关键词：门式刚架； 优化设计； 柱距 ；跨度 ；计算长度
中图分类号： S611文献标识码：A 文章编号：
1 概述
在轻型房屋钢结构体系中，门式刚架以其施工快、造价低、扩建灵活、维护费用低等优点广泛应用于各类建筑房屋。本文就门钢结构耗钢量的影响因素进行论述，总结归纳出其常用数据和有用结论，为实际工程设计提供有益指导。
2 柱距
柱距对用钢量的影响表现为：柱距越小，刚架数量越多，刚架的用钢量相应增多，反之刚架用钢量偏少，但是次结构如檩条，系杆等的用钢量相应增加。当柱距大到一定程度，主刚架的用钢量减少趋于平坦，次结构的用钢量增加会完全抵消甚至超过主刚架用钢量，使得总用钢量呈偏高趋势。
王元清等[1]结合18m和24m跨的两个带有吊车的双连跨门钢厂房工程实例，通过大量设计方案的研究分析，发现其用钢量的最优柱距为6～8m，而同等荷载条件下的不设吊车的最优柱距为8～9m，且用钢量大大减少。
任兴平[2]通过大量实际工程总结出了常规荷载条件下6米高门式刚架的经济间距，见表1。
表1 相同条件下各种跨度对应的最优刚架间距
柳锋等[3]等通过对210个门式刚架的设计分析发现：常用刚架的经济柱距为7～9m, 当无吊车或吊车吨位较小时, 经济柱距为8～9m； 当吊车吨位较大时, 经济柱距为7 m 左右, 用钢量比常规6m 柱距可节省3%～12%, 总造价可节省2% ～6%, 经济效益非常可观。
牛保有[4]借助3D3S软件对6m、12m、18m三种檐口高度的不同柱距刚架进行分析，得出结论：无吊车轻钢房屋的经济柱距为7～8m之间，当柱距需要大于8m时，将柱距定为9～9.5m左右会较为经济。有吊车轻钢房屋轨顶标高6～9m，经济柱距为7～8m，轨顶标高12m时，经济柱距向上移动至9m左右。随着轨顶标高的增加，经济柱距向变大，相同的轨顶标高，最优柱距与吊车起重量关系不大。
2．跨度
实际工程表明荷载是经济跨度的主要因素，荷载越大时，总用钢量对跨度越敏感。荷载越大则需要的柱截面也大，若此时跨度小，其单位用钢量必然上升。若跨度大，梁截面又显著增大，也会导致单位用钢量的上升[5]。
文献[4] 通过对6m、12m、18m三种檐口高度的不同跨度刚架进行分析比较，得出结论：对于无吊车厂房，刚架的经济跨度与檐口高度密切相关，经济跨度随着檐口的增加而增加；对于有吊车厂房，经济跨度随着吊车吨位的增加向高位攀升。
实际工程表明门式刚架的经济跨度一般在18～36m，吊车吨位较大时，经济跨度在24～36m，无吊车或吊车吨位较小时，经济跨度在18～24m，采用合理经济跨度可以节省钢材5%～15%，降低总造价2%～7%。
3．采用变截面和最优腹板高度
门式刚架屋面梁为受弯构件，柱为压弯构件，通常也是弯矩大于轴力。根据刚架的弯矩包络图的特点采用变截面的结构形式进行设计可以有效节省材料。
针对门式刚架截面腹板高度，杨娜等[6] 应用编制的结构分析设计程序，通过大量的算例分析发现：等截面轻型门式刚架结构梁的最优腹板高度范围L/30~L/38，柱的最优腹板高度范围H/12~H/19；变截面的柱端最优腹板高度范围L/35~L/40，梁跨中的最优腹板高度范围L/40~L/50。
4．屋面梁的平面外计算长度
工程实践表明：在特定荷载条件下，门钢梁的强度条件容易满足，其破坏甚至倒塌往往是由受压翼缘屈曲引起的。《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》CECS 102:2002规定：实腹式刚架斜梁平面内可按压弯构件验算强度，平面外应按压弯构件验算稳定，见式1：
(1)
根据式1，对于给定的荷载条件的按材料弹性状态设计，N、M均为常量，稳定系数φy和φyb是主要影响因素，稳定系数与计算长度的大小密切相关，因此设计合理的屋面支撑体系，减少屋面梁的平面外计算长度是优化设计的关键。
《门规》CECS 102:2002规定：实腹式刚架斜梁的出平面计算长度，应取侧向支撑点间的距离；当斜梁两翼缘侧向支撑点的距离不等时，应取最大受压翼缘侧向支撑点的距离；当实腹式刚架斜梁的下翼缘受压时，必须在受压翼缘侧面布置隅撑作为斜梁的侧向支撑，隅撑的另一端连接在檩条上。
《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB50018－2002规定：实腹式刚架梁和柱在刚架平面外的计算长度，应取侧向支撑点间的距离，侧向支撑点间可取设置隅撑处及柱间支撑连接点。当梁（或柱）两翼缘的侧向支撑点间的距离不等时，应取最大受压翼缘侧向支撑点的距离。根据其条文说明：刚架梁的平面外的计算长度应当取侧向支撑点的距离，对于墙皮板材与檩条、墙梁有可靠连接的情况，可以考虑檩条、墙梁作为侧向支撑，但是并未对可靠连接极其相应的构造措施进行说明，这给设计带来不便。文献[7]把梁的平面外计算长度的常见方式归纳如下：
1)上翼缘计算长度
1.1) 取上翼缘横向支撑的节距
1.2) 取隅撑间距
隅撑通过檩条连接于有弹性侧移的下翼缘上，故其不能作为上翼缘受压时的侧向支点。在某些情况下可将其作为下翼缘受压时的侧向支点。
1.3) 取3m
3m是基于两个檩距考虑的，当屋面刚度大，与檩条的连接可靠时，考虑屋面实际存在的蒙皮作用，取2个檩距3m，这按规程的精神在实践中也是可行的。
2)下翼缘的计算长度
2.1) 设置隅撑
不分情况取隅撑间距。另一种观点取与上翼缘横向支撑节点处檩条相连的隅撑间距，亦即横向支撑的节距。文献[7]认为以取后者为妥。
2.2) 不设隅撑，取Ly=0.4L
取Ly=0.4L前提与弯矩图形有关。正常情况下，梁端为负弯矩，跨中为正弯矩，考虑柱面风荷载使梁反弯点内移，故偏安全地取反弯点距梁端为L/5，借用格构式刚架平面外长度的计算公式进行计算，得到Ly=0.4L。
由此可见，将刚性系杆视为梁的侧向支撑是合乎结构受力特征的。对于能否将隅撑－－檩条体系作为梁的侧向支撑还存在争议。为此，国内学者也进行相应的研究。文献[8]提出将檩条作为刚性系杆时，通常采用两个檩条的组合截面以满足弱轴刚度，而且檩条与钢梁必须用高强螺栓连接，可靠的传递轴力。付占明[9]为研究梁的平面外计算长度能否取2倍檩距，分析比较了多根隅撑支撑的的简支梁和两倍檩距简支梁的临界弯矩，认为屋面横向支撑的相应位置都应该设置系杆，不宜用檩条兼做系杆，那样可能造成檩条的连接节点破坏。陈友泉等[10]引用隅撑－－檩条体系下纯弯构件稳定弹性临界弯矩计算公式，发现：当主梁尺寸较小, 受压翼缘截面面积A300mm×12mm 时，隅撑－－冷弯薄壁型钢檩条体系难以构成主梁的侧向支撑条件，需另行考虑主梁的稳定设计或按大于2 倍的隅撑间距取为主梁平面外计算长度考虑。
综上所述，对于门式刚架设计过程中隅撑－檩条体系的侧向支撑作用和梁的平面外计算长度问题可以按如下考虑：
Ⅰ 对于一般门式刚架梁的平面外计算长度取侧向支撑距离，侧向支撑距离即为刚性系杆的距离，由于目前还没有与计算模型相适应的成熟的构造措施，尽量避免使用隅撑－－檩条体系作为侧向支撑，可仅将隅撑作为安全储备考虑。
Ⅱ 对于不需考虑冰雪荷载地区的轻钢屋面建筑可以有选择的利用隅撑的作用，此时与隅撑相连檩条、钢梁应当采用高强螺栓。当屋面梁高度小于500mm，受压翼缘截面A
5．小结
本文结合门式刚架的特点，针对门式刚架优化设计的技术措施，从柱距、跨度、变截面和截面高度、刚架梁平面外计算长度四方面进行了论述，归纳总结了从这四方面进行优化设计的可用结论和应该注意的问题。实际设计过程中可选的优化措施是灵活多样的，如选用高强度钢材、利用摇摆柱减少刚架梁平面内的计算长度、设置刚结柱脚增加刚架的抗侧刚度等等，设计者可根据实际情况选用可操作的方法进行优化设计。
参考文献
[1] 王元清, 王春光. 门式刚架轻型钢结构工业厂房最优柱距研究. 工业建筑, 1999
[2] 任兴平. 门式刚架轻钢房屋结构的优化设计. 钢结构, 2000
[3] 柳锋, 郭兵, 陈长兵, 杜刚. 门式刚架的经济尺寸与优化初设计. 钢结构, 2003
[4] 牛保有. 轻型门式刚架钢结构的优化设计分析:[西安建筑科技大学硕士学位论文]. 西安: 西安建筑科技大学, 2007
[5] 陆赐麟. 轻钢结构的重量应该更轻. 建筑结构, 2003, 133(10): 15~21
[6] 杨娜, 王娜, 吴知丰. 轻型门式刚架结构及其最优腹板高度的研究. 哈尔滨建筑大学学报, 2001
[7] 钢结构设计手册（第三册）. 北京: 中国建筑工业出版社, 2004
[8] 李永国. 轻型钢结构门式刚架设计探讨. 钢结构, 2005
关键词：轻型门式刚架；支撑系统；常见
中图分类号：C35文献标识码： A
引言：
轻型门式刚架房屋结构在我国的应用大约始于20世纪80年代初期，以其质量轻、柱网布置比较灵活、工业化程度高、施工周期短、综合经济效益高等特点，近年来得到迅速的发展，已广泛应用于轻型的厂房、仓库、体育馆、展览厅及活动房屋、加层建筑等工程。但因忽视支撑设置以及安装质量不规范等因素，导致质量事故甚至失稳破坏的案例时有发生，因此，本文针对轻型门式钢架支撑系统的种类、布置和作用，以及该体系常见问题作一系统归纳与分析。
