷載剪心側(cè)向位移關(guān)系側(cè)向變形，曲線六結(jié)語(yǔ)當(dāng)前，我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)含輕鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展的形勢(shì)很好，我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)年產(chǎn)已超過(guò)1億噸，可以預(yù)言，21世紀(jì)將是鋼結(jié)構(gòu)快速發(fā)展時(shí)期，長(zhǎng)期以來(lái)，由混凝土結(jié)構(gòu)砌體結(jié)構(gòu)統(tǒng)天下的格局將被打破，從事鋼結(jié)構(gòu)制造的施工企業(yè)前景寬闊，各建筑設(shè)計(jì)院也面臨著新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。但是，以下幾點(diǎn)仍需各方加以重視。
應(yīng)加大推廣鋼結(jié)構(gòu)建筑的宣傳力度目前，鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)非常激烈。這種競(jìng)爭(zhēng)，不僅來(lái)自各行業(yè)各企業(yè)之間，更重要的還來(lái)自于鋼結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)這兩種建筑之間的競(jìng)爭(zhēng)。本等發(fā)達(dá)國(guó)家，鋼結(jié)構(gòu)建筑要占整個(gè)建筑的50以上，而我國(guó)只占5還不到，差距甚遠(yuǎn)。
對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)與混凝土結(jié)構(gòu)的造價(jià)問(wèn)，應(yīng)有個(gè)全面綜合的認(rèn)識(shí)，不能籠統(tǒng)地認(rèn)為鋼結(jié)構(gòu)造價(jià)比混凝土貴，從而排斥于比較方案之外，這點(diǎn)對(duì)廣大設(shè)計(jì)人員尤為重要。事實(shí)上個(gè)高層建筑的工程總投資包括工程造價(jià)動(dòng)遷費(fèi)征地費(fèi)等方面，工程造價(jià)只占工程總投資的50.而工程造價(jià)又包括結(jié)構(gòu)造價(jià)裝飾費(fèi)設(shè)備費(fèi)等，結(jié)構(gòu)造價(jià)只占工程造價(jià)的30左右。而結(jié)構(gòu)造價(jià)又分上部結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)造價(jià)，上部結(jié)構(gòu)造價(jià)僅占基礎(chǔ)造價(jià)的50，70.而鋼結(jié)構(gòu)只是指工程的上部結(jié)構(gòu)，在工程總投資中僅占還不到。因此，高層建筑采用鋼結(jié)構(gòu)與采用混凝土結(jié)構(gòu)間的差價(jià)所占工程總投資的比例將更小，般不到工程總投資的4.
如果再考慮到采用鋼結(jié)構(gòu)因其自重輕，基礎(chǔ)造價(jià)低；因其強(qiáng)度高，可增加建筑有效使用面積；施工速度快及抗震性能好等諸多優(yōu)點(diǎn)，那么鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)是不言而喻的。
推廣應(yīng)用住宅鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)提到重要位置建筑鋼結(jié)構(gòu)雖然發(fā)展很快，但在住宅領(lǐng)域還是空白。全國(guó)每年要建數(shù)千萬(wàn)平方米的住宅建筑，但采用鋼結(jié)構(gòu)的幾乎沒有。當(dāng)然這和我國(guó)傳統(tǒng)思想觀念以及對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)偏差有關(guān)?？上驳氖?，天津市政府已率先決定于今年啟動(dòng)輕型鋼結(jié)構(gòu)建筑，將建設(shè)10萬(wàn)12的輕鋼住宅，其范效應(yīng)將不可低估，希望各地有關(guān)職能部門及廣大設(shè)計(jì)人員應(yīng)有超前意識(shí)，作出響應(yīng)，對(duì)輕鋼住宅建筑的發(fā)展作出應(yīng)有貢獻(xiàn)。
應(yīng)積極提高各鋼結(jié)構(gòu)制造施工企業(yè)設(shè)計(jì)院所等技術(shù)人員的業(yè)務(wù)水平我國(guó)在較長(zhǎng)段時(shí)間內(nèi)，由于鋼結(jié)構(gòu)使用很少，各設(shè)計(jì)院所建筑企業(yè)大多從事單的混凝土結(jié)構(gòu)工程的設(shè)計(jì)和施工。目前應(yīng)大力加強(qiáng)和提高各級(jí)技術(shù)人員的鋼結(jié)構(gòu)業(yè)務(wù)水平。應(yīng)充分發(fā)揮各高等院校學(xué)術(shù)團(tuán)體等舉辦鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)講座規(guī)范培訓(xùn)班等。
發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)要在政策上給予支持和傾斜這種政策性的扶植應(yīng)包括在鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)的發(fā)展上應(yīng)將其納入國(guó)家建筑技術(shù)發(fā)展規(guī)劃，并在科研項(xiàng)1經(jīng)費(fèi)等方品予以重點(diǎn)支持；對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)的住宅建筑，在土地征用稅收等方面予以優(yōu)惠，以降低建設(shè)成本，使其更具市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力；大力推廣使用國(guó)產(chǎn)鋼材以此和鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)形成良性循環(huán)。
