對鋼框架結構體系的幾點研究

[摘要]鋼結構在我國住宅行業中的使用狀況還處于探索階段，鋼結構設計模式較為復雜。因此本文對多層鋼框架結構優化構建的方式進行了探索，以期能夠有效減少工程造價，加快鋼結構住宅的使用速度及普及程度。

[關鍵詞]鋼框架構造；優化構建；現狀 文章編號：2095-4085（2016）01-0069-02

限制我國鋼結構住宅發展的主要原因為其成本過高，在相關規范和標準限制中，為保證其安全合理的運作，需要對鋼結構住宅進行進一步提升，減輕實際用鋼數量，從而減少工程造價，有效推動鋼結構住宅的進一步發展。

1 對框架構造的分析

框架構造是通過梁和柱融合而成的結構系統。其不僅能夠承擔豎向荷載，還具有一定抵抗外力的作用。地震范圍中的鋼結構要使用剛接框架結構，在震動幅度增加時，為更好的加強結構的延伸性，需要使用半剛性連接框架結構，外部框架要使用剛接框架。框架結構剛度均衡、延伸性強、自振時間長、抗震性強，但框架構造的抗側剛度還較為薄弱，在地震和強風作用下，結構的側向位移也會產生變動，使非結構構件受到損害，且豎向荷載和大程度的側向位移會增加結構自身壓力，使結構的側向位移更加嚴重，甚至造成整體倒塌情況。組成鋼結構構件的板件力度不夠，節點域的剪切變形加劇，會使鋼框架結構出現大范圍側向移動，因此在結構側向位移時要格外注意。節點域的剪切變形對鋼框架構造的內部影響較小，在計算結構內力時可以不考慮。鋼框架結構因沒有進行豎向支撐，設計時靈活多變，能夠使用大柱距來提升空間，鋼框架結構能夠構建30層以下的辦公樓、旅店和商場，使用范圍較廣。

2 對框架一支撐結構的分析

2.1 重點支撐框架結構和偏移支撐框架結構

為保證建筑物高度，在部分框架柱中間構建豎向支撐體系，建立豎向桁架構造，保證斜桿上的兩個部分和框架梁、柱進行連接，其如果是結構上使用剛性連接，但在計算簡圖中，還要進行鉸接。框架和支撐結構相互配合，豎向支撐結構通過水平荷載效用，結構中很多地方的剪力都由剛度較大的豎向承擔，且結構上較小的剪力是由剛度較小的框架承擔，因此該結構有效體現了框架和支撐結構中的獨特之處。地震沖擊使支撐結構出現損害，框架結構能夠有效阻止地震，形成相應的保護。

2.2 框架-等效支撐結構

框架-等效支撐結構主要是利用鋼板剪力墻取代十字交錯支撐的結構模式。非地震區和6度設防區域，鋼板設置不需要加勁肋，在鋼板兩邊進行縱向焊接或進行橫向加勁肋，加強鋼板的穩固性，鋼板周圍使用強度較大的螺栓和框架梁進行融合。

2.3 帶伸臂桁架的框架-支撐結構

框架-支撐結構中的支撐通常建立在樓梯間和電梯中，如果建筑高度比較大，豎向支撐系統的高寬也會增加，從而減少了結構剛度，因此在建筑頂端和中部就要建立剛度更強的伸臂桁架，建立伸臂桁架的樓層，在框架外部加增腰桁架和帽桁架，使外圍框架中的柱子和內部支撐構造融為一體，進行共同抵抗。加強結構剛度，伸臂桁架層在建筑高度中不能超過三道，可以使用設備層或躲避層，還可進行系統分析。

2.4 交錯桁架結構體系

柱子分布于房子外部，里面沒有柱子，桁架和樓層一樣高，長度和房屋寬度一樣長，桁架在相關柱列中呈上下交叉分布，樓板的一部分在桁架上部，還有一部分處于桁架下部，桁架模式表現為平行弦空腹桁架，便于中間走廊和門洞的構建。該結構中的水平效用，利用樓板傳送給相關的桁架上弦，再通過斜腹桿傳送到下弦，利用下弦轉送給下層樓板，使其到達基礎位置。柱子只承擔豎向荷載，出現地震時，柱子不產生塑性鉸，只體現在桁架門洞間的桿件上，塑性鉸能量消耗大、數目多。研究證明，交錯桁架結構比框架結構使用鋼材數量少，比鋼框架一支撐結構使用數量更少。

3 結語

綜上所述，鋼結構在我國建筑行業的主要結構模式中還具有一定的發展空間，因其安全性要高于鋼筋混凝土構造，在我國建設領域的使用范圍也會逐漸增加。因此，設計高水準的鋼結構建筑勢在必行。