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轻型门式刚架—计算原理和设计实例

压型金属板的尺寸偏差项目

注：（1）h为压型金属板截面高度。

三、排水和收边系统 轻型钢建筑中，天沟、落水管、包边板等的制造质量对于防水功能至关重要。很多轻型 钢建筑在这些地方都存在泛水、渗水现象，其中一个重要原因就是其包边板是手工折成而不 是采用机械加工的GB/T 36303-2018 印刷数字水印，这些对建筑的排水效果及建筑外观效果都不利，而采用折弯机折弯的收 边板产品质量较好。下图的折边机可以针对一定形状的包边，适应不同的彩色压型钢板的板 型，对包边板进行折弯加工。这样加工出来的包边板与彩色压型钢板贴合紧密，防水性能好 图1一14为浙江精工科技有限公司开发研制的JZW800折边机

四、通风采光系统 衡量轻型钢建筑质量好坏的另一很重要的标准就是其屋面采光通风及防水系统产品的 质量，它直接关系到轻型钢建筑的使用性能。这部分产品大多为专利产品，由钢结构公司或 各相关专业厂家开发生产。

图1一15所示分别为采光天棚、防水细部做法和通风气楼，一般通风气楼或通风器有主 动和被动排风两种形式，其型号、布置位置和布置数量与建筑的具体通风要求有关，可以根 据通风器的排风能力进行计算

第三节钢结构的防腐处理

由于建筑钢材强度高、塑性韧性好、自重轻，加上钢结构具有制作简便、施工工期短， 用于跨度大、高度高、承载重的结构等优点，使钢材在建筑业中得到了厂泛应用。 但是钢材耐腐蚀性和耐锈蚀性差。据发达国家的不完全统计，每年由于腐蚀造成的经济 损失约占国民经济总产值的4%。钢结构的腐蚀不仅造成经济损失，也给结构的安全带来隐 患，由于钢锈蚀而导致的工程事故也楼见不鲜。因此钢结构（特别是薄壁钢构件）的防腐处 理具有重要的经济和社会意义。 一、钢结构防锈与涂装的一般规定 1、钢结构的防锈及涂装设计应遵守《工业建筑防腐蚀设计规范》GB500046与《钢缩 构管道涂装技术规程》YB/T9256的有关规定；凡在钢结构工程设计中，均应有防锈涂装设 计的内容。

外界条件对轻型钢结构的侵蚀作用分类

主：1表中的相对湿度系指当地的年平均相对湿度，对于恒温恒湿或有相对湿度指标的建筑物，则按室内相对湿度采用。

二、钢结构腐蚀的主要原因 防止钢结构腐蚀首先要了解钢材腐蚀的原因。 1.常温下（100℃以下）钢材的腐蚀机理 常温下钢铁的腐蚀主要是电化学腐蚀。钢结构在常温大气环境中使用，钢材受大气中水 分、氧和其他污染物（未清理干净的焊渣、锈层、表面污物）的作用而被腐蚀。天气的相对 显度在60%以下时，钢材的腐蚀是很轻微的；但当相对湿度增加到某一数值时，钢材的腐 蚀速度突然升高，这一数值称为临界湿度。常温下，一般钢材的临界湿度为60%～70%。 当空气被污染或在沿海地区空气中含盐时，临界湿度都很低，钢材表面容易形成水膜 比时焊渣和未处理干净的锈层（氧化铁皮）作为阴极，钢结构构件（母材）作为阳极在水膜 中发生电化学腐蚀。大气中的水分吸附在钢材表面形成的水膜是造成钢材腐蚀的决定因素 大气的相对湿度和污染物的含量是影响大气腐蚀程度的重要因素。 2.高温下（100℃以上）钢材的腐蚀机理

