(一)門式剛架
門式剛架結(jié)構(gòu)體系是我國輕型鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑中最主要和最受歡迎的結(jié)構(gòu)形式。采用門式剛架作為主承重結(jié)構(gòu),壓型鋼板為圍護(hù)結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)上一方面允許腹板局部失穩(wěn),并利用腹板的屈曲后強(qiáng)度,另一方面通過改變腹板的高度將剛架的梁柱做成變截面形式,以適應(yīng)結(jié)構(gòu)彎矩內(nèi)力的分布規(guī)律,因此,可較同等條件下的普通鋼結(jié)構(gòu)節(jié)約鋼材10%—20%。
目前,我國門式剛架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、制作、安裝技術(shù)已 日趨成熟,應(yīng)用范圍包括各類輕型工業(yè)廠房、超市、綜合樓、倉庫、機(jī)庫、農(nóng)貿(mào)市場(chǎng)、飲食娛樂、體育場(chǎng)館、
候車室、碼頭建筑及各種臨時(shí)性建筑。門式剛架屬平面受力體系,非常適宜于跨度在18—36ｍ之間、柱距7—9ｍ、平面尺寸狹長的建筑,門式剛架已成為國內(nèi)外大規(guī)?，F(xiàn)代化工業(yè)廠房的首選結(jié)構(gòu)形式。目前,這種結(jié)構(gòu)在我國的實(shí)際工程中最大跨度已達(dá)72ｍ,廠房單體最大建筑面積超過了75萬ｍ2。
(二)多層多跨框架結(jié)構(gòu)體系
多層多跨框架結(jié)構(gòu)體系的主要組成部分是梁、柱及與之相連接的屋樓面結(jié)構(gòu)、支撐體系和墻板或墻架結(jié)構(gòu)。其廠房高寬比不宜大于6,柱網(wǎng)設(shè)置宜為6—12ｍ,常設(shè)計(jì)成強(qiáng)柱弱梁形式。梁柱均為等截面,材料主要選用高頻焊接和熱軋Ｈ型鋼、普通或輕型熱軋型鋼、冷彎型鋼等。多層框架輕鋼建筑自重輕,自振周期較長,對(duì)地震作用反應(yīng)不敏感,但框架體系的側(cè)向剛度較小,需設(shè)置各種側(cè)向支撐,或者結(jié)合電梯井的布置,采用框架—抗剪桁架結(jié)構(gòu)、框架—抗剪鋼板剪力墻、框架—鋼混剪力墻等新體系,以確保結(jié)構(gòu)水平位移控制在規(guī)范允許的范圍內(nèi)。這種承重結(jié)構(gòu)方案適宜于多層輕鋼建筑這一類很有發(fā)展前途的金屬建筑形式,如:總高度小于24ｍ的商
業(yè)購物中心、辦公大樓等公共建筑;總高度在20ｍ以下,樓面荷載小于8ｋＮ/ｍ2的電子、機(jī)械等行業(yè)的工業(yè)廠房;10層以下的多層民用住宅。
(三)交錯(cuò)桁架結(jié)構(gòu)體系
這種結(jié)構(gòu)體系由上述框架結(jié)構(gòu)體系演變而來,是20世紀(jì)60年代美國麻省理工學(xué)院開發(fā)的一種新型結(jié)構(gòu)體系,可以在建筑上獲得兩倍柱距的大開間,便于室內(nèi)靈活布置。結(jié)構(gòu)組成包括鋼架柱、平面鋼桁架、樓面板、屋面板、支撐等。特別適用于住宅、旅館、辦公等公共建筑,而且綜合造價(jià)比傳統(tǒng)的純鋼結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)都低。該結(jié)構(gòu)體系建筑在美國、澳大利亞等國家已有應(yīng)用,最高已建到43層。我國尚無工程應(yīng)用,目前國內(nèi)有關(guān)部門、機(jī)構(gòu)和科研院所正致力于該體系的研究。
(四)冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)體系
冷彎薄壁型鋼主要由0.5—3.5ｍｍ厚普通鋼板或鍍鋅鋼板經(jīng)冷壓或冷彎而成,基本形狀為Ｃ形、Ｚ形和矩形,并可形成各種折皺和卷邊,拼成工形或Ｔ形,以提高截面剛度和承載力。冷彎薄壁型鋼過去多用做屋面、隔斷和圍護(hù)結(jié)構(gòu)的單體構(gòu)件,只有少量作為結(jié)構(gòu)構(gòu)件在中、小跨度門式剛架(無吊車)、貨架中。而今在很多國家和地區(qū)采用冷彎薄壁型鋼作為承重骨架的結(jié)構(gòu)越來越多地用到單、多層住宅和別墅建筑中,形成了冷彎薄壁型鋼新型結(jié)構(gòu)體系.
冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)體系的框(剛)架梁、柱一般采用雙Ｃ或四Ｃ槽鋼組成的工形、Ｔ形截面,承重骨架為平面框架,需布置柱間支撐保證整體穩(wěn)定性,樓層采用主次梁體系及組合樓蓋,不上人屋面采用檁條和壓型鋼板,內(nèi)墻為輕質(zhì)隔斷墻,外墻則用輕質(zhì)保溫板。由于冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)體系構(gòu)件較小,構(gòu)件之間全部采用螺栓連接,且施工現(xiàn)場(chǎng)多為干作業(yè),因此具有安裝簡(jiǎn)便、搬運(yùn)重量少、僅需小型起重設(shè)備、施工快捷等優(yōu)勢(shì),在低層住宅方面具有很大的發(fā)展?jié)摿?。這種結(jié)構(gòu)體系在我國的發(fā)展剛剛起步,現(xiàn)階段的設(shè)計(jì)依據(jù)主要為《冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范》。
(五)金屬拱形波紋屋蓋結(jié)構(gòu)體系
金屬拱形波紋屋蓋結(jié)構(gòu)體系是一種用彩色鋼板現(xiàn)場(chǎng)滾壓成型的屋蓋結(jié)構(gòu)體系,集承重與維護(hù)功能于一體,屋蓋的保溫功能靠?jī)?nèi)部噴覆的保溫材料來實(shí)現(xiàn),具有無梁無檁、板件之間鎖邊連接不需栓焊、防水性能好、施工速度快、用鋼量省等優(yōu)點(diǎn),廣泛用于廠房、倉庫、商場(chǎng)、機(jī)庫、軍營建設(shè)。從結(jié)構(gòu)形式看,金屬拱形波紋屋蓋結(jié)構(gòu)主要采用圓弧拱體系,有落地和非落地兩種形式,且多為無窗封閉式屋蓋。
由于這是一種薄壁拱殼結(jié)構(gòu),其內(nèi)力分布狀態(tài)和變形特征對(duì)缺陷極為敏感,截面折皺雖然加強(qiáng)了局部穩(wěn)定性,但對(duì)整體失穩(wěn)影響很大,因此需要進(jìn)一步對(duì)拱殼的整體穩(wěn)定性和局部穩(wěn)定性進(jìn)行分析研究。
(六)節(jié)點(diǎn)構(gòu)造
輕型鋼結(jié)構(gòu)柱多采用Ｈ形或箱形截面。由于腹板比較薄,故在弱軸方向與梁的連接多采用鉸接,在強(qiáng)軸方向采用剛接形式。有時(shí)還可采用半剛性連接,但其受力特性較復(fù)雜,往往需通過試驗(yàn)來取得較準(zhǔn)確的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)。同時(shí),輕型鋼結(jié)構(gòu)的構(gòu)件相對(duì)較薄,應(yīng)盡量避免工地現(xiàn)場(chǎng)焊接。為了加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的整體剛度,可以把次梁做成連續(xù)梁的形式。
(七)基礎(chǔ)形式
輕鋼房屋基礎(chǔ)常用柱下獨(dú)立基礎(chǔ)、條形基礎(chǔ)、十字形基礎(chǔ)。采用柱下獨(dú)立基礎(chǔ)時(shí),應(yīng)注意各基礎(chǔ)相對(duì)不均勻沉降對(duì)上部結(jié)構(gòu)的影響?；A(chǔ)梁常用現(xiàn)澆或預(yù)制鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),有時(shí)根據(jù)要求也可采用鋼基礎(chǔ)梁,但通常將埋置在地面以下的柱腳和鋼梁外包混凝土,以解決防腐問題。