Page 135 - 现代建筑的结构设计分析与理论研究

第五章 现代建筑钢结构设计

内，轻钢结构的门式刚架房屋应用和研究较晚。中国在第二次世界大战后，由于国家
力量的巨大消耗，并没有大量的资源去研发新的材料，就连钢铁的生产也很少，因此
20 世纪五六十年代，大部分工厂都采用了钢筋混凝土的排架结构，而轻型钢结构的门
式刚架房屋却是凤毛麟角。还有一些具有代表性的建筑物，比如北京体育场，它的三

铰拱屋架、格构钢框架、柱顶部铰链的门式刚架等，这和目前的门式刚架结构有很大
区别。到了 80 年代，随着改革开放，国际贸易发展，吸引了大批的外国资金，技术
的传播速度也很快。在此期间，轻钢结构的门式刚架房屋也得到了快速的发展，尤其
是在工厂中的应用。目前，轻钢结构的门式刚架房屋不仅在轻型化的工厂中应用，而

且在仓库、超市、车库、商场、办公室、展厅等公共建筑中可按客户的需求进行定制。
与一般的钢结构相比，门式刚架轻钢结构房屋的重量要轻。由于一般的钢结构，
不管是墙体，还是屋顶，都是采用冷弯型薄壁钢板，其重量较轻，并且具有较高的刚性，

并与主刚架进行檩条连接，从而产生较好的蒙皮效果，从而极大地提高了整体的空间
承载能力。2008 年汶川大地震后，对一些钢结构房屋进行了统计，发现部分构件仅发
生屈曲、断裂，整体结构完整，只要进行维修和加固，不会对其造成破坏。而中国建
筑科学院在 2008 年做了一个 1:3 的门式刚架结构，在 9 度的罕见地震下，仅发生了下
翼缘的局部屈曲，这进一步证明了它的抗震能力。

（二）门式刚架轻型房屋钢结构设计要点
1. 屋顶活荷载的确定
根据《门式刚架轻型房屋钢结构技术规范》(GB51022-2015)，屋顶垂直均布活荷
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标准值（按水平投影面积）应取 0.5kN/m ，如果刚架结构的受荷水平投影面积大于
2
2
60m ，则屋面垂直均布活荷载标准值不宜小于 0.3kN/m 。荷载作用组合还应包含以下
五项原则：屋顶均布活荷载与雪荷载并存时应选择最大的荷载；在此基础上，还应考
虑积灰荷载和屋顶均布的有效载荷。建筑或维修的集中载荷不应与屋顶材料或檩条本
身的重量相结合；在地震作用下，不能同时考虑风载荷；《建筑结构荷载规范》GB

50009 中多个起重机的联合使用必须符合有关标准。在进行荷载计算时应充分考虑荷
载组合原理，以防止因反复计算而造成的材料损耗。
2. 实腹型钢架斜梁长的确定

首先，在屋面斜坡较大时应充分考虑框架在水平和外部轴力作用下的稳定性。其
次，若屋面斜度不大，则可在刚框架平面上按受弯构件进行强度计算。当斜梁的轴力
较低时可将垂直支撑点的间距近似的确定为刚框架平面上的计算长度。其三，平面外
长度的计算，通常采用横向支撑点间距。由于下翼缘的限制，通常采用最大的受压翼

沿横向支撑点的最大间距作为计算依据。规范中重点强调了角撑不能用作横梁的横向
支承，它只能起到一个弹性支承作用。从理论上看，支承梁的计算长度不应低于隅撑

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