防腐涂装个因素对涂层质量的影响

钢结构表面处理方法：手工工具除锈、滚动钢丝轮除锈、酸洗除锈、喷砂（丸）除锈、 化学转化膜、热浸镀、电镀、表面合金化以及射流控制真空除锈、激光除锈等。 在中等侵蚀作用环境中的承重钢构件，当其形状较复杂或体型较特殊时，可选用酸洗除

各类构件的物理除锈方法与等级

对使用期内很难维修的承重构件，其除锈等级宜适当提高（最高不

2除锈前后应仔细消除油垢、毛刺、药皮、飞溅物及氧化铁皮等。

除锈及涂装工程的质量验收应符合《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205的规定， 五、防腐涂料 钢构件的防腐涂层可根据具体情况采用不同的方式，如金属保护层（镀锌等）、油漆涂层 复合保护层（即一、二项同时使用）。目前通常的钢结构防腐做法就是刷防腐涂料。涂料是 种含油的或不含油的胶体溶液，将它涂敷在钢材表面上，可结成一层薄膜来保护钢结构 防腐涂料一般由底漆和面漆组成。底漆中粉料多，基料少，成膜粗糙，底漆的功能是使 膜与基层和面漆结合牢固，即就是要有好的附着力；底漆有阻蚀性颜料，可以阻止锈蚀的 发生，有的还能对金属起钝化和电化学保护作用，防止金属生锈。而面漆则粉料少，基料多， 成膜后有光泽，主要功能是保护下层底漆，故要对大气和湿度具有不渗透性，要能抵抗由风 化引起的物理和化学分解。目前的趋势是使用合成树脂来提高介质的抗风化性能。耐大气性 能的防腐涂料一般只能耐大气中的气相腐蚀。对于受酸碱等介质侵蚀的地方，必须用耐酸碱 的涂料。 防腐漆按保护功能可分为底漆，中层漆和面漆，各层油漆均有其特性，各负其责，各层 组合起来，形成复合涂层，提高防腐性能，延长使用寿命。 1、底漆 底漆层常用的防腐涂料有富锌底漆和环氧铁红底漆，富锌漆是由大量的微细锌粉与少量 的成膜机料组成。锌的电化学性比钢铁高，在受到腐蚀时，有“自我牺牲”的作用，使钢铁 被保护。腐蚀产物氧化锌又填充了孔隙，使涂层更加致密。常用的富锌底漆有以下三种： （1）水玻璃无机富锌底漆，它是以水玻璃为基料，加入锌粉，混合后涂刷，固化后要用