1、轻型门式刚架结构的特点
1.1、质量轻
轻型门式刚架结构的围护结构一般都采用轻型材料，屋檩和墙檩一般采用冷弯C形钢或Z形钢，屋面板和墙面板多采用压型金属板，因而结构自重较轻。即使是在工业厂房中，因为《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程(2012年版)》(CECS102:2002)中规定轻型门式刚架结构中仅可设置起重量不大于20t的A1－A5工作级别的桥式吊车或3t的悬挂式起重机，结构所承受的总荷载相对也较小。根据国内工程实例统计，单层轻型门式刚架房屋承重结构的用钢量一般为10～30kg/m2，自重约为同等条件下钢筋混凝土结构的1/20～1/30。由于荷载较小，基础所用材料也较少，地基处理难度相应降低，结构地震反应也较小。
1.2、工业化程度高，施工周期短
轻型门式刚架结构的主要构件和配件均为工厂制作，质量更能够保证。将构件运到施工现场后，构件间的连接多采用高强度螺栓连接，安装迅速。
1.3、结构布置灵活，不受模数限制
传统的钢筋混凝土结构由于受屋面板等尺寸限制，柱距多为6m，当采用12m或其他柱距时，需设置托架等，较为麻烦。而轻型门式刚架结构的维护体系采用压型金属板，故柱网布置灵活，一般仅需考虑使用要求和用钢量。
1.4、综合经济效益高
轻型门式刚架结构设计周期短，原材料种类单一，构件采用自动化设备成批量生产，单位价格相对较低，且门式刚架结构施工周期短，资金周转率高，发挥投资效益快。
2、轻型门式钢支撑系统概述
2.1、支撑布置及作用
横向水平支撑一般设置在房屋两端或横向温度伸缩缝区段两端的第一柱间的屋盖系统上，有时也可设在第二个柱间；一般由十字交叉斜腹杆（拉杆）和竖腹杆（压杆）组成；横向支撑的间距不宜大于60m。所以，当温度区段较长时，在区段中间尚应增设横向水平支撑作用以承受地震荷载或由山墙传来的纵向风荷载，保证屋盖系统的整体性，提高空间刚度，是构成空间稳定结构体系的基础之一。
2.2、柱间支撑
2.2.1、布置
设置部位同横向水平支撑，一般与横向水平支撑对应地布置在同一柱间距内；可分为柔性（圆钢）和刚性（型钢）两种，当设有起重量不小于5t的桥式吊车时，应采用刚性柱间支撑；当钢柱高度相对于柱距较大或设有吊车时，柱间支撑应分层设置。
2.2.2、作用
它的主要作用是与横向水平支撑共同形成稳定的空间结构体系，提高厂房纵向刚度和稳定性，可承受和传递厂房纵向的各种荷载与作用。
2.3、刚性系杆
布置刚性系杆一般设置在刚架转折处(边柱柱顶、屋脊及多跨刚架的中柱柱顶)，应沿房屋全长设置；当端部横向水平支撑设在端部第二个开间时，在第一个开间的相应位置也应设置刚性系杆。刚性系杆一般采用钢管或型钢。
作用主要有两个方面：①承受山墙传递到屋面上的水平荷载（风载或地震荷载）；②形成一个稳定空间结构体系的重要支撑之一。
3、轻型门式刚架结构设计中需注意的问题
由于轻钢结构自身的特点与普通钢结构有较大区别，设计中应采取一些有针对性的措施，以保证结构的受力性能。已有许多专家、学者和工程技术人员对此问题进行过分析研究，因此，本文仅对一些设计中常出现的问题进行总结。
3.1、应合理设置支撑体系
单榀门式刚架在刚架平面内刚度较大，能有效抵抗水平荷载，但是在刚架平面内刚度则较差，需通过设置支撑来保证纵向水平荷载的传递。支撑设置时需注意将屋面横向水平支撑和柱间支撑布置在同一跨间，以构成稳定的空间结构体系，既可承受和传递房屋纵向的各种荷载和作用，又便于结构的施工和安装。在房屋的各温度区段内，均需设置能独立构成空间稳定结构的支撑体系。屋面横向水平支撑一般布置在温度区段端部第一开间，也可以布置在第二开间，但此时需在第一开间相应于屋面横向水平支撑竖腹杆位置布置刚性系杆。屋面横向水平支撑的竖腹杆需按刚性压杆设计，才能组成几何不变体系。屋面横向水平支撑的节点应与抗风柱布置相协调，将节点布置在抗风柱处，以直接传递抗风柱柱顶反力，避免刚架斜梁受扭。在刚架转折处，如边柱柱顶、屋脊处、多跨房屋中间柱柱顶等位置，需沿房屋纵向全长设置刚性系杆，既可承受和传递纵向水平荷载，还能在安装过程中增加刚架的侧向刚度，保证结构安全。支撑的常见布置见图1。
图1支撑布置
3.2、柱脚
柱脚部分未采用混凝土包裹防护，容易钢材锈蚀而产生安全隐患；柱脚锚栓未采用双螺帽；柱脚与基础顶面二次灌浆未采用灌浆料填实。
3.3、 梁柱节点常见问题有：①摩擦面涂漆；②顶紧接触面积偏小（小于75%）；③边缘最大间隙过大（大于0.8mm）；④高强螺栓丝扣未外露；⑤端板厚度偏小（小于16mm）。上述存在问题可能会导致节点不能有效形成刚性连接而产生安全隐患。
3.4、屋面
为钢结构斜梁、立柱为混凝土排架结构该结构体系与门式刚架不同；由于主钢架斜梁与混凝土柱很难形成刚接，立柱存在水平推力，可能导致结构严重不安全。
3.5、隅撑缺失
主刚架斜梁下翼缘和刚架柱内侧翼缘未设置与檩条或墙梁相连接的隅撑，可能会导致钢梁平面外失稳。钢梁变截面处钢梁在翼缘转折处（变截面处）未设置横向加劲肋；由于该处应力复杂，设置横向加劲肋主要对腹板予以加强。
3.6、锚栓不铅直
锚栓不铅直会严重影响房屋的外观。由于框架柱柱脚的水平度差锚栓又不够铅直经常使柱子安装后东倒西歪不在一条直线上。影响外观的同时还容易造成安全隐患使房屋经不住长时间的考验。最近国对轻钢施工的验收规程进行了讨论许多专家都强调了一种比较严谨的方法。就是在安装锚栓时坚持先将底板用下部调整螺栓调平再用无收缩砂浆二次灌浆填实。这种方法的应用将明显减少锚栓不铅直对房屋构架的影响。25门式刚架的安装。有些刚架在大风时柱子被拔起因此在风荷载较大的地区刚柱受拉时在柱脚更应考虑抗拔构造例如锚栓端部设锚板等。另外预埋地脚螺栓与混凝土短柱边距离过近在刚架吊装时经常不可避免的会人为产生一些侧向外力而将柱顶部混凝土拉碎或拉崩。在预埋螺栓时钢柱侧边螺栓不能过于靠边应与柱边留有足够的距离。同时混凝土短柱要保证达到设计强度后方可组织刚架的吊装工作。另外施工时遗忘抗剪槽的留置和抗剪件的设置柱脚螺栓按承受拉力设计计算时不考虑螺栓承受水平力。若未设置抗剪件所有由侧向风荷载水平地震荷载吊车水平荷载等产生的柱底剪力几乎都由柱脚螺栓承担从而破坏柱脚螺栓。有些工程地脚螺栓位置不准确为了方便刚架吊装就位在现场对地板进行二次打孔汪意切割造成柱脚底板开孔过大使得柱脚固定不牢螺栓最小边距不能满足规范要求。
3.7、模条计算不安全
《冷弯薄壁型钢构件技术规程》中提到有些设计软件并没有考虑到与檀条相关的有效宽度理论。因此在进行设计时不能单纯依赖软件软件没有考虑到的内容要自己考虑。如檀条特有构件应采用有效宽度理论计算强度,这就需要自己熟悉理解规范结合规范和软件做出正确判断后在计算。《规程》封7条规定结构构件的受拉强度应按净截面计算受压强度应按有效截面计算稳定性应按有效截面计算变形和各种稳定系数均可按毛截面计算。而实际设计中常常会忽略掉应用净截面计算强度如果不用净截面进行计算,实际应力将高于计算值。也容易忽略针孔减弱。而当这种减弱达到6%一巧%时就会对对小截面窄翼缘的梁产生较大影响。14钢柱换硷柱。为了节省钢材降低造价肩少数单位在设计门式刚架时将钢筋混凝土柱和轻钢斜梁组成斜梁用竖放式端板与硷柱中的预埋螺栓相连形成刚接。但厂房中符合设计的框架的梁柱不能用刚接只能用铰接。因混凝土是一种脆性的材料抗拉、抗冲切的陛能很差在外力作用下容易出现松动和破坏。在实际施工中采用硷柱加钢梁作成排架是可以的但由于连接不同构件内力不同可能造成工程斜梁过细安全隐患增加可见将刚架的钢柱换成硷柱而钢梁不变是不可以的。
3.8、注意风吸力的影响
轻型门式刚架结构由于采用了轻型屋面材料，自重较轻，当屋面坡度在一定范围时，风荷载的作用方向会向上，即为风吸力。在普通钢结构中，风吸力会抵消部分重力荷载，起有利作用，因而不考虑。但对于轻型门式刚架结构来说，风吸力的大小可能超过屋面结构自重，叠加后产生向上作用的荷载，使结构构件中产生反向内力，如不考虑风吸力，可能导致结构不安全。2.4不得随意改变结构材料和体系部分设计人员在设计门式刚架结构时，根据业主要求或其他考虑，将刚架柱改为钢筋混凝土柱，刚架斜梁仍为钢梁，仍按照门式刚架结构体系进行设计，这样做可能会产生工程事故。因为门式刚架结构中刚架斜梁与刚架柱必须做成刚接，而钢结构斜梁与钢筋混凝土柱较难实现刚接，做出来更接近与排架结构，与刚架结构是完全不同的两种结构体系，这样设计出来的结构可能会严重不安全。
4、结论
①应充分重视支撑系统的设置，合理完善的支撑系统是形成稳定的空间结构体系的重要保证。②应严格按照规范标准精心施工，以消除因细节重视不够而导致工程质量事故的发生。
参考文献：
[1]张亚江.门式钢刚架火灾升降温作用全过程响应分析[D].长安大学,2012.
