1、混凝土柱配实腹轻钢屋盖承重结构的设计摘要：阐述了对于现在常见的混凝土柱配实腹轻钢屋盖承重结构的结构形式，梁柱连接方式，结构计算三种假定及其对应的经济结构分析和相应的构造措施，论述了安装过程中需特别注意的事项。 关键词： 实腹轻钢屋盖 ；计算假定； 构造措施； 安装方式 Abstract : This paper elaborated the now common concrete column with pen-web load-bearing structure light steel roof structure, beam-column connection, structure cal
2、culation three hypotheses and their corresponding economic structure analysis and corresponding measures for construction, discusses the installation process requiring special attention. Key words solid web light-gauge steel roof structure; calculation assumption; measures; installation method 中图分类号
3、：TU973+.3 文献标识码：A 文章编号： 一、前言 近年来，采用土建墙维护、H 型钢梁承重结构的的房屋设计越来越多了，这种混凝土框排架加轻钢屋盖的混合结构体系兼顾了混凝土结构和钢结构两者的诸多优点其耐久性、使用性、经济性等均有不错的表现，常用来建造对柱距、墙体等有特殊要求的库房、生产车间等工程。结合实际工程用的应用，谈一下对这种结构形式的认识及设计、安装方面的问题。 二、结构形式 混凝土柱配实腹钢梁，这种结构形式超出了一般的门式钢架轻型结构的范畴。由于混凝土与钢材材料的弹性模量差距大，变形不一致，因此梁柱间的连接很难做成刚性连接，一般采用铰接连接。 轻钢屋盖承重结构，可以看作是两铰直线拱
4、，可以设计成不带拉杆的两铰直线拱或带拉杆的两铰直线拱，屋面梁可看做拱肋，混凝土柱顶可看做拱脚。屋面梁纵向通过系杆、支撑、檩条连接，故此种形式可以看做是平面受力体系，进行单榀计算。 对于带拉杆的两铰直线拱，拱脚推力由拉杆承受，拱肋跨中弯矩减小，改善了钢梁的受力，所需钢梁截面可以减小，所用钢梁较经济，混凝土柱不承受拱脚推力，柱及基础亦较经济。但拱拉杆不能受压，当风的作用能够克服屋面自重作用，会出现屋面作用力向上的情况，这时通过柱顶设置单拉杆来抵抗梁对柱顶的推力作用，会出现压力，致使该单拉杆失效而退出工作，这时剪力还是能够传递到混凝土柱，因此，对于轻钢屋盖，只有拱肋上有较大的悬挂荷载而在风吸力作用下
5、拱拉杆仍受拉时才适宜选用带拉杆的两铰直线拱，风力大的地区，或对使用美观度有要求的时候，不宜采用带拉杆的形式。 两铰直线拱的拱脚水平推力随坡度的减小而增加，而拱脚相对位移对拱顶竖向位移的影响亦随坡度的减小而增大，同时考虑到屋面采用金属面板时坡度不宜太大，据此建议取坡度值 1/ 12 1/ 5。由于拱脚位移对于拱肋（钢梁）的影响相当敏感，对于不带拉杆的人字钢梁跨度不宜大于 24 米，对于带拉杆的人字钢梁跨度不宜大于 30 米。 三、结构计算 1、计算假定 坡面钢梁，在竖向荷载作用下，产生的水平推力（拱脚推力）不容忽视，根据水平推力是否作用于混凝土柱上，混凝土柱与钢梁铰接节点处一般存在三种计算假定，
6、 （1） 、完全抗剪连接；（2） 、完全滑移连接；（3） 、介于二者之间的部分滑移连接。第一种连接构造能够把梁端的推力以剪力的形式完全传递给混凝土柱。混凝土柱是柱顶受水平推力的悬臂柱，柱和基础必须考虑钢梁推力的影响，相对截面配筋要加大；对钢梁来说混凝土柱对其提供了止推力，类似于拱脚加了拉杆，钢梁截面较经济。第二种连接构造容许梁端相对混凝土柱自由滑移，梁端的推力由于相对的滑移而释放，作用力不传递给混凝土柱，混凝土柱作为不受柱顶水平力的悬臂柱，较经济，基础也较小；对于钢梁来说，钢梁需承受屋面荷载，自身还需承受因拱脚位移产生的附加内力，故钢梁截面较大。第三种连接构造容许梁端相对混凝土柱顶有一定的滑移