水冲洗，施工工艺复杂，工艺条件苛刻，表面处理必须在Sa2.5以上，另外对环境温度、湿 度都有要求，形成的涂膜易开裂、脱皮、目前已很少采用。 (2）溶性无机富锌底漆，该底漆是以正硅酸乙酯为基料，以酒精为溶剂，经部分水解聚 合，加入锌粉混合均匀后涂覆成膜。 （3）富锌底漆，它是以环氧树脂为成膜基料，加入锌粉，固化形成涂层。环氧富锌底漆 但防腐性能优良，而且附看力强，并与下道涂层环氧云铁中层漆均有良好的粘结型。主要 月于一般大气中的钢架结构和石油化工设备的防腐。 环氧铁红底漆是分罐装的双组份涂料，甲组份（涂料）由环氧树脂、氧化铁红等防锈颜 斗增韧剂、防沉剂等制成，乙组份为固化剂，施工时按比例调配。氧化铁红是一种物理性防 诱颜料，其性质稳定、避盖力强、颗粒细微、能在漆膜中起到很好的屏蔽作用，有很好的防 锈性能。环氧铁红底漆对钢板及上层环氧面漆均有很好的粘结力，常温干燥快，对上层面漆 不渗色，较普遍的用于钢质管道、贮罐、钢结构防腐工程，作防锈底漆使用。 2、中涂层 中涂层一般为环氧云铁和环氧玻璃鳞片漆或环氧厚浆漆。环氧云铁漆是以环氧树脂为基 斗加入云母氧化铁制成，云母氧化铁的微观结构像片状云母，其厚度仅为数微来，而直径为 数十微米到一百微米。它耐高温、耐碱、耐酸性、无毒，片状结构可阻止介质渗透，增强了 防腐性能，而且收缩率低，表面有粗糙度，是一种优良的中层防腐漆。环氧玻璃鳞片漆是以 不氧树脂为基料，以薄片状的玻璃鳞片为骨料，再加各种添加剂组成的厚桨型防腐漆。玻璃 磷片厚度仅为2～5微米。由于鳞片在涂层中上下多层排列，形成独特的屏蔽结构， 3、面漆 用于面漆的涂料按其价位可划分为三种等级： （1）普通级为环氧漆、氯化橡胶漆、氯磺化聚乙烯其等； (2）中等级为聚氨酯漆； （3）高等漆为有机硅改性聚氨酯漆、有机硅改性内烯酸面漆、氟涂料等。 环氧漆经化学固化后，化学性质稳定，涂层致密，有很强的粘结力，很高的机械性，它 时酸、碱、盐，能抵抗多种化学介质的腐蚀。 氯化橡胶漆以氯化橡胶为成膜物，氯化橡胶是用天然橡胶与氯气反应制成，他属惰性 树脂，成膜后密封性能非常好，水汽、氧气对漆膜的渗透率极低，而且耐酸、耐碱、耐水、 时氧化剂、耐各种腐蚀性气体的腐蚀，在用醇酸树脂改性后，耐候性好，在使用过程中，漆 草理化性能变化很小，可以说是一种经济耐用的防腐材料。其它面涂层材料因价格较高，使

钢结构用底漆、中间漆与面漆的配套组合

注：1第4项匹配组合（环氧清漆面漆）不适用于室外爆晒环境

除层厚度（总厚度>150μm）时，第2、5及6项组合的中间漆和

4、要考虑结构的主次关系。即根据构件的重要性，是主要承重构件还是次要承重构件 来进行考虑，分别选用不同的涂料，或用相同的涂料而对涂层厚度加以区别。 选择涂料时，除考虑结构使用功能、经济性和耐久性外，还应考虑施工过程中的稳定性 干燥、速度、毒性以及需要的温度条件等。 要达到良好的防腐效果，在选择恰当、高性能涂料的同时，对于涂料的厚度亦有一定的 要求。如果涂层厚度薄或不均匀，钢材表面毛刺的高峰会露出涂层，涂层就会有针孔，这时 水中的氧、氯离子、水分子等会穿过这些薄弱的地方，使钢铁生锈腐蚀，腐蚀产物体积膨胀 形成锈包，逐渐扩大，最后涂层起泡脱落。如果涂层过厚，虽然可增强防护能力，但附着力 和机械性能都要降低，而且要增加费用。 对于一般涂装要求的构件，并采用手工及动力工具除锈时，可采用两道底漆、两道面漆 的做法；对涂装要求较高的构件，并采用喷射除锈时，宜采用2遍底漆，1～2遍中间漆及2 匾面漆的做法。涂层干漆膜总厚度不宜小于120μm（弱侵蚀）及150μm（中等侵蚀）、200 um（较强侵蚀的重要构件）。需加重防腐的部位，可适当增加涂层厚度20～60μm。厚度要 均匀、连续完整、无针孔，方可取得良好的防腐效果。根据有关文献，钢结构涂层厚度可参 考表18