[2]杨晋,王超.浅析门式钢架结构在池窑拉丝厂中的应用[J].玻璃纤维,2014,03:43-46.
关 键 词：刚架失稳 有侧移失稳 强支撑框架 有侧移框架
中图分类号：TU33+7文献标识码：A 文章编号：
Abstract：Frame instability has two modes, respectively, lateral instability and no lateral instability. Correct understanding of lateral displacement and lateral instability, is the application of member effective length method conditions. At present domestic to frame instability mode comparison across studies, put forward a variety of relevant frame stability concept, especially in the lateral shift problems. This article briefly summarizes the stability of rigid frames in sideway questions related concepts, the lateral displacement and lateral displacement were compared systematically. The full text of the understanding of rigid frame instability have a very good help.
Key words：Frame stability; Lateral instability; Strong support frame; Sway frames
1引言
目前在刚架稳定设计中，国内外应用比较广泛的方法就是构件计算长度法。就是先将作用有荷载的刚架按一阶弹性分析的方法确定内力，再利用按照弹性理论得到的刚架柱的计算长度系数，把柱转化为具有如此计算长度的压弯构件作弯矩作用平面内的稳定计算[3]。显然，在刚架稳定设计中，确定构件的计算长度非常重要，在规范中对有侧移失稳和无侧移失稳采用不同的计算公式，得出的计算长度系数相差很大，那么如何确定刚架失稳是无侧移失稳还是有侧移失稳就显得首当其冲了。本文介绍刚架失稳问题中有关侧移问题的概念解析，清晰明了的阐述刚架侧移问题。
2有侧移失稳和无侧移失稳
2.1 基本概念
刚架稳定分析中一个很重要的问题就是确定刚架的失稳模态，这对于计算刚架的稳定承载力是很重要的。同一个结构在相同的荷载作用下发生不同形式的失稳，其稳定承载力存在巨大差异[1]。
设计工作所用的单层刚架柱计算长度，是以荷载集中于柱顶的对称单跨等截面框架为依据的[2]。我们以单层单跨刚架为例说明刚架的失稳形式。
图1 刚架的失稳形式
图1 (a)所示单跨对称刚架，受两相同的柱顶集中荷载，可能发生图1 (b)所示的对称性变形失稳，也可能发生图1 (c)所示的非对称性失稳。发生对称性失稳时，变形大致呈左右对称形状，刚架节点无侧移但有转角，通常称之为无侧移失稳；发生非对称性失稳时，变形大致呈左右反对称形式，刚架同层节点向同一个方向发生相等侧移并有转角，这种失稳形式称为有侧移失稳。
3有侧移失稳和无侧移失稳的判断
3.1 判断失稳模式的框架分类
目前国内在判断刚架失稳形式时，都是将框架分为无支撑的纯框架和有支撑框架，其中有支撑框架根据抗侧移刚度的大小分为强支撑框架和弱支撑框架[4]。在文献[4]中，框架的定义如下：
纯框架：依靠构件和节点连接的抗弯能力，抵抗侧向荷载的框架。
强支撑框架：在支撑框架中，支撑结构（支撑桁架、剪力墙、电梯井等）抗侧移刚度较大，可将该框架视为无侧移的框架。
弱支撑框架：在支撑框架中，支撑结构抗侧移刚度较弱，不能将该框架视为无侧移的框架。
这样的定义比较模糊，而且没有和刚架稳定联系起来。而在文献[5],[6]中对这种分类给出了直接与稳定相关的定义。其中分类的前提是当内力采用线性弹性分析，采用计算长度法计算框架柱的稳定性时，才采用上述分类。即
(1) 强支撑框架：当框架―支撑结构体系中，支撑的抗侧刚度足够大，使得框架以无侧移的模式失稳时，这个框架称为强支撑框架。
(2) 弱支撑框架是支撑架的抗侧刚度不足以使框架发生无侧移失稳的框架。
(3) 纯框架是未设置任何支撑的框架结构，它的整体失稳是有侧移失稳[6]。
3.2 强支撑框架和弱支撑框架的判断
文献[4]（钢结构设计规范）中5.3.3给出了设计中判断强支撑框架和弱支撑框架的判断公式。内容总结下来就是，当支撑结构的侧移刚度 满足公式
（1）
式中 ， ――第i层层间所有框架柱用无侧移框架和有侧移框架柱计算长度系数算得的轴压杆稳定承载力之和，则为强支撑框架。框架柱的计算长度系数 按规范中的无侧移框架柱的计算长度系数确定。
当支撑结构的侧移刚度 不满足公式（1）的要求时，为弱支撑框架，框架柱的轴压杆稳定系数 按公式（2）计算。
（2）
式中 ， ――分别是框架柱用文献[4]的附录中无侧移框架柱和有侧移框架柱计算长度系数算得的轴心压杆的稳定系数。
上述的判断方法是在实际应用中的简化方法，当考虑到实际结构的支撑体系（剪切型支撑、弯曲型支撑、弯剪型支撑）不同时，强支撑框架的判定准则会产生变化。文献[5],[6]对双重抗侧力体系的框架进行了全面的分析，也给出了更全面的强弱支撑框架的判断准则。
3.3 有侧移失稳的本质
结构（构件）失稳表示其不再能承受附加的水平力或竖向力，代表了其水平抗侧刚度或竖向抗压刚度的丧失（刚度=0）[10]。轴心压杆受压失稳的本质是压力使受压构件的弯曲刚度减小，直至消失的过程[2]。这是稳定分析中一个很重要的概念。那么对于框架有侧移失稳，就是表明框架的抗侧刚度消失。
框架每一层的抗侧刚度可以从结构的线性分析直接得到。例如 是第 层的总剪力， 为这一层的层间位移，得到的层抗侧刚度为
是什么使这个框架层从抗侧刚度 变为等于0？显然是竖向荷载，竖向荷载就像是一种负刚度的因素，抵消了框架的正刚度[6]。怎么得到框架竖向荷载的负刚度呢?
我们从最简单的结构受力情况说起。
图2 竖向荷载的负刚度
如图2(a)所示杆件没有抗侧刚度，作用了压力P之后，因为竖向荷载是负刚度，杆件很快就会垮掉（几何可变）。必须给以侧向支撑才能保持稳定（图2(b)）[10]。侧向支撑的刚度 时才能使杆件稳定。反过来可以推论：P的负刚度为 。侧移失稳时
即负刚度+抗侧刚度=0.
