钢结构建筑结构设计选型及建筑钢结构技术分析

钢结构建筑通常有门式刚架、框架、桁架、网架（壳）、索膜、塔桅等结构型式。其设计理论与施工技术大都比较成熟。但是也有部分难题没有解决，或没有简单实用的设计方法，比如网壳的稳定性等。采用何种建筑结构型式比较合理，是结构设计师面临的挑战。

在钢结构建筑设计的整个过程中，大地云龙钢构强调"概念设计"的理念，“概念设计”在结构选型与布置阶段尤其重要。对一些难以作出理性分析或规范未规定的问题，可依据从整体结构体系与分体系之间的力学关系、破坏机理、震害、试验现象和工程经验所获得的设计思想，从全局的角度来确定控制结构的布置及细部措施。运用概念设计可以在早期、地进行构思、比较与选择。所得结构方案往往易于手算、概念清晰、定性正确，并可避免结构分析阶段不   的繁琐运算。同时，它也是判断计算机内力分析输出数据与否的主要依据。

不同建筑结构型式的特点：

1、在轻钢工业厂房的设计中，当有较大悬挂荷载或移动荷载时，就可考虑放弃门式刚架而采用网架。

2、基本雪压大的地区，屋面曲线应有利于积雪滑落（切线50度内需考虑雪载），如采用三心圆网壳。总雪载释放近一半。

3、降雨量大的地区相似考虑。建筑允许时，在框架中布置支撑会比简单的节点刚接的框架有   的经济性。

4、而屋面覆盖跨度较大的建筑中，可选择构件受拉为主的悬索或索膜结构体系。

5、高层钢结构建筑设计中，常采用钢混凝土组合结构，在地震烈度高或很不规则的高层中，不应单纯为了经济去选择不利的核心筒加外框的形式。宜选择周边巨型SRC柱，核心为支撑框架的结构体系。我国半数以上的此类高层为前者。对不利。

结构的布置要根据体系特征，荷载分布情况及性质等综合考虑。一般的说要刚度均匀。力学模型清晰。尽可能限制大荷载或移动荷载的影响范围，使其以直接的线路传递到基础。柱间抗侧支撑的分布应均匀。其形心要尽量靠近侧向力（风震）的作用线。否则应考虑结构的扭转。结构的抗侧应有多道防线。比如有支撑框架结构，柱子至少应能单独承受1/4的总水平力。

框架结构的楼层平面次梁的布置，有时可以调整其荷载传递方向以满足不同的要求。通常为了减小截面沿短向布置次梁，但是这会使主梁截面加大，减少了楼层净高，顶层边柱也有时会吃不消，此时把次梁支撑在较短的主梁上可以牺牲次梁保住主梁和柱子。

目前常见的层、大跨度建筑、体育馆、桥梁、博物馆、电视塔、工业厂房等大都采用钢结构，结构型式也日趋复杂。钢结构建筑结构设计选型正面临越来越大的挑战。

建筑钢结构技术分析：

我国钢材年产量较低，建筑行业一直限制钢材的使用，提倡大力发展混凝土结构和混合结构，因此民用钢结构一直发展缓慢。80年代以后，随着经济发展的需要，我国开始引进钢结构房屋，以门式刚架为主，主要用于工业厂房、库房和一些公共设施。多层轻钢结构采用钢骨架和轻质围护结构，自重轻，对地质条件要求低。另外，钢结构构件标准，适合工厂化生产，现场安装，湿作业少，施工占用场地少，。

一、结构体系的选择 结构体系的选择，不仅要从满足建筑的使用功能出发，节约投资考虑，   主要的是取决于建筑的高度，即取决于建筑层数的多少。建筑层数越多，高度越高，则由于风力或地震力引起的侧向力就越大，建筑物   有相应的刚度来抵抗侧向力。因此，随着建筑层数的不断增加，结构体系也就需要不断的发展。目前，多层和小高层钢结构建筑常用的结构体系有以下几种。

1、纯框架结构体系。纯框架结构体系在地震区一般不超过15层。框架结构的平面布置灵活，可为建筑提供较大的室内空间，且结构各部分刚度比较均匀。框架结构有较大的延性，自振周期较长，因而对地震作用不敏感，能好。但框架结构的侧向刚度小，由于侧向位移大，易引起非结构构件的破坏，因此不宜建的太高。

2、框支结构体系。纯框架在风、地震荷载作用下，侧移不符合要求时，可以采用带支撑的框架，即在框架体系中，沿结构的纵、横两个方向布置数量的支撑。在这种体系中，框架的布置原则和柱网尺寸，基本上与框架体系相同，支撑大多沿楼面中心部位服务面积的周围布置，沿纵向布置的支撑和沿横向布置的支撑相连接，形成一个支撑芯筒。

3、框架剪力墙结构体系。在框架结构中布置数量的剪力墙可以组成框架剪力墙结构体系，这种结构以剪力墙作为抗侧力结构，既具有框架结构平面布置灵活、使用方便的特点，又有较大的刚度，可用于40至60层的高层钢结构。

二、楼面结构 多层轻钢建筑楼板   有足够的刚度、强度和整体稳定性，同时应尽量采用技术和构造措施减轻楼板自重，并提高施工速度，组合楼盖是常用的楼盖之一。到目前为止，组合楼盖主要有以下三种形式：(1)压型钢板组合楼盖，其下表面凹凸不平，在民用建筑中需做吊顶，造价较高；(2)现浇整体组合楼盖，其整体性能好，但需要支模板，施工速度慢；(3)钢－混凝土叠合板组合楼盖，其整体性好，还能节省支模和吊顶的费用。

在组合楼板的应用中，为使楼层高度减小，提供   大的无柱空间，现在的趋势是把楼板和钢梁合为一体，形成组合扁梁楼盖。

三、支撑和剪力墙形式 多层框架钢结构体系的侧向刚度较弱，随着层数的增加，为了抵抗水平地震作用，减小层间错移，常在墙体内布置垂直支撑，为了方便门窗开洞，支撑形式可以灵活采用，如X型、单斜杆型、K型、M型、W型、V型和人型等。建议多采用偏心支撑，因其在地震作用下具有较好的延性和耗能性能。