第四节钢结构的防火处理

钢结构具有独特的优越性，它适用于各种工程结构，因而在工业与民用建筑中得到了 泛的应用。但钢结构耐火性能差早已为人们所熟知，钢材虽为非燃烧材料，但却易导热、 白火烧，其耐火极限仅为15～20分钟。在火灾的温度下，钢结构的强度是温度的函数。未 加防火保护的钢结构，当结构温度达到350℃、500℃、600℃时，其强度分别下将1/3、1/2、 2/3，当结构温度达到600℃以上时，将完全丧失承载能力。因此，在火灾作用下，钢结构 不可避免地扭曲变形，最终导致跨毁坏。 钢结构发生火灾后，结构跨塌快，给消防灭火工作带来极大的困难同时减少了受困人员 的逃生时间；且跨塌后的钢结构变成“麻花状”或“面条状”的废物，很难修复使用，往往 带来重大人员伤亡和经济损失。国内外钢结构遭火灾倒塌的例子不胜枚举。如1967年美国 蒙哥马利市的一个饭店发生火灾，钢结构屋顶被烧塌；1993年我国福建泉州一座钢结构冷 军发生火灾，造成3600m的库房倒塌；2001年的美国纽约世界贸易大厦双塔遭恐怖分子飞 机袭击，航空煤油爆炸后引发高温燃烧，两幢420m高的钢结构摩天建筑先后轰然倒塌，造 成近4000人死亡和1000多亿美元的经济损失。因此钢结构防火的研究、设计和运用应受到 特别的重视。 钢结构的防火包括结构的防火设计和结构的防火保护措施。 钢结构防火设计的实质是：选定保护材料及所需厚度，从而使结构在火灾中的升温不超 过其临界温度而确保耐火稳定性。防火设计的目标就是使结构构件的实际耐火时间大于或等 于规定的耐火极限。 一、钢结构防火设计的一般规定 1钢结构的防火设计应符合国家《建筑设计防火规范》GBJ16、《高层民用建筑设计防 火规范》GB50045及《石油化工企业设计防火规范》GB50160、《高层民用建筑钢结构技术规 程》IGI99等的有关规定。建筑师应慎重并合理地确定工业建筑的防火类别与建筑物的防火

等级，必要时应与消防部门共同商定设防标准。 2钢结构构件的防火设计原则，是在设计所采用的防火措施的条件下，能保证构件在 所规定的耐火极限时间内，其承载力仍不小于各种作用和组合效应。建筑物等级所要求承重 构件耐火极限如表1一12。

建筑构件的耐火时限（h）

市用时防入拍历 1、单面屏蔽法。在钢结构的迎火面设置阻火屏障，将构件与火焰隔开。当发生火灾时， 屏障的阻隔使得钢构件避免了急速升温。如果在钢结构所有的构件外表面设置防火屏障，结 购造价势必会大幅度增加，而且这种做法也不现实，但在特殊部位设置防火屏障不失一种既 方便文较经济的钢结构防火方法。 2、用耐火轻质板作为防火外包层。 办公与居住建筑等的钢结构，当同时有防火与装饰要求时，可在钢结构表面做除锈及涂 底漆（粘贴面不可涂底漆）后，采用防火板（如ALC板）等专用的、可模制定型的装饰性板 材外包防火构造。无装饰要求的工业与民用建筑钢结构，可根据造价、施工条件等因素采用 防火板材外包防火构造。钢结构防火用板材分为两类：一类为密度大、强度高的薄板，如短 纤维增强的各种水泥压力板（包括TK板、FC板等）、纤维增强普通硅酸钙板、纸面石膏板 以及各种玻璃布增强的无机板（俗称无机玻璃钢）；另一类是密度较小的厚板，如轻质（或 超轻质）硅酸钙防火板（如KB板）及膨胀蛭石防火板。板材不同厚度与不同构造的耐火性 能、时限等，均应有国家检测机构的检测认定。防火板由工厂加工，它的表面平整，装饰性

各种防火板主要技术性能

3、浇筑混凝土或耐火砖。采用混凝土或耐火砖完全封闭构件，这种做法的优点是强度 高、耐冲击，但缺点是要占用的空间较大，例如，用200号混凝土保护钢柱，其厚度为5～ 10cm才能达到1.5～3小时的耐火极限。 4、水冷却法。既在呈空心截面的柱内注入水，与设置的水箱相连，形成一个循环系统。 当发生火灾时，热量被水吸收，从而保证了钢柱温度不会升温过高而丧失承载能力。为了防