对于悬臂柱，临界荷载为 ，当作用的竖向荷载 时，抗侧刚度 ，记 为P的等效负刚度，要求 得到 。参照 的形式可以假定：
得到 ，此时。
再对如图2(c)的柱上下端均为弹性转动约束的情况，可以推导出 式中 在1.0～1.216之间变化，绝大多数在1.1～1.16之间变化，偏安全可以取 [10]。
应用到多层多跨框架中，文献[6]给出了说明。根据规范查表得到框架柱的计算长度系数，求得各柱子的临界荷载 之后，从而得到竖向荷载的等效负刚度，即
（3）
因此框架有侧移失稳时
（4）
式中， 即层间抗侧刚度， 是第 层的总剪力， 为这一层的层间位移，通过线性分析可以得到。 是这一层的第 个柱的轴力； ，这个系数变化非常小，从工程实际的角度来看，取1.1的情况下，得到的临界荷载最大值误差为10%，如果换算到计算长度系数，则最大的误差只是5%[6]。
这样得到的公式（4）有非常重要的实际应用价值，在帮助我们理解框架爱有侧移失稳本质的基础上，能解决框架中各柱子轴力分布不均时的临界荷载及计算长度，也能分析框架各层的稳定性。
4有侧移框架和无侧移框架
文献[3]中在4.1节中提到：按规定，对于有支撑的刚架，当其抗侧移的刚度大于或等于同类无支撑刚架抗侧移刚度的5倍时，方认为支撑系统有效，否则仍按无支撑刚架计算其稳定性。但又在4.9节中抛弃了这种说法，采用了文献[4]的规定。这里面涉及到一个概念性的问题，就是有侧移框架和无侧移框架到底指的是什么？它们与框架有侧移失稳和无侧移失稳有什么区别和联系？
4.1 有侧移框架和无侧移框架的概念解析
《钢结构设计规范》(GBJ17-88) [7] 第5.2.2条最末尾有这样一个注释：无侧移框架系指框架中设有支撑架、剪力墙、电梯井等支撑结构，且其抗侧移刚度等于和大于框架本身抗侧移刚度的5倍者。有侧移结构系指框架中未设上述支撑者，或支撑结构的抗侧移刚度小于框架本身抗侧移刚度的5倍者。
这样的概念让人困惑。因为稍有结构常识的人都清楚的知道，所有的结构及框架-支撑结构中的框架在水平风力或地震力作用下，都会产生侧移。那么文献[7]中的分类又是什么意思呢，或者具有什么用途呢？
实际上，文献[7]中的准则是对国外规范误解的结果。5倍关系最早由欧洲钢结构协会于1977年提出，提出5倍关系的最早本意是对支撑部分和框架部分分担水平力的比例进行界定，当支撑抗侧刚度大于纯框架抗侧刚度的5倍时，框架分担的水平力可以忽略不计，框架因不承担水平力而无侧移，并不是框架发生无侧移失稳[8]。
那么，对于有侧移框架和无侧移框架的定义，其实是针对双重抗侧力结构体系中的框架，根据其水平力的分担比例来划分的。
(1) 在双重抗侧力结构中，框架承受的总水平力小于等于总剪力的20％，则可以以足够的精确度假设所有的水平力都由支撑架（剪力墙）承受，框架本身不承受水平力，从而这个框架可以看作无侧移框架。
(2) 不满足上述规定的框架―支撑结构体系中的框架，是有侧移框架。
这样的区分，在没有计算机的时代，可以带来计算上的简化，在计算机时代，实用上已经没有必要。但是仍然可以根据这个分类，对结构的受力特性有一个初步的总体上的了解：有侧移框架是要承担水平力的，而无侧移框架依靠其他刚度更大的子结构来承担水平力[6]。
4.2 两种框架分类的区别
有侧移框架和无侧移框架的区分，不涉及到框架的稳定性计算，只是通过了解建筑物各子结构在承受水平力上的相对比例，对框架进行一个分类。在框架分担的水平力小到一定程度时可以进行简化的力学分析。
强支撑框架和弱支撑框架的区分是用于判断双重抗侧力结构中框架部分的失稳模式的。根据框架结构是发生有侧移失稳还是无侧移失稳，或者介于两者之间，选择和计算对应的框架柱的计算长度及承载力。
5结语
本文从整体上对刚架稳定中侧移问题进行了阐述，据此可以更好地学习刚架稳定内容，理解钢结构稳定性设计的有关规定，更准确地选择钢结构稳定计算的图表或公式。
参考文献：
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[2] 陈绍蕃，顾强.钢结构上册：钢结构基础(第二版)[M].北京:中国建筑工业出版社,2007.
[3] 陈骥.钢结构稳定理论与设计（第三版）[M].北京:科学出版社,2006.
[4] 钢结构设计规范（GB50017-2003）[S].北京,2003.
[5] 童根树.钢结构平面内稳定[M].北京:中国建筑工业出版社,2005.
[6] 童根树.钢结构设计方法[M].北京:中国建筑工业出版社,2007.
[7] 钢结构设计规范（GBJ17-88）[S].北京,1989.
[8] 季渊.多高层框架-支撑结构的弹塑性稳定分析及其支撑研究[D].浙江大学博士学位论文，2003.
[9] 陈绍蕃.钢结构稳定设计指南[M].北京：中国建筑工业出版社,1996.
关键词：框架一核心筒；超限高层；设计
现代城市用地的紧张加快了高层建筑的应用与推广。在现代城市改建、扩建过程中，高层建筑已经成为我国城市建筑设计中首选技术方式。在高层建筑的设计过程中，框架一核心筒结构是较为常用的结构形式。通过框架一核心筒结构的应用提高高层建筑的设计高度，实现高层建筑结构稳定性、安全性、抗震性等性能目标。为了更好的发挥框架一核心筒结构优势、促进我国城市用地使用率的提高，笔者从自身的设计经验出发，以相关文献的收集、整理与分析为重点，分析和论述了框架一核心筒结构在高层建筑的应用要点等问题。
一、框架一核心筒结构技术特点分析
框架一核心筒结构是利用楼梯建筑内的电梯井道、通风井、公共卫生间等构建中央核心筒，同时采用框架形成框架核心简结构。这一结构形式有利于结构的受力、以此提高了楼体结构的抗震性。框架一核心筒结构是目前国际超高层建筑中采用的主流结构形式，而且该结构还能够提高楼体内部的空间、提高空间利用率。框架一核心筒结构的应用利用了核心筒的抗侧向刚度以提高楼体的抗震性能。框架结构更多的承担竖向荷载与少部分水平荷载。框架一核心筒的结构优势在现代超限高层设计中有着重要的应用，这一结构能够利用自身优势在楼层增加的过程中减少框架水平荷载的承担比重，实现建筑使用面积的增加，提高城市土地利用率、提高建筑工程建设投资效益。框架一核心筒结构的优势使得其在现代超限高层建筑中有着极为重要的应用，是目前超高层建筑设计的主流结构形式。
二、框架一核心筒结构在超限高层设计中的应用
1针对现代超限高层设计抗震性能的框架一核心筒结构设计
超限高层框架一核心筒结构中的核心筒结构承担着水平测力抵抗的功能，框架结构承担着竖向荷载与少量水平荷载。在进行超限高层设计过程中，需要考虑核心筒结构与框架结构的不同功能。通过注重铰接节点使核心筒与框架结构间的抗侧力刚度比得到合理分配。避免受力分配不均影响整地抗侧向刚度，提高楼体的抗震性能。在这一设计过程中需要特别注意核心筒刚度与框架结构刚度分配的比例，避免核心筒刚度过度增强导致强震情况下混凝土墙体的开裂。通过科学分配刚度以及相关的计算提高超限高层设计的抗震性能。
在国际上框架一核心筒结构应用中，有一部分国家认为这一结构不适于地震区的高层建筑应用。在对相关资料的收集与整理中可以看出，地震中倒塌建筑多是过度强化核心筒强度，造成框架结构与核心筒结构间刚度分配不合理而造成框架结构裂缝，进而导致框架结构稳定性与抗震能力的降低，导致倒塌事件的发生。而日本本土这一结构应用中，采取了严格的审批制度。其也是针对框架一核心筒结构强震抵抗能力而出台的政策。在我国强震地带的超限高层设计中应谨慎使用这一结构。针对建筑物所在地的地质结构进行框架一核心筒结构的应用，保障建筑物的使用安全。
在我国的抗震设计中，多数地区强制提高抗震等级。这就造成了建筑工程投资建设中经济性不高的问题。而框架一核心筒结构的应用能够从自身结构特点出发，提高工程建设的投资经济性。在实际的应用中，框架结构多采用钢架柱密柱方案，以钢筋混凝土核心筒及钢框架密柱筒中筒结构提高建筑物的抗侧向刚度、有效减少混凝土墙地压应力。通过科学的设计以及多种方式的运用实现超限高层建筑的抗震性能强化，保障建筑物的结构稳定性与抗震性。同时利用框架一核心筒结构优势提高工程建设投资经济性，促进我国建筑行业的健康发展。
2超限高层设计中风荷载与结构设计的分析
超限高层建筑的设计中还要针对建筑物的风荷载水平作用进行分析、计算与论证。利用框架一核心筒混凝土剪力墙结构使结构整体能够在风荷载作用下有效控制建筑物在风荷载下的受力，减少层间位移。针对超限高层风荷载需求进行框架一核心筒结构应力计算，以此保障超限高层建筑物的稳定性。针对超限高层在风荷载作用下的侧向变形、振动等分析风压、风压高度变化系数、风荷载题型系数与风振系数。针对框架一核心筒的结构进行计算，以此实现超限高层抗侧向变形能力的提高。在这一计算过程中还要考虑抗侧向形变与抗震性能需求间的平衡，科学分配框架与核心筒的刚度、应力，以此实现科学的超限高层设计。
三、以框架一核心筒结构设计要点为指导进行超限高层设计
在现代超限高层框架一核心筒结构设计中，设计人员应针对核心简设计、框架设计、框架梁支撑设计、楼盖设计、框架剪力墙等设计工作规范、要求进行相应的设计工作。在核心筒设计中首先确保核心筒应贯通全高。而且，对于超限高层应确保筒体宽度大于全高的1/12。同时注重剪力墙结构的应用。在设计过程中需要针对核心筒设计要求对相关设计要点、连梁等进行计算与设计，确保超限高层的结构稳定性。在框架结构设计中需要注重控制结构的周期与位移，利用墙加大量等方式增强结构抗侧刚度。针对超限高层结构需求进行框架结构设计。另外，超限高层框架一核心筒设计中还应对框架梁支撑条件进行确定。沿梁轴线方向有墙时刚接。核心筒外墙厚度大于0.4Lae（且内侧楼板不开洞，刚接。梁支撑处有柱，刚接。不满足以上条件的梁，铰接。通过设计工作的针对性确保超限高层结构等稳定性、确保超限高层框架一核心筒结构的安全性。
除注重上述规范、要点与设计过程中遵循的基本原则外，超限高层设计过程中还要针对框架一核心筒结构在超限高层应用中楼盖设计要求进行设计。在楼盖设计中应注重核心筒外缘楼板不能开洞口、核心筒内部楼板，厚度≥120mm，双层双向配筋。楼面梁不宜支承在核心筒的连梁上。通过针对框架一核心筒结构特点以及超限高层需求进行超限高层框架一核心筒结构的设计与应用，促进我国城市土地利用率的提高。另外，为了保障超限高层结构的抗震性能，结构设计过程中还需要针对抗震等级要求进行框架剪力墙结构设计与计算，保障超限高层结构的抗震性能。
关键词：铁路；刚架式棚洞； 危岩落石；边坡；荷载结构法
Pick to: in the six lines within a certain tunnel, outer wall basement strata greater difference between hard and soft, half cutting lateral topographic characteristics of narrow, rigid frame shed hole structure is an effective engineering measures to solve this problem, the rigid frame tents are used ZhuangBanQiang and hole wall, the pile structure, roof beam mainly adopts prefabricated type "T" beam. The structure calculation model used for Ming hole design load - load model structure, the structure can effectively eliminate the inlet and outlet of the existing railway along the mountain road section of tunnel, a small amount of landslide or dangerous rock falling rocks of upward slope in diseases.
