鋼框架結(jié)構(gòu)體系以H型鋼或矩形鋼管做為梁、柱，以梁柱組成縱橫兩個(gè)方向的框架形成的結(jié)構(gòu)體系。它同時(shí)承受豎向荷載和水平荷載。其主要優(yōu)點(diǎn)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?？蓱?yīng)用于辦公樓、學(xué)校等公共建筑。

冷彎薄壁型 鋼結(jié)構(gòu)體系是一種密肋型板墻體系，源于輕木結(jié)構(gòu)。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(shí)可作為“板”的加勁件。

相比于上述鋼框架結(jié)構(gòu)體系，冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)體系具有加工及施工簡單等優(yōu)點(diǎn)，在低層建筑領(lǐng)域有較廣泛的應(yīng)用，但冷彎薄壁型鋼構(gòu)件截面小，當(dāng)?shù)讓右蚬δ苄枰罂臻g，如會(huì)議室，大門廳時(shí)，僅依靠冷彎薄壁型鋼構(gòu)件難以滿足計(jì)算要求。當(dāng)在冷彎薄壁型鋼房屋中局部采用H型鋼梁柱時(shí)，應(yīng)該如何計(jì)算？本文結(jié)合力學(xué)相關(guān)原理及工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，在此給出設(shè)計(jì)建議。

房屋結(jié)構(gòu)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(fēng)荷載及地震荷載產(chǎn)生的水平側(cè)向力，風(fēng)荷載及地震荷載都屬于動(dòng)力荷載，在低層建筑中，通常簡化為靜力荷載計(jì)算。首先了解一下房屋結(jié)構(gòu)抗側(cè)力的幾種體系：


如上圖所示，三根桿件互相鉸接且與基礎(chǔ)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(yīng)該是矩形的。

如果是矩形，節(jié)點(diǎn)間仍是鉸接，顯然上述矩形在水平力的作用下會(huì)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(shè)交叉的桿件，在門式剛架廠房經(jīng)?？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(cè)力體系，冷彎薄壁型鋼房屋建筑是由墻體來抗側(cè)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(gè)角由鉸接變成剛接，桿件間不能相對轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣就成了框架結(jié)構(gòu)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(cè)力體系，在縱向一般是第一種交叉斜撐抗側(cè)力體系。

在薄壁 冷彎型鋼房屋中加設(shè)一榀H型梁柱，首先要確定這榀梁柱是否承擔(dān)側(cè)向力，兩種的計(jì)算方式有所不同，先看不承擔(dān)側(cè)向力的情況：

當(dāng)房屋兩個(gè)方向沒有門窗洞口的墻體足夠多，僅有局部房間大開間時(shí)，可假定側(cè)向力全部由抗剪墻體承擔(dān)，此時(shí)柱與基礎(chǔ)，柱與梁計(jì)算均可按鉸接，計(jì)算可用PKPM工具箱基本構(gòu)件柱模塊計(jì)算、簡支梁模塊計(jì)算，柱應(yīng)考慮梁柱連接節(jié)點(diǎn)偏心產(chǎn)生的附加彎矩。柱平面內(nèi)、平面外計(jì)算長度均可取基礎(chǔ)頂部至冷彎薄壁型鋼樓面梁頂部的距離，梁平面外計(jì)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(shù)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(gè)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(shè)計(jì)時(shí)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(jié)構(gòu)布置如下圖：

再看 H型鋼梁柱承擔(dān)側(cè)向力的情況，如果建筑在某一方向墻體較少，或兩側(cè)墻體布置極不均勻，應(yīng)考慮梁柱承擔(dān)側(cè)向力，即梁柱節(jié)點(diǎn)剛接，否則可能導(dǎo)致建筑物抗剪承載力不足或地震時(shí)產(chǎn)生明顯的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。

如圖所示為某二層黨群服務(wù)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(shí)應(yīng)考慮梁柱承擔(dān)側(cè)向力。

如圖所示，在二層墻體對應(yīng)位置處布置一榀梁柱，梁柱剛接，為減小基礎(chǔ)造價(jià)，柱與基礎(chǔ)鉸接，計(jì)算時(shí)可采用PKPM框排架計(jì)算模塊，根據(jù)受荷面積計(jì)算出梁上的線荷載，在計(jì)算左風(fēng)時(shí)，左側(cè)梁柱節(jié)點(diǎn)力可按基礎(chǔ)以上至屋頂受風(fēng)面積*基本風(fēng)壓*0.8（體型系數(shù)），右側(cè)梁柱節(jié)點(diǎn)力可按基礎(chǔ)以上至屋頂受風(fēng)面積*基本風(fēng)壓*0.5（體型系數(shù)），當(dāng)屋面為坡屋面時(shí)，應(yīng)將墻面與屋面分開計(jì)算體型系數(shù)及受風(fēng)面積。并考慮水平地震作用。

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

上述計(jì)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(jì)算出抗剪墻及鋼框架的等效抗側(cè)剛度，房屋受到的總風(fēng)力及總地震力，按剛度分配水平力，最后取兩種計(jì)算方法的包絡(luò)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(shí)，梁柱鉸接時(shí)連接構(gòu)造簡單，柱截面小，可以隱藏在墻體內(nèi)。當(dāng)房屋兩個(gè)方向墻體布置較多且均勻時(shí)，宜優(yōu)先采用此方案；當(dāng)墻體平面布置不滿足要求時(shí)，應(yīng)采用梁柱剛接方案。為便于采購，成品H型鋼設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)選用Q235強(qiáng)度等級。