术要求。 2超薄型钢结构防火涂料比普通膨胀性防火涂料涂层更薄，其装饰性和耐火性能更好，其涂层外观完全类同于一般饰 面型涂料，既可喷涂也可手工涂刷。由于国内目前处于起步阶段，尚无正式标准。通常将3mm涂层厚，耐火极限不低于90分钟 的膨胀型防火涂料称之为超薄型钢结构防火涂料 2、儿种常用的钢结构防火涂料 厚型钢结构防火涂料：所谓厚型钢结构防火涂料是指涂层厚度在8～50毫米的涂料，这 类钢结构防火涂料的耐火极限可达0.5～3小时。在火灾中涂层不膨胀，依靠材料的不燃性 底导热性或涂层中材料的吸热性，延缓钢材的温升，保护钢件。这类钢结构防火涂料是用合 适的粘结剂，再配以无机轻质材料，增强材料组成。与其他类型的钢结构防火涂料相比，它 除了具有水溶性防火涂料的一些优点之外，由于它从基料到大多数添加剂都是无机物，因此 它还具有成本低廉这一突出特点。该类钢结构防火涂料施工采用喷涂，一般多应用在耐火极 限要求2小时以上的室内钢结构上。但这类产品由于涂层厚，外观装饰性相对较差。 薄型钢结构防火涂料：涂层使用厚度在3～7毫米的钢结构防火涂料称为薄型钢结构防 火涂料。该类涂料受火时能膨胀发泡，以膨胀发泡所形成的耐火隔热层延缓钢材的温升，保 护钢构件。这类钢结构涂料一般是用适当的乳胶聚合物作基料，再配以阻燃剂、添加剂等组 成。对这种类型防火涂料，要求选用的乳液聚合物必须对钢基材具有良好的附着力，耐久性 和耐水性好。该类钢结构防火涂料在生产过程中一般都分为三步：第一步先将各种阻燃添加 剂分散在水中，然后研磨成规定细度的浆料，第二步再用基料（乳液）进行配漆，第三步在浆 料中配以无机轻质材料、增强材料等搅拌均匀。该涂料一般分为底层（隔热层）和面层（装饰 层），其装饰性比厚型好，施工采用喷涂，一般使用在耐火极限要求不超过2小时的建筑钢 结构上。 超薄型钢结构防火涂料：超薄型钢结构防火涂料是指涂层厚度不超过3毫米的钢结构防 火涂料，这类钢结构防火涂料受火时膨胀发泡，形成致密的防火隔热层，是近几年发展起来 的新品种。它可采用喷涂、刷涂或滚涂施工，一般使用在要求耐火极限2小时以内的建筑钢 结构上。与厚涂型和薄涂型钢结构防火涂料相比，超薄型膨胀钢结构防火涂料粘度更细、涂 层更薄、施工方便、装饰性更好是其突出优点。在满足防火要求的同时义能满足高装饰性要