Key words: railway; The rigid frame tents hole; Dangerous rock falling rocks. Slope; Load structure method
中图分类号：TB482.2文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)
0引言
既有铁路沿河傍山路段隧道进、出口边、仰坡出现的少量塌方或危岩落石病害现象十分普遍。棚洞结构型式可最大限度地适应原始地形,减少运营期间地质灾害的发生,保护自然生态环境和铁路运营安全。针对内六线某隧道出口边、仰坡有危岩落石，并且内、外墙基底地层软硬差别较大、半路堑外侧地形狭窄的特点，刚架式棚洞结构是解决这一问题的有效措施，刚架式棚洞内墙采用桩板墙，外墙采用桩柱式结构，顶梁主要采用预制“T”型梁。本文将从以下1、2、3三方面进行论述。
1刚架式棚洞设计思路及受力分析
1.1 刚架式棚洞结构及其计算模型分析
刚架式棚洞由纵梁、立柱和顶横梁等构件构成空间结构。理论计算可将刚架分成由纵梁与立柱组成的平面纵向刚架以及由顶横梁与立柱组成的平面横向刚架（见图1）分别进行计算。纵向和横向刚架根据立柱基础埋置深度分为单层或双层刚架。单立柱基础埋深在路基面以下超过3m时，立柱之间及立柱与内墙之间应设置纵撑与横撑，刚架设为双层。本项目根据地质、地形条件采用双层刚架。
刚架式棚洞结构设计中所采用的结构计算模型沿用了明洞设计荷载的计算方法,当基底围岩对构件变形有约束作用时，亦考虑弹性反力的影响。
图1纵、横向刚架示意图
1.2 设计思路
刚架式棚洞的结构形式和构件截面尺寸，应根据地形、地质和荷载等情况，经结构验算确定。刚架式棚洞的内墙受力情况类似挡土墙的构件，按容许应力法计算其强度和稳定性，其余构件按概率极限状态法计算其强度和抗裂要求，刚架式棚洞桩基按《铁路桥涵设计规范》（TB 10002.1-2005）有关规定办理，该结构为静不定结构，应考虑混凝土收缩和温度变化的影响。
针对内六线某隧道进出口段的地形地质、地貌、植被情况，结合铁路建设规模及标准，本设计采用刚架式棚洞结构型式，线路内侧设置桩板墙（靠山侧），桩外侧挂挡土板，桩顶纵向设置纵梁，桩中部设置横撑与外墙桩顶相连形成整体；线路外侧设置桩柱式结构，柱顶设置纵梁，外墙桩顶部设置纵撑将外墙间桩相互连接，使外墙桩柱形成整体；内、外墙纵梁顶之间设置横顶梁，横顶梁与内外墙纵梁整体浇注，同步施工,以增强内外墙刚架的整体刚度和稳定性，“T”型顶梁提前预制，安装在横顶梁与内外侧纵梁顶之间。
1.3力学行为分析
刚架式棚洞设计荷载主要考虑结构自重、内墙背主动土压力、顶部回填土石（含规定的塌方储备）重力及其主动土压力、混凝土收缩力，附加荷载为温度引起的应力。
混凝土收缩徐变：棚洞内外侧纵梁及横顶梁采用现浇施作，根据《铁路桥涵设计基本规范》，按整体灌注的钢筋混凝土考虑，相当于降低温度15℃。
纵向刚架主要荷载包括顶梁传来的竖直土压力（恒载）与塌方荷载（活载），结构自重与混凝土收缩力。竖向土压力为顶梁上部实际填土时支座反力换算的均布荷载，满布与纵梁上。顶梁上塌方产生的支座反力换算的均布荷载按顶梁上部设计填土和实际填土两种情况的支座反力的差值。计算时不计塌方的冲击力，并假定顶梁上塌方产生的支座反力换算的均布荷载按约1/4跨度分布以计算所产生之最大内力。
2刚架式棚洞结构的荷载计算方法
2.1 相关力学参数设定
隧道计算采用荷载结构模型，结合有限元分析软件，除考虑垂直土压力和侧向土压力外，对于埋入土体的构件单元用弹簧（只能受压）模拟结构变形的约束作用产生的形变压力。应用荷载组合效应，考虑结构荷载的最不利组合，及所受各类荷载同时存在的可能性，分别组合为标准组合与基本组合两类，荷载组合系数按参考文献[4]取值。
棚洞内外墙纵向刚架及横向刚架按空间超静定结构进行内力计算，并对纵横撑、外墙桩柱、内外侧纵梁、横顶梁按偏心受压构件进行检算。内侧桩板墙桩按下部锚入地层一定深度的悬臂弹性地基梁计算；挡土板按简支梁计算，其所受土压力按库仑主动土压力计算，荷载分布宽度按板的计算跨度计算，荷载取最下块挡土板的土压力，将有关力学参数如表1:
表1材料物理力学参数
2.2 荷载计算
目前棚洞结构设计中主要考虑结构自重、内墙背主动土压力、顶部回填土石（含规定的塌方储备）重力及其主动土压力、砼收缩力。附加荷载为温度引起的应力，荷载计算沿用了明洞设计荷载的计算方法[6]。
2.2.1 刚架顶部竖向土压力： （1）
式中： ——围岩垂直压力（KPa）
——围岩重度（KN/m3）
——隧道埋深，指隧道顶至地面的距离（m）
2.2.2 侧向土压力： （2）
式中： ——任意点处侧压力（KPa）
——墙背回填土石重度（KN/m3）
——侧压力的计算土柱高（m）
——侧压力系数
填土坡面向上倾斜： （3）
（4）
式中：——设计填土面坡度角（°）
——墙背回填土石计算摩擦角（°）
——拱背回填土石重度（KN/m3）
——墙背回填土石重度（KN/m3）
2.2.3 侧向集中力：
（5）
式中：——主动土压力（KN/m）
——填土内摩擦角（°）
——墙后填土重度（KN/m3）
——墙高（m）
2.2.4 纵横向刚架的温度收缩力：
（KN）可化为相当温度变化所引起的应力，用降低温度的方法计算。
（1）（6）
式中：——刚架材料的弹性模量（KPa）
——温度变化值（℃）；
——材料的线膨胀系数。
3刚架式棚洞荷载-结构模型的建立
3.1 边界条件设置
荷载结构模型中，分析的对象是整体棚洞结构。建模时将棚洞结构离散为有限个梁单元构件，并将弹性支撑以铰接的方式连接内外侧桩、纵横撑与岩体之间，弹性支撑采用弹簧单元，它们不承受弯矩，只有受压方向的轴力，桩的弹性支撑沿棚洞结构轴线的x（+）、x（-）、y（+）、y（-）方向设置，纵、横撑的弹性支撑沿棚洞结构轴线的法向方向设置。刚架式棚洞结构的“荷载结构”计算模型如图1。
3.2 棚洞结构的计算模型
3.2.1计算原则与方法
(1)根据参考文献[1][2]对结构进行检算，裂缝宽度不大于0.2mm。
(2)作用于棚洞上的填土荷载（土石容重r、计算内摩擦角）。实际填土坡线和设计填土坡线间的坍方体（以下简称坍方体）均按活载计算，不考虑坍方体的冲击力影响。
(3)棚洞“T”型顶梁按简支梁计算，其回填土坡率采用1:3工况模拟计算。
(4)棚洞内外墙纵向刚架及横向刚架按空间超静定结构进行内力计算，并对纵横撑、外墙桩柱、内外侧纵梁、横顶梁按偏心受压构件进行检算。
(5)内侧桩板墙桩按下部锚入地层一定深度的悬臂弹性地基梁计算，挡土板按简支梁计算，其所受土压力按库仑主动土压力计算，荷载分布宽度按板的计算跨度计算，荷载取最下块挡土板的土压力。
3.2.2计算模型
结合1.2力学行为分析，为了快捷方便设计，应用结构分析软件，采用荷载结构模型、空间杆系有限元位移法，建立三维模型（见图2），
图2刚架式棚洞模型
3.3 计算结果分析
棚洞设计遵循安全、经济、合理的原则。在遵守设计规范的同时，以工程类比法为主进行设计，采用有限元程序分析验算，确保安全经济。结合表1的相关数据，按照2.2中的相关公式计算出棚洞结构所受的外部荷载，将其分解为水平和竖直方向作用在棚洞结构各构件单元上上，计算结果如图3、4所示。
图3刚架式棚洞弯矩图（X、Y、Z）
图4刚架式棚洞轴力、剪力图（X、Y、Z）
根据数值计算结果，找出棚洞结构各构件单元最不利组合位置，查出相应位置的弯矩、轴力、剪力，根据组合效应，采用概率极限状态法对各构件进行正截面承载能力验算、斜截面承载力验算以及裂缝验算，该模型的结构内力及其相应的结构验算结果和配筋见表2。
表2刚架式棚洞配筋验算结果表
3.4 结构设计及实施
（1）钢筋混凝土采用线弹性模型，棚洞内外墙纵向刚架及横向刚架按空间超静定结构进行内力计算。
(2) 刚架式棚洞“T”型顶梁按纯弯构件验算，根据最不利内力计算值，验算构件的正截面承载力、斜正截面承载力及裂缝。
(3) 刚架式棚洞的内外侧桩、立柱、顶横梁、纵横撑、内外侧纵梁均按偏心受压构件验算, 根据各构件最不利内力计算值，验算构件的正截面承载力、斜正截面承载力及裂缝。
4结论
通过以上分析可得出以下结论
（1）通过对刚架式棚洞结构内力状况进行分析后发现，刚架式棚洞结构顶横梁与内外侧纵梁交界处，以及横撑与内外侧桩柱连接处为最危险截面，在设计时要着重考虑以上各处的受力及配筋情况。另外，在设计时尽量将横撑埋入地面以下一定深度，增大轨面与横撑间的空间距离（土层厚度），减小列车动荷载对横撑的反复作用。
（2）由立柱、纵梁和顶横梁，并通过横向拉杆与内墙连接组成立体空间刚架结构。当立柱基础埋于路基面以下超过3m时，尚须设置立柱纵横撑。立柱基础基础易埋置于岩层风化线以下，同一榀刚架立柱基础应置于同一类型或地层弹性抗力接近的岩层上。
参考文献：
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[6]铁道第二勘察设计院. 铁路工程设计技术手册·隧道[K]. 北京:中国铁道出版社, 1995年.