7、量，梁端的推力由于相对的滑移而部分释放，剩余作用力以剪力的形式传递给混凝土柱，其混凝土柱和钢梁的经济性也介于上述二者假定之间。 2、计算规范的选取 此种结构形式应该总体建模计算，以考虑混凝土柱和钢梁的相互作用，在进行结构计算时，混凝土柱的计算应考虑钢梁传递过来的水平剪力，并按照混凝土结构规范进行混凝土柱的配筋设计，根据柱底力完成基础的计算，并满足排架结构的常规做法；钢梁应满足钢结构设计规范相关要求，由于钢结构设计规范没有规定变截面梁的稳定计算，如果是变截面梁，还应考虑钢梁轴向力的影响和变截面梁的稳定，可以参照门式钢架轻钢技术规程。由于屋面是轻钢结构，对钢梁挠度不是非常敏感，参考门式钢架轻钢技术
8、规程，挠度限值可以适当放宽，建议取 L/250，并且由于梁端位移和构件挠度产生的屋面坡度改变值，应小于坡度设计值的 1/3。如果工程处于地震区，还应该进行地震作用计算并符合建筑抗震设计规范的相关要求。 四、构造措施 1、当设计假定为完全抗剪连接时，梁的两端为完全约束的普通铰接节点，柱顶可预埋两颗或四颗锚栓固定钢梁，因预埋锚栓不宜承受剪力，梁的两端应设抗剪连接件，梁端底板设置圆孔与锚栓连接，为了方便安装，一般设计的锚栓孔的直径都大于锚栓直径，为了阻止梁与锚栓之间的相对滑移，梁端垫板与梁底板之间应该焊接。 2、当设计假定为完全滑移连接时，梁的一端为完全约束的普通铰接节点，梁端底板设置圆孔与锚栓连接
9、，梁端垫板与梁底板之间应该焊接；梁的另一端为沿梁跨度方向可滑移的滚轴节点构造，梁底板可设置长圆孔，长圆孔的长轴方向对应梁跨度方向，长圆孔的长度尺寸不小于容许滑移距离，为保证滑移的顺利进行，梁端垫板与梁底板之间不应焊接。此种连接梁的两端底部都不设置抗剪连接件。 3、当设计假定为部分抗剪连接时，梁底的构造措施与完全滑移连接类似，但应限制梁底板长圆孔的尺寸，符合设计的滑移量，当滑移量达到设计容许距离时，设置止推键限制梁端的继续滑移，使剩余剪力完全传递给柱,止推键可与预埋件焊接,以保证可滑移距离的精确度。 如果计算结果强度及稳定性满足要求，只有挠度不满足时，宜使钢梁加工时预起拱，经济效益显著。 五、安
10、装 钢梁的安装方式，应该符合计算假定。 1、当计算假定为完全抗剪连接时，应该控制钢梁的滑移，对现场的尺寸控制较严格，安装较麻烦。如果按照一般的铰接做法处理，钢梁安装后再进行补焊梁端垫板，这时两铰拱已产生较大滑移，水平推力已释放，大挠度已形成，补焊垫板只能对以后的荷载有效果。正确的做法有三种，一种做法是在安装预埋件的同时，直接与预埋件焊一个止推键，钢梁安装后直接顶紧梁端，梁底水平力直接作用在止推键上，由止推键传给混凝土柱。一种做法是在搁置两铰拱时，直接与混凝土柱顶预埋件现场焊牢，但这种方式对施工精度要求高，要求每榀拱安装一步到位，事后无法进行调整。第三种是对屋盖梁加临时支撑，使两铰直线拱在无滑移
11、的状态下施工安装，待补焊加强板并且灌浆填料完全固化之后，才可撤除临时支撑，显然用此方法安装非常费时费工。 2、当计算假定为完全滑移连接时，由于混凝土柱不考虑钢梁传来的水平力的影响，并且在构造措施上梁的一端开设较长长圆孔，尺寸控制的并不精准，钢梁容易安放，所以安装方便。可按照一般的铰接做法处理，注意梁端垫板应符合构造上的要求，即在梁的一端焊接，另一端不焊。 3、对于部分滑移连接，在设计的允许极限滑移距离处设置止推键与预埋件连接，钢梁安装好之后对其产生限制滑移的作用，注意安装时钢梁的变形所产生的滑移距离不能超过设计值。 六、总结 通过以上的分析，如何选择混凝土柱配实腹轻钢屋盖承重结构的梁柱连接形式，关系到设计工程的经济性、施工方便性。对于具体工程还应具体分析，比较各个计算假定的经济安全指标，选用合适的计算模型，给建设方和施工方设计出合理的方案。 参考文献 1.钢结构设计规范 GB 50017-2003 2.门式钢架轻型房屋钢结构技术规程 CECS 102:2002 3.魏潮文等 轻型房屋钢结构应用技术手册 中国建筑工业出版社 2004 4.陈友全 门式刚架轻钢结构安装问题和解决办法 建筑结构 2006（06） 作者简介：刘同景 2007 年毕业于山东建筑大学 现任菏泽生建钢结构工程有限公司设计部结构设计师，先后设计了多个钢结构工程并用于施工。