超过国外同类产品，满足市场的需要，研制和开发高耐候性的室外超薄型钢结构防火涂料是 今后发展的方向。 3、钢结构防火涂料的选择及注意事项 （1）实际工程中选用的防火涂料必须有国家检测机构对其耐火性能认可的检测报告及 生产许可证。 (2）民用建筑及大型公用建筑的承重钢结构宜采用防火涂料防火，一般应由建筑师与结 购工程师按建筑物耐火等级及耐火时限，根据《钢结构防火涂料应用技术规范》CECS24，选 用涂料的类别（薄涂型或厚涂型）及构造做法。 （3）选用时宜优先选用薄涂型防火涂料，选用厚涂型涂料时，其外需做装饰面层隔护 装饰要求较高的部位可选用超薄型防火涂料。 4）防火涂料的厚度，宜直接采用实际构件的耐火试验数据。当构件的截面尺寸或形状 与试验标准构件不同时，应按现行《钢结构防火涂料应用技术规程》CECS24附录三的方法 推算所需防火涂层厚度。 （5）室外环境的钢结构，一般不考虑防火保护。但石化企业的室内、外应按《石油化工 企业设计防火规范》的规定进行防火防护设计。当室外钢结构需防火保护时，应采用专用的 露天用防火涂料，并以防锈底漆打底。 （6）不得将饰面型防火涂料（适用于基材为可燃材料的木结构）用于钢结构的的防火保 护。 （7）重要的钢柱构件采用防火涂料保护时，一般应采用厚涂型防火涂料，且节点部位宜 做加厚处理。当所用防火涂料的粘接强度小于0.05Mpa时，涂层内应设置与钢构件相连接的 钢丝网。 （8）承重钢梁构件采用厚涂型防火涂料时，其重要节点部位宜加厚处理。当为下列任意 中情况时，涂层内应设与钢梁相连接的钢丝网。 1 受振动作用的钢梁； ② 涂层厚度大于或等于40mm的梁； ③梁用防火涂料粘接强度小于或等于0.05Mpa时； 梁腹板高度超过1.5m时。 (9）当有技术经济依据时，重要的承重构件可采用耐火钢外加防火涂料的防火做法，其 防火设计及对材料性能、构造施工等方面的技术要求，可参照上海市地方标准《钢结构防火

注：1本表所列厂家、产品、主要技性能取目国家防火建筑材料质量监警检验中心汇编1997年、1998年产品技术手 均为合格产品

2类别中B代表薄涂型（膨胀型），H代表厚涂型（隔热型） 3表中所列部分产品参考价主要依据中国消防协会所编消防产品目录中所提供的数字

第二章 轻型门式钢刚架设计的基本理论

平面门式刚架和支撑体系再加上托梁、楼面梁等组成了轻型钢结构的主要受力骨架，即 主结构体系。屋面標条和墙面標条既是围护材料的支承结构，又为主结构梁柱提供了部分侧 向支撑作用，构成了轻型钢建筑的次结构。屋面板和墙面板起整个结构的围护和封闭作用， 由于蒙皮效应事实上也增加了轻型钢建筑的整体刚度。 外部荷载直接作用在围护结构上。其中，竖向和横向荷载通过次结构传递到主结构的横 向门式刚架上，依靠门式刚架的自身刚度抵抗外部作用。纵向风荷载通过屋面和墙面支撑传 递到基础上。

轻型门式钢刚架的跨度和柱距主要根据工艺和建筑要求确定。结构布置要考虑的主要问 题是温度区间的确定和支撑体系的布置。 考虑到温度效应，轻型钢结构建筑的纵向温度区段长度不应大于300m，横向温度区段 不应大于150m。当建筑尺寸超过时，应设置温度伸缩缝。温度伸缩缝可通过设置双柱，或 设置次结构及条的可调节构造来实现。 支撑布置的目的是使每个温度区段或分期建设的区段建筑能构成稳定的空间结构骨架 布置的主要原则如下：

厚钢板：厚度4.5一60mm，宽度600一3000mm，长度4一12m； 薄钢板：厚度1.0一4mm，宽度500一1500mm，长度0.5一4m； 扁钢：厚度3一60mm，宽度10一200mm，长度3一9m。 厚钢板主要用于焊接梁柱构件的腹板和翼缘及节点板，薄钢板主要用于制造冷弯薄壁型 钢，扁钢可作为节点板和连接板等。 （2）热轧型钢 钢结构常用热轧型钢为角钢、槽钢、圆管、工字钢和宽翼缘工字型截面等。宽翼缘工字 型截面可用于轻型钢结构中的受压和压弯构件，其他型钢截面在轻型钢结构中一般用于辅助 结构或支撑结构构件。 （3）薄壁型钢 薄壁型钢的截面尺寸可按合理方案设计，能充分发挥和利用钢材的强度、节约钢材。薄 壁型钢的壁厚一般为1.5一5mm，但承重构件的壁厚不宜小于2mm。常用薄壁型钢截面有槽 形、卷边槽形（C形）、乙形等。轻型钢结构中的次结构构件如標条等一般采用薄壁型钢