[7]王鹏. 山区高速公路棚洞结构优化研究[D]. 北京: 北京交通大学, 2008年5月.
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the mechanical behavior analysis and structural design based on the load structure method
liubaolin
（China Railway Eryuan Engineering Group Co.Ltd.，chongqing 400023）
Abstract: The frame-type shed tunnel is an effective engineering meature to tackle the problem of the outlet of a certain tunnel at Neijiang-Liupanshui Railway which is characterized with the soft basal formation roadbed of the internal and external wall, and the narrow landform of the halfway cutting. The sheet pile wall and pile structure is used respectively for the internal and external wall of the frame-type shed tunnel. And T-pipe beam is mainly employed for the top beam structure. The hole design load model is applied in the calculation of the structure.It can effectively eliminate the dangers of landslides and the stone falling of the inlets,outlets and the slopes along both the waterfront road section of the existing railway mountain.
[关键词]刚架 用钢量 容许长细比 挠度容许值 活荷载不利布置
中图分类号：TU391 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）18-0309-01
0 引言
目前，单层钢结构厂房多采用刚架体系，根据其结构特点，可按规则结构采用平面模型进行计算，当采用由中国建筑科学研究院PKPM CAD工程部编制的钢结构分析与设计软件STS中的框排架平面模型计算刚架时，需要结构设计人员根据相关规范的规定和结构的具体情况输入一些控制参数，这些参数取值的不同，会对计算结果产生很大影响，导致增加不必要的钢材量而造成浪费，为优化设计，减少刚架用钢量，现对部分控制参数的取值做如下探讨。
1 设计规范的选择
设计人员应根据结构类型选择相应的规范进行验算，对单层钢结构厂房一般应选择《钢结构设计规范》GB 50017―2003（以下简称《钢规》），对符合《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》CECS 102：2002（以下简称《门规》）的单层轻型钢结构厂房可选择《门规》，当然，也可按《钢规》进行验算，因为按《钢规》第1.0.2条的规定，它适应于工业与民用房屋和一般构筑物，对非冷弯薄壁型钢结构的普通钢结构均可按该规范进行验算。作为国家强制性标准的《钢规》与协会推荐性标准《门规》相比，《钢规》对结构、构件及板件的要求一般要偏严，自然会导致用钢量的增加，至于增加比例会因工程具体情况的不同有较大差异。通过对多项实际工程中刚架的计算，对符合《门规》规定的单层轻型钢结构厂房按《门规》验算与按《钢规》验算相比，对Q235钢减少10%左右，对Q345钢减少15%左右。此外，在抗震设防区采用《门规》进行验算的单层轻型钢结构厂房，按《建筑抗震设计规范》GB 50011―2001（以下简称《抗规》）第9.2.1条的规定，可不必遵循其相关规定，所以用钢量还会有一定减少。
2 受压构件容许长细比的取值
按《钢规》第5.3.8条的规定，受压构件的容许长细比为150，与钢材的牌号无关。但按《抗规》第1.0.2条（强条）的规定，在抗震设防烈度为6度及以上地区的建筑，必须进行抗震设计，其中包括计算和构造，按《抗规》第9.2.11条的规定，长细比限值为，其中为钢材的屈服强度，对Q235钢取120，对Q345钢取99。显然，如果严格执行《抗规》对单层钢结构厂房抗震构造措施的规定，刚架柱用钢梁量会大幅增加，主要发生在截面为H形的实腹柱段，其弱轴方向为刚架的平面外，平面外的长细比易成为截面设计的瓶颈，导致强度不能充分发挥，对Q345钢就更为明显，以致其高强度的优势不能发挥。为优化设计，降低刚架的用钢量，现根据结构的自身特点，灵活运用《抗规》提高结构抗震能力的精神，对其规定的长细比限值予以放宽，对Q235钢取150，对Q345钢取120，主要是考虑到以下原因：《抗规》对单层钢结构厂房抗震构造措施的规定主要是针对重型屋盖的，按其第9.2.1条的规定，不适用于单层轻型钢结构厂房，因对“轻型”的概念难以界定，但对采用轻型屋盖的刚架，至少在一定程度上具备“轻型”的结构特性。此外，因其屋盖重力荷载代表值较小，在作用效应的组合中，对8度（0.20g）及以下抗震设防区，水平地震作用效应参与的组合一般不控制，按《门规》第3.1.4条的规定，可不必遵循《抗规》的构造措施。采用适当放宽的长细比限值计算刚架与严格执行《抗规》长细比限值相比，刚架柱的用钢量会有所减少，减少比例会因工程具体情况的不同有较大差异，通过对多项实际工程中刚架的计算，对Q235钢减少5%左右，对Q345钢减少8%左右。
3 梁挠度容许值的取值
按《钢规》附录A第A.1.1条的规定，刚架梁挠度容许值[vT]为L/400，L为梁的跨度。因刚架梁的跨度一般较大，如果严格按该限值控制，挠度往往成为梁截面设计的瓶颈，钢材的强度不能充分发挥，以致梁的用钢量有明显增加。对Q345钢就更为明显，因为钢材的强度并不提高梁的抗弯刚度，以致高强优势不能发挥，为优化设计，降低刚架梁的用钢量，对该限值予以放宽取L/300，主要是考虑到以下因素：因刚架梁支承的为轻型屋面，可借鉴《门规》对刚架梁挠度的限值，按其第3.4.2条的规定取L/180，但考虑到刚架多设置重级工作制的吊车，对屋盖刚度要求较高，而未直接采用该限值。此外，在我们近几年的多项实际工程中，刚架梁的挠度限值均采用了L/300，至今均未发现问题。至于限值L/300能否继续放宽，还需要今后做大量的实践和论证工作。刚架梁挠度限值取L/300计算刚架与取L/400相比，刚架梁的用钢量会有大幅减少，减少比例会因工程具体情况的不同有较大差异，通过对多项实际工程中刚架的计算，对Q235钢减少10%左右，对Q345钢减少15%左右。需要注意的是，对设置电动葫芦的刚架梁，为避免因梁的挠度过大影响葫芦的正常使用，应严格控制梁的挠度，限值取L/400。
4 是否考虑活荷载不利布置
是否考虑活荷载的不利布置是设计人员根据工程具体情况做结构内力分析时是否要考虑的问题，相关规范对此未做规定。工程实例表明，是否考虑活荷载的不利布置，对多跨（两跨及以上）刚架内力和变形的计算结构影响较大，尤其是梁的弯矩和挠度，而挠度往往是梁截面设计的瓶颈，以致梁的用钢量会有较大幅度的增加，设计人员对此应慎重。对一般刚架，活荷载主要是指屋面可变荷载，包括屋面活荷载和雪荷载，对屋面活荷载，考虑到轻钢屋面的施工或维修荷载较小，且不会大面积出现，因而不利布置的概率极小，可不考虑活荷载的不利布置；对雪荷载，按《荷规》第6.2.2条的规定，也可不考虑活荷载的不利布置。对设置电动葫芦的刚架，情况较为复杂，葫芦荷载可按集中活荷载考虑，对多跨刚架，多台吊车在同一榀刚架检修的概率极小，可仅考虑一台葫芦荷载的不利布置；考虑到吊车与屋面在同一榀刚架同时检修的概率极小，葫芦荷载与屋面活荷载可不组合，但葫芦荷载应与雪荷载组合，此时应乘以组合值系数。不考虑活荷载的不利布置计算刚架与考虑相比，刚架梁的用钢量会有大幅减少，减少比例会因工程具体情况的不同有较大差异，通过对几项实际工程中刚架的计算，对Q235钢减少10%左右，对Q345钢减少15%左右。
