鋼框架結構體系以H型鋼或矩形鋼管做為梁、柱，以梁柱組成縱橫兩個方向的框架形成的結構體系。它同時承受豎向荷載和水平荷載。其主要優(yōu)點是建筑平面布置靈活，可形成較大的建筑空間，建筑立面處理比較方便。可應用于辦公樓、學校等公共建筑。

冷彎薄壁型 鋼結構體系是一種密肋型板墻體系，源于輕木結構。該體系以上下對齊的“肋”（間距一般為400~600 mm的冷彎型鋼墻柱、樓蓋梁和屋蓋梁）承受豎向荷載，以“板”（各類剪力墻板）抵抗水平荷載，“肋”同時可作為“板”的加勁件。

相比于上述鋼框架結構體系，冷彎薄壁型鋼結構體系具有加工及施工簡單等優(yōu)點，在低層建筑領域有較廣泛的應用，但冷彎薄壁型鋼構件截面小，當底層因功能需要大空間，如會議室，大門廳時，僅依靠冷彎薄壁型鋼構件難以滿足計算要求。當在冷彎薄壁型鋼房屋中局部采用H型鋼梁柱時，應該如何計算？本文結合力學相關原理及工程設計經驗，在此給出設計建議。

房屋結構除了需抵抗自重，樓面的家具、人流荷載等豎向力外，還需要抵抗風荷載及地震荷載產生的水平側向力，風荷載及地震荷載都屬于動力荷載，在低層建筑中，通常簡化為靜力荷載計算。首先了解一下房屋結構抗側力的幾種體系：


如上圖所示，三根桿件互相鉸接且與基礎鉸接，在水平力的作用下保持穩(wěn)定，這就是我們熟悉的三角形穩(wěn)定原理。但我們局住的房屋不可能像金字塔一樣，應該是矩形的。

如果是矩形，節(jié)點間仍是鉸接，顯然上述矩形在水平力的作用下會變成平行四邊形，不能抵抗水平力。

如果要讓矩形具備抵抗水平力的能力，可以在矩形對角線加設交叉的桿件，在門式剛架廠房經?？吹竭@種斜撐。

也可在桿件四周圍成的區(qū)域蒙一塊薄鋼板，這種體系就是我們在冷彎薄壁型鋼房屋中的主要抗側力體系，冷彎薄壁型鋼房屋建筑是由墻體來抗側力，抗剪墻由密肋型立柱及蒙皮板（OSB板、水泥纖維板、薄鋼板）組成。

也可將矩形的上部兩個角由鉸接變成剛接，桿件間不能相對轉動，這樣就成了框架結構體系，在水平力作用下，其變形如下圖：

門式剛架在橫向一般是這種抗側力體系，在縱向一般是第一種交叉斜撐抗側力體系。

在薄壁 冷彎型鋼房屋中加設一榀H型梁柱，首先要確定這榀梁柱是否承擔側向力，兩種的計算方式有所不同，先看不承擔側向力的情況：

當房屋兩個方向沒有門窗洞口的墻體足夠多，僅有局部房間大開間時，可假定側向力全部由抗剪墻體承擔，此時柱與基礎，柱與梁計算均可按鉸接，計算可用PKPM工具箱基本構件柱模塊計算、簡支梁模塊計算，柱應考慮梁柱連接節(jié)點偏心產生的附加彎矩。柱平面內、平面外計算長度均可取基礎頂部至冷彎薄壁型鋼樓面梁頂部的距離，梁平面外計算長度可取兩倍冷彎薄壁型鋼樓面梁間距，由于梁的最大彎矩在跨中部位，因此梁的凈截面系數可取1。柱以受軸力為主，截面可采用小截面矩形鋼管，不凸出墻面。

本工程為二層辦公樓，除大廳外兩個方向墻體較多，大廳左右的墻體間距8.4米，不適合用冷彎薄壁型鋼樓面梁，設計時在兩道墻體上加3榀鋼架，考慮到懸挑雨篷，在入口軸線上的柱采用H型鋼，型鋼結構布置如下圖：

再看 H型鋼梁柱承擔側向力的情況，如果建筑在某一方向墻體較少，或兩側墻體布置極不均勻，應考慮梁柱承擔側向力，即梁柱節(jié)點剛接，否則可能導致建筑物抗剪承載力不足或地震時產生明顯的扭轉效應。

如圖所示為某二層黨群服務中心的一層布置圖，X方向墻體明顯偏少，且中間墻體偏向下部，此時應考慮梁柱承擔側向力。

如圖所示，在二層墻體對應位置處布置一榀梁柱，梁柱剛接，為減小基礎造價，柱與基礎鉸接，計算時可采用PKPM框排架計算模塊，根據受荷面積計算出梁上的線荷載，在計算左風時，左側梁柱節(jié)點力可按基礎以上至屋頂受風面積*基本風壓*0.8（體型系數），右側梁柱節(jié)點力可按基礎以上至屋頂受風面積*基本風壓*0.5（體型系數），當屋面為坡屋面時，應將墻面與屋面分開計算體型系數及受風面積。并考慮水平地震作用。

梁柱的平面外計算長度設置同梁柱鉸接，梁柱的剛接節(jié)點采用栓焊結合的方式，梁的凈截面系數可取0.85。鋼柱一般僅考慮單方向平面內受力，因此宜采用H型鋼。

上述計算方法忽略了樓板剛度對于水平力分配的影響，也可按樓板剛性樓蓋假定，計算出抗剪墻及鋼框架的等效抗側剛度，房屋受到的總風力及總地震力，按剛度分配水平力，最后取兩種計算方法的包絡值。

綜上所述，在冷彎薄壁型鋼房屋局部大空間中采用H型鋼梁柱時，梁柱鉸接時連接構造簡單，柱截面小，可以隱藏在墻體內。當房屋兩個方向墻體布置較多且均勻時，宜優(yōu)先采用此方案；當墻體平面布置不滿足要求時，應采用梁柱剛接方案。為便于采購，成品H型鋼設計時應選用Q235強度等級。