第二节结构设计的一般原则

荷载分项系数，这些系数对于不同的荷载和不同的极限状态具有不同的数值；不同的材料也 具有不同的材料抗力分项系数。极限状态设计法是建立在统一的可靠度指标上的，因而使结 构具有一致的有效概率，能得到更为合理的荷载及其效应组合，从而导致更为经济和安全的 设计结果。 结构设计的极限状态分为承载能力极限状态和正常使用极限状态两类。其中，结构构件 的强度、整体稳定、局部稳定验算属于承载能力极限状态的范畴：结构及其构件的位移和刚 度验算属于正常使用极限状态的范畴。一般设计时，首先选择截面使结构满足承载能力极限 状态的要求，然后校核其是否满足正常使用极限状态

结构的承载能力极限状态是指在设计荷载作用下不发生强度或稳定破坏。承载能力极限 状态的一般表达式为：

除了满足结构的承载能力极限状态外，设计者还必须确保结构在使用荷载下能令人满意 地完成其预定功能。对于轻型钢结构而言，正常使用极限状态是指结构和构件的位移满足相 应的容许值，这可以通过验算结构的变形来确保；同时结构和构件不产生振动，这可以通过 限制构件的长细比来确保 轻型钢结构的位移指标有柱顶侧移 。位移验算的一般公式为：

必须注意：计算结构正常使用极限状态时必须采用荷载的标准值， 轻型钢结构设计时，一般先按照承载能力极限状态设计构件截面，然后校核是否满足正 常使用极限状态。由于轻型钢结构较柔，在很多情况下构件截面是由位移控制的。相对而言， 寸于结构强度和稳定问题的研究要远比对于结构位移容许值的研究深入得多。所以，对于同 类结构体系，各国规范甚至国内不同规程对于位移限值的规定也不一样。 轻型钢结构位移限值的确定必须考虑到以下因素： （1）不能影响到次结构与主结构之间、围护结构与次结构之间的连接承载能力以及围 护结构连接处的水密性； （2）不能导致屋面板排水坡度的过度平缓，从而引起平坡积水和渗漏； （3）不能引起屋面和楼面梁以及悬挂天花板产生视觉上明显和过分的挠度； （4）由于抗风柱的支承，端部刚架梁竖向位移较小，而中部刚架梁位移相对较大。结

构位移不能引起屋脊线的明显挠曲； （5）不能导致维修时屋面的扭曲运动； （6）风荷载作用下结构不产生过度扭曲运动及岐嘎有声 （7）不致影响和危及悬挂于刚架梁上吊车的正常运行； （8）不致影响和危及轨道吊车的正常运行； （9）不能导致内外砖墙的开裂破坏。

第三节 计算模型和计算理论

2轻钢结构的计算模型建立

计算模型的简化和建立必须符合实际结构的受力特点；反过来，实际结构的设计也必须 考虑到现有理论能够分析其计算模型。

计算模型的简化和建立必须符合实际结构的受力特点；反过来，实际结构的设计也必须 考虑到现有理论能够分析其计算模型。

山形门式建筑的受力蒙皮作用

平屋顶建筑的受力蒙皮作用

蒙皮效应的主要性能指标是强度和刚度。蒙皮单元有以下三种强度破坏的可能性： 1.边缘构件破坏 边缘构件可能产生压弯失稳破坏或强度破坏，这类破坏属于脆性破坏，在实际工 程中应尽量避免。