5 结语
采用STS计算刚架时，在保证安全和正常使用的前提下，为优化设计，减少刚架的用钢量，对上述控制参数的取值提供了建议，并根据相关规范和刚架的自身特点做了大量论证。此外，还通过多项工程实践，证明参数建议值的可行性，并通过对比给出了减少用钢量指标，这些参数建议值可供结构设计人员参考和探讨。
参考文献
Key words: tall building；structure design；control parameter
摘要：随着我国高层建筑技术的迅速发展，高层建筑已经成为城市空间中不可缺少的元素，成为城市的一道亮丽风景。如何设计出舒适、安全同时又符合人们精神生活要求，且经济实用的建筑现已成为设计师们要首先解决的问题。本现就高层建筑结构设计问题进行一些探讨，希望能对我们以后的工作产生帮助，使设计水准更上一层楼。 关键词：高层建筑结构设计控制参数
中图分类号：[TU208.3] 文献标识码： A文章编号：2095-2104（2012）
1 高层建筑结构设计原理 当前，我国的高层建筑结构设计多以追求建筑形象的新、奇、特为目标，每栋高层都想表现自己，突出自我。而这样的结果只能使整个城市显得纷繁无序、生硬，建筑个体外部体量失衡，缺乏亲近感，拒人于千里之外，造成这种现象的主要原因是缺乏对高层建筑结构尺度的认真仔细推敲。高层建筑结构设计的尺度的确难以把握，因它不同于日常生活用品。其主要原因有：一是高层建筑物的体量巨大，远远超出人的尺度，二是高层建筑物不同于日常用品，在建筑中有很多要素不是单纯根据功能这一方面的因素来决定它们的大小和尺寸的。
2高层建筑结构体系简介
目前，高层建筑基本上都是采用钢筋混凝土结构，其结构体系有框架结构、剪力墙结构、框架剪力墙结构等，其中在高层住宅建筑中剪力墙结构和框架剪力墙结构使用较多。
2.1 剪力墙结构
剪力墙结构是用钢筋混凝土墙板来代替框架结构中的梁柱，作为竖向承重和抵抗侧力的结构，这种用钢筋混凝土墙板来承受竖向和水平力的结构称为剪力墙结构。该结构通常采用平面布置形式，由于剪力墙受竖向荷载和水平荷载共同作用，剪力墙应双向或多向布置。由于该结构全部由剪力墙组成，其刚度比框架剪力墙结构更好，常用于 40 层以下的高层住宅建筑等。该结构高宽比不宜大于6，其高度应考虑抗震要求。
2.2 框架剪力墙结构
框架剪力墙结构是由框架和剪力墙组合而成的结构体系。其中剪力墙承受绝大部分水平荷载，框架承受竖向荷载，两者共同受力，合理分工。剪力墙应均匀布置在建筑物的周边、电梯间、平面形状变化较大和竖向荷载较大等部位。由于该结构以框架结构为主，剪力墙为辅助，因此，该结构体系适用于 25 层以下的建筑，最高不宜大于 30 层。
3高层建筑各部位设计要点
3.1梁柱受力主筋位置的设计 在以下两种情况下，框架柱的受力主筋和框架梁的受力主筋位置发生矛盾：（1）框架梁的截面宽度等于框架柱的边长。（2）框架梁的一边和框架柱重合。
3.1.1节点设计原则：框架结构设计的原则是“强剪弱弯、强柱弱梁”，首先保证框架受力主筋的位置。 3.1.2解决方法：（1）框架梁主筋在框架柱内侧通过。（2）为保证框架梁的截面尺寸，在框架梁靠近柱侧四角增加4根钢筋作为架立钢筋。
3.2墙梁节点钢筋设计
在框架、剪力墙结构中，框架梁或者次梁直接搁置在核心筒体暗梁或过梁上，如果框架梁的截面和暗梁和过梁的截面高度相等，就造成框架梁主筋和核心筒暗梁或过梁主筋位置互相矛盾。
3.2.1节点设计的原则。根据固定端框架梁的弯距形式，框架梁在支座位置上铁受拉，下铁受压；墙体暗梁或过梁受扭，尽量保证暗梁或连梁箍筋的完整性。
3.2.2解决方法：（1）过梁下铁设置不超过六根主筋分为两排布置，框架梁下铁布置在过梁下铁第一排和第二排钢筋之间且框架梁的接头位置全部位于支座附近，接头按照50%的比例错开。（2）框架梁上铁直接搁置在过梁上铁上，保证框架梁主筋的锚固长度满足规范要求。根据GB50204-2000规范中规定，过梁的箍筋尺寸取负误差，框架梁箍筋的尺寸取正误差，从而保证过梁和框架梁保护层厚度。（3）将过梁或暗梁截面降低或减小5cm，框架梁上铁直接锚固在过梁上，保证框架梁及楼板钢筋的保护层的厚度。 3.3主梁论文秘籍网
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和次梁节点注意的问题 在框架剪力墙结构中，主梁和次梁的节点非常重要，主次梁钢筋的设计位置就成为我们关注的焦点。根据常规做法，次梁上铁钢筋在主梁钢筋之上，板筋在次梁主筋之上，如果主次梁节点钢筋设计不合理，就会造成板筋或次梁上铁钢筋保护层厚度过小，不利于结构的抗震。 3.4高层建筑结构的防火设计
高层建筑的防火设计，必须遵循“预防为主，防消结合”的消防工作方针，针对高层建筑发生火灾的特点，立足自防自救，采用可靠的防火措施，做到安全适用、技术先进、经济合理。
4高层建筑结构设计的控制参数
高层建筑结构设计中各控制参数的选取直接影响结构的安全性、合理性等。因此。合理的选取各控制参数，有助于提高结构整体控制的效率，也有助于使结构设计更加安全、经济合理。
4.1 轴压比：限制结构的轴压比，以保证结构的延性要求。当不满足规范要求时可以通过增大该墙、柱截面或提高该楼层墙、柱混凝土强度的办法调整。
4.2 剪重比：限制各楼层的最小水平地震剪力，确保周期较长的结构的安全。当偏小且与规范限值相差较大时，可通过增强竖向构件，加强墙、柱等竖向构件的刚度的办法调整。 4.3 刚重比：规范上限主要用于确定重力荷载在水平作用位移效应引起的二阶效应是否可以忽略不计。当不满足规范下限要求时，可以通过调整增强竖向构件，加强墙、柱等竖向构件的刚度的办法调整。
4.4 层间位移角：限制结构在正常使用条件下的水平位移，确保高层结构应具备的刚度，避免产生过大的位移而影响结构的承载力、稳定性和使用要求。当不满足规范要求时，只能通过调整增强竖向构件，加强墙、柱等竖向构件的刚度的办法调整。
4.5 层间位移比：限制结构平面布置的不规则性，以避免产生过大的偏心而导致结构产生较大的扭转效应。当不满足规范要求时，可以改变结构平面布置，减小结构刚心与质心的偏心距达到规范要求。
4.6 周期比：限制结构的抗扭刚度不能太弱，使结构具有必要的抗扭刚度，减小扭转对结构产生的不利影响。当不满足规范要求时，只能通过调整改变结构布置，提高结构的抗扭刚度。
4.7 刚度比：主要为限制结构竖向布置的不规则性，避免结构刚度沿竖向突变，形成薄弱层。当不满足规范要求时，可以适当加强本层墙、柱和梁的刚度，或适当削弱上部相关楼层墙、柱和梁的刚度以满足要求。
5以框架为例概述设计参数的选择
5.1框架计算简图的处理
5.1.1无地下室的框架结构
为了加强底层的整体性，可以在 0.00m附近设置基础连系梁。由于基础连系梁的设计仅为构造设计，无法平衡底部柱脚的弯矩，更不能够作为上部结构的嵌固部分，底层计算高度 H 显然不能取用基础连系梁顶面到一层楼盖顶面的高度。正确的设计是：柱的 H 值取用基础顶面至连系梁顶面的高度，也就是把基础连系梁以下的部分看作底层，而把实际建筑的底层作为第二层计算，层高取用连系梁顶层至一层楼面的高度。当采用这样确定计算简图时，应注意底层柱的配筋应取用基础连系梁顶面和基础顶面中较大内力设计值进行计算。 5.1.2带有地下室的框架结构
关键是合理确定上部结构的嵌固位置。而《建筑抗震设计规范》和《混凝土结构设计规范》都没有明确提出具置，需要我们根据工程的实际情况来分析。采用箱型基础或者能够满足《建筑抗震设计规范》的地下室结构时，可以将地下室顶作为框架上部结构的嵌固位置。在利用 PKPM进行设计时，楼层总数仅输入地下室以上的实际层数，底层的实际层高就是层高H。这样设计的地震作用和实际情况较为接近，但是竖向荷载的计算仅计算到底层的柱底处。当地下结构是采用的筏板基础，嵌固位置最好取在基础顶面。在利用电算时，总层数应为实际的楼层数加上地下室的层数。如当建筑地上 6 层时，地下 2 层时，总层数取 8层。按此确定的计算简图经整体计算后，地震作用相对保守，结构设计比较安全。
