鋼管跨度如何計算

1. 鋼結構用鋼量與跨度、柱距、檐口高度的比例關系

門式剛架輕型房屋鋼結構在我國的應用大約始於20世紀80年代初期。二十多年來得到迅速的發展，尤其是在《門式剛架輕型房屋鋼結構技術規程》第一版本CECS 102：98和第二版本CECS 102：2002的編制出版後（以下簡稱《規程》）。門式剛架輕型房屋鋼結構因其跨度大、自重輕、抗震性能好、施工速度快、地基費用省、工業化程度高、綜合經濟效益好、柱網布置比較靈活不受摸數限制、外形美觀等一系列優點而得到迅速發展，在輕工業廠房、倉庫、體育館、展覽廳、交易市場、活動房屋及加層建築等各類建築結構中得到廣泛應用。但在實際使用中，由於工藝要求門式剛架跨度有時需要超過《規程》中建議的適宜最大跨度36m較多，而超規程大跨度對實腹式構件組成的門式剛架是否仍然適用，以及其經濟柱距的研究較少見。為此，本文從工程實例著手，對其作一些探討分析，以期用此類門式剛架工程設計的經驗提供給同行們參考。

1 工程實例概況
該工程為某汽車公司沖壓廠房改造項目，業主要求在舊廠房外圍擴建，且舊廠房內的生產操作設備均不能移動，只能在舊廠房圍護拆除後建造新廠房時，才暫時中斷生產，新廠房建成後立即恢復生產。建築設計看上去就象是新廠房覆蓋舊廠房並向外擴大范圍。改造後的沖壓廠房跨度確定為48m，屋檐標高度確定為8.7m，廠房內不設吊車，圍護結構採用壓型鋼板,保溫材料採用岩棉，建築剖面見圖1。

根據業主上述要求，結構形式採用單跨雙坡輕型門式剛架。

圖1 建築剖面圖
2 大跨度門式剛架結構的計算模型
2.1 計算模型簡圖
本工程採用同濟大學編制的3D3S V9.0版鋼結構軟體計算，計算簡圖見圖2.1。

2.1.1 剛架柱與基礎連接形式
在無吊車情況下，宜採用鉸接，若採用剛接，雖然有利於減少跨中 撓度，但鋼柱截面為等截面，柱腳為剛性節點，總用鋼量將加大。而且樁
圖2.1 計算簡圖 基礎承台承受的彎矩很大，尤其是在大跨度門式剛架情況下，承受大彎矩的承台，不僅其截面、上下配筋量要加大，而且基樁要按抗拔樁計算其承載力，考慮基樁與承台的抗拉連接構造需要加強等，這將增加基礎工程費用。因此，本工程柱與基礎採用鉸接連接形式，以便減少剛架總用鋼量和基礎費用。
2.1.2 門式剛架斜梁分段比
主要考慮斜梁的彎矩包絡圖，其次考慮方便運輸、吊裝的單元最大長度。從彎矩包絡圖上選擇拐彎點及其附近作為斜梁拼接點，可明顯減少連接端板用鋼量和高強螺栓數量。本工程分為兩段，分段比約為8:16。
2.1.3 門式剛架斜梁平面內外計算長度
取斜梁隅撐間距，一般沿斜梁方向每兩道檁條設置一道隅撐，檁距最大不超過1.5m，因此斜梁平面外計算長度可取為3.0m。斜梁平面內計算長度由計算軟體根據《規程》的規定自動計算。
2.1.4 剛架柱平面內外計算長度
雖然《規程》規定：當外側設有壓型鋼板的實腹式剛架柱的內側翼緣受壓時，可沿內側翼緣設置成對的隅撐，作為柱的側向支撐。但本工程門式剛架跨度大，超出了《規程》建議適宜的最大跨度較多，而跨度越大，柱軸壓力也越大，從而對柱平面外的穩定性影響也越大。因此，本工程柱平面外計算長度取柱側向的剛性系桿（用圓鋼管）之間距，最大為5.0m。這也是超規程大跨度門式剛架有別於一般跨度門式剛架的重要設計要點。柱平面內計算長度由計算軟體根據《規程》的規定自動計算。
2.1.5 其他 屋面坡度取1:15。氣樓對整個門式剛架剛度貢獻很小，可將其簡化為重力荷載施加於斜樑上。
2.2 設計參數
2.2.1 鋼材材質
採用高強鋼材能節省用鋼量，而在大跨度尤其是超規程大跨度條件下應採用高強鋼材。因此，在本工程中鋼材採用Q345B鋼。
2.2.2 荷載
（1）永久荷載 除剛架自重由3D3S軟體計算外，其餘重力荷載包括屋面板、檁條、支撐、懸掛燈具等，可取0.18～0.22kN/m2，對於超規程大跨度，為了安全起見，在本工程中採用0.30kN/m2。
（2）可變荷載 本工程無吊車荷載、屋面雪荷載、積灰荷載。屋面活荷載在計算剛架時採用0.30kN/m2，在計算檁條、屋面板時採用0.50 kN/m2。風荷載基本風壓按50年一遇的風壓乘以1.05採用，即0.63kN/m2。地震作用按抗震設防烈度7度考慮。

3 大跨度門式剛架不同柱距時的輕型鋼結構體系總用鋼量對比
為尋求經濟的柱距，本文考慮幾個不同的柱距，採用同濟大學編制的3D3S鋼結構軟體進行設計，得到不同柱距條件下的總用鋼量圖表。設計時對構件應滿足的條件規定如下：
（1）各構件最危險截面考慮其強度應力比、平面內外應力比均≤1.0。
（2）各構件的變形限值：對門式剛架斜梁，其撓度與跨度之比限值為≤L/180（L為斜梁跨度），對剛架柱頂位移的限值為≤h/100（h為剛架柱高度）。
（3）各構件長細比限值為≤180。
3.1 不同柱距時的剛架含鋼量
剛架構件含鋼量由軟體自動計算。考慮節點的含鋼量，根據任意一個具體剛架的節點詳細設計結果，可將剛架構件含鋼量乘以1.03的增大系數，剛架含鋼量見表3.1。

表3.1 剛架含鋼量

縱向柱間距（m）

桿件序號

截面型號

剛架含鋼量（kg）

6

①

H(700～1300)x250x8x12

5799.2

②

H700x210x6x10

③

H(500～1300)x250x8x12

7

①

H(750～1350)x270x8x12

6192.2

②

H750x230x6x10

③

H(500～1350)x270x8x12

8

①

H(800～1450)x290x8x12

6559.1

②

H800x240x6x10

③

H(500～1400)x290x8x12

9

①

H(850～1550)x300x8x12

6860.7

②

H850x250x6x10

③

H(500～1450)x300x8x12

10

①

H(850～1550)x300x8x14

7432.4

②

H850x250x6x12

③

H(500～1450)x300x8x14

以6m柱距為例，剛架計算結果圖見圖3.1。

計算結果圖說明：
柱左：從下往上分別為：強度驗算應力比（應
力/設計強度，以下同），繞弱軸整體
穩定應力比，繞強軸整體穩定應力比。
柱右：從下往上分別為：繞弱軸長細比，繞
圖3.1 剛架計算結果圖 強軸長細比。

樑上：從左往右分別為：強度驗算應力比（應力/設計強度，以下同），繞弱軸整體穩定應力比，繞強軸整