2.蒙皮板的剪切屈曲 这也是一种脆性破坏，当荷载较大、钢板较薄或板型较差时可能发生，在实际工 程中也应尽量避免。 3.连接破坏 连接破坏包括板之间的连接破坏和板与边缘构件间的连接破坏。板与条之间的 连接在平行于条方向的破坏属于脆性破坏，其他破坏都属于延性破坏。 影响蒙皮单元刚度的因素主要有以下三个： 1.蒙皮板本身的变形刚度 蒙皮板的变形包括板的拱褶扭曲变形（所谓的“手风琴”效应）和剪切变形。 2.连接件的变形刚度 3.边缘构件的轴向变形刚度 一般而言，中间构件对蒙皮单元的剪切刚度影响不大，但对强度影响较大。在屋面板 型选中后，连接件和边缘构件直接影响了蒙皮单元的抗剪刚度和强度。 由于蒙皮效应，实际轻型钢结构建筑中，压型钢板在宏观上参与了受力，为刚架构件 分担了一部分外荷载，同时在有良好连接的情况下为这些构件提供了很好的侧向约束和扭转 约束，改善了结构的受力条件。特别对于受稳定控制的薄壁刚架构件和条构件，蒙皮效应 尤为显著。然而，由于蒙皮效应的机理和作用条件及效果十分复杂，在实际工程设计中定量 地应用蒙皮效应还有一定困难。所以，现行设计规程没有明确给出利用蒙皮效应的条款，所 有设计计算公式都忽略了蒙皮效应，只是规定在有充分依据的条件下可以考虑蒙皮效应。然 而，必须注意的是，设计中无论我们是否考虑蒙皮效应，蒙皮效应客观上都是存在的。例如， 现行轻型钢结构设计规程对水平位移的限制是很宽的，但实际上结构的实测值总是远小于计 章值；而实际工程中也发生过屋面压型钢板在正常工作荷载下率先发生破坏的工程事故。所 以，忽略蒙皮效应的设计方法有时能得到偏于安全的结果，有时又恰恰相反。考虑蒙皮效应 的设计方法并不仅仅具有经济上的意义，更重要的是可以使结构的设计工作状态与实际工作 状态更加一致。

三、一阶弹性理论和二阶弹性理论

也被称为非线性弹性结构！

二阶弹性理论不具有线性的叠加性质，即：何载效应的组合结果不再等于荷载组合后的 效应分析结果。非线性结构的内力和位移是指组合荷载作用下的效应。所以，必须首先对各 荷载工况进行组合，然后进行组合荷载作用下的结构二阶弹性分析。 一阶弹性理论适用于线弹性结构，其内力和位移计算值可以取荷载效应组合值或荷载组 合下的效应计算值；二阶弹性理论适用于非线性弹性结构，其内力和位移计算值必须取荷载 组合下的效应计算值，

截面剪心的连线称为剪心轴。当外荷载通过剪心轴时GB/T 23147-2018 晴雨伞，构件只产生弯曲而不产生扭转40

构件的扭转有自由扭转和约束扭转两类。 构件的自由扭转符合条件（1）构件两端受大 小相等、方向相反的一对扭矩作用；（2）构件端部无扭转约束。构件的自由扭转引起的扭矩 与构件厚度的立方成正比。构件的自由扭转剪应力表达式为：

Mrt; TT: I.

扭转引起的薄壁截面翘曲正应力和约束剪应力为

B.On I. ES." M.S. I.t

上式中，α。为翘曲正应力；T。为翘曲剪应力；?为扭转角；B.为约束受扭正应力； の，为主扇性坐标；S。为扇性静矩；I。为扇性惯性矩；M。为扇性扭矩；t为构件厚度。

DBJ 43T-003-2009 轻骨料混凝土多孔砖建筑技术规程第四节稳定设计的基本知识