5.2结构计算参数的选取
5.2.1 地震力的振型组合数 地震力的振型组合数，对高层建筑，当不考虑扭转耦联计算时，至少应取 3，当振型系数多于 3 时，宜取 3 的倍数，但不应多于房屋的层数《建筑抗震设计规范》指出，合适的振型个数一般可以取振型参与质量达到总质量的 90%所需的振型数。SATWE 已有这种功能，可以很方便地输出这种参与质量的比值。此外，由于耦合计算的地震剪力通常小于非耦合计算，仅结构存在明显扭转时才采用耦合计算，但在必要时应补充非耦合计算。 5.2.2 框架结构活荷载的最不利布置、组合
当活荷载较大时，是否进行活荷载的最不利布置、组合对计算结果的影响非常大。使程序给定的梁设计弯矩放大系数，也不一定能反映出工程实际应力分布的情况，有可能造成结构不安全或保守。应注意的是 PKPM中无法区分荷载规范，因此很难实现“荷载规范”区分荷载种类和楼面荷载折减系数的要求，程序中不区分不同的楼面活荷载类型，一般均按楼面活荷载类型考虑并取相应的折减系数，PKPM计算程序对楼面活荷载的折减是不全面的，使用 PKPM计算时，应考虑区分不同构件进行分步计算，并在荷载输入时将楼面活荷载折减。风荷载体型系数的选取应注意，当多个建筑物，特别是群集的高层建筑，相互间距较近时，宜考虑风力相互干扰的群体效应；一般可将单独建筑物的体型系数乘以相互干扰增大系数，该系数可参考类似条件的试验资料确定；必要时宜通过风洞试验得出。
6结束语
【关键词】大跨度；工业厂房；悬挂吊车；门式刚架；应用
自我国《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》颁布和实施以来，大跨度的门式刚架结构在众多工业厂房中得到广泛应用。其平面布置灵活多变，不受模数限制，跨度大，自重轻，不仅抗震性能好，而且施工简便，安全度高，有效提高了工业化程度以及企业的综合经济效益。历经多年改革和发展，门式刚架结构也凭借其独有优势，在工业厂房等众多领域得到了广泛运用。然而，在实际使用过程中，由于大多数大跨度厂房建设中悬挂吊车所需的门式刚架跨度超过了传统规程中建议的适宜的最大跨度，超规程大跨度工业厂房建设中的门式钢架如何设计和构建，成为众多企业在建设大跨度厂房时所遇到的难题。因此，研究大跨度工业厂房中悬挂吊车的门式刚架如何应用这个问题是非常有必要的。本论文将从门式刚架的结构选型和布置，结合算例分析，陈列计算结果，以及此结构的节点设计和施工安装方式等几个方面逐一进行以下陈述。
1 结构选型和布置
我国门式刚架结构应用大约从20世纪80年代初期开始，历时二十多发展，门式刚架结构凭借自身显著的适用性与优越性，在众多刚架结构中脱颖而出。在大跨度工业厂房建设中，由于钢屋架要直接承受吊车的荷载，并且跨度一般都较大，因此门式刚架结构的选型非常重要，因为它直接关系到整个结构的安全和稳定，以及企业的综合经济效益。
1.1 结构选型
由于门式刚架结构的空间刚度和整体性能好，在成熟的理论支撑下，其安全度高，在满足抗震要求的同时，空间系统结构还能协调工作。在大跨度工业厂房中建设中，在满足安全构建，经济合理等原则条件外，一般以节约钢材为最主要参考依据。从结构设计方案来讲，一般是采用混凝土柱和短钢柱相结合的设计理念。这种设计方式，可以增强整个结构的刚度，还可以有效减小门式刚架的扰度以及刚截面的高度，从而节省用钢量。同时，因受混凝土柱较高的影响，一般在钢柱脚和混凝土柱间采用铰接方式连接，而在钢梁和钢柱间采用刚接方式连接，从而可以有效节省空间，同时减小柱截面，简化工程。
1.2 结构布置
在结构布置方面，在大跨度工业厂房中采用的门式刚架结构的跨度大，而且梁截面也高，因此为了增强门式钢架平面外的刚度，将吊车产生的水平刹车力等其他水平外力，以最短的途径传给基础，一般在房梁屋脊，钢梁两端以及吊杆处钢梁等位置设置H型钢刚性系杆促进支撑，从而缓解梁上直接承受的动力荷载；钢梁的平面外侧，则利用隅撑作为支撑，从而减小钢梁平面外的计算长度；在屋面、伸缩处、屋脊处设计中，采用封闭式圆钢水平作为支撑，而在屋面以及短钢柱所在的墙面则采用Z型冷弯薄壁型钢檀条的彩色压型钢板体系进行支撑；在边跨以及伸缩缝等地，要设置钢管所制的柱间支撑，来维持整个构架的平衡和稳定。
2 计算和分析
为避免门式刚架结构中的钢梁出现塑性铰，一般情况下，钢柱采用变截面H钢，钢梁采用等截面焊接H钢， 吊车水平力由吊杆之间的纵横垂直的刚架支撑和承受，因此在计算时，主要是考虑吊车产生在竖直方向直接承受吊车的动力荷载，利用SSDD软件进行有限元分析计算以及复核。根据不同柱距时的刚架、檩条、墙梁及支撑的含钢量，可计算得到不同柱距时的结构体系总用钢量，如下图所示：
从上述图表可以看出：随着门式刚架中柱距的增大，整体用钢量比率逐渐呈现递降趋势，并且随着柱距的增加，用钢量下降量幅度逐渐趋向于水平。此外，随着柱距的增加，墙梁、檩条、柱间支撑、屋面支撑等方面的用钢量也会增加，并且檀条用钢量增加的幅度是其中最大的一项。
对于整个厂房的门式刚架的钢结构体系来说，柱距的高度还是整个钢结构体系总用钢量的关键因素，当柱距较小时，总用钢量可以得到一等程度的节省，并且这时候包括墙梁、檩条、柱间支撑、屋面支撑在内的其他各个方面的用钢量只是相对较少的一部分。对于整个工业厂房的上部结构来说，墙梁、檩条、柱间支撑、屋面支撑等用钢量总体呈现先增加后减少的，而后增加的趋势，因此存在一个最优柱距，从图上可以看出，一般情况下最佳柱距为8M，但是也会根据具体情况以及结构体系要求作相应的调整和改变。
3 节点设计和施工安装
在大跨度厂房中悬挂吊车的大跨度门式刚架的设计过程中，由于扰度控制对整个结构起主导作用，因此在节点设计以及施工安装方面必须考结构形式的刚度以及扰度的大小。
3.1 “强节点，弱构件”的设计原则
节点设计是钢结构设计的重要环节和步骤，门式钢架中各个构件之间的内力是依靠节点来传递的。在整个构架中，节点设计合理性至关重要，因为它关系到整个结构的承载力，可靠性，以及整个刚架结构的可行性，甚至是安全性。
在门式刚架结构中，一般遵从“强节点，弱构件”的设计原则，最常用的节点连接方式为刚接，比如刚架主梁和刚架柱，以及刚架主梁和主梁之间，都是使用高强度的螺栓进行刚接，同时，吊杆与刚架主梁之间的节点连接方式也是一样，只是一般采用摩擦型高强螺栓进行刚接。在连接之前，还需要结合高强螺栓的总体使用数量，验算节点以及刚架结构的承载能力，一般以“四面焊接”的方式来增强节点的承受能力。
除了刚架主梁与刚架和主梁之间采用刚接方式外，在钢柱与混凝土之间则一般采用铰接方式连接，在大跨度工业厂房悬挂吊车门式刚架结构中，因受钢柱和混凝土本身属性和质地等因素影响，需要进一步增强节点的设计，一般采用8M至39M地脚螺栓进行强化连接。这种连接方式不仅使得整个门式刚架结构传力作用明确，结构体系更加安全可靠，而且还使施工更为方便。
3.2 施工安装
在大跨度工业厂房中，由于钢梁的截面高度一般都较高，因此，在门式刚架结构安装时，除保证整个安装过程简便而易于操作外，还需要确保刚架平面外稳定性。在吊装过程中，需要进行多次检查和校正，确保每一步骤的明确度和精准度。
在钢柱吊装完成后，还需要以简易的平面外施工支撑作为整个刚架结构的第二道防护。此外，为了保证整个门式刚架结构形成刚度较大的结构体系，待两榀刚架吊装工作以及校正工作完成之后，需要及时安装柱间支撑，屋面刚性系杆以及水平支撑部分并条，从而进一步保证整个刚架结构中各个部件的稳定以及整个施工过程的质量和安全。
经济的发展促进了我国大跨度工业厂房的发展，作为我国工业建筑中最为主要的结构形式，门式钢架结构体系也凭借其适用性、经济性等优势成为众多大跨度工业厂房中刚架结构应用的首选。总而言之，在大跨度工业厂房悬挂吊车的门式刚架设计中，前期的策划与理论设计是非常有必要的，而合理的结构选型是整个结构体系能否正常发挥其优势的关键。在大跨度门式刚架结构设计过程中，要尽量去减小扰度，在保持平面外稳定的同时，选用刚度较大的结构形式，才能使得整个门式刚架结构发挥其最佳工作状态。
参考文献：
[1]夏汉强.钢结构设计规范[J].中国计划出版社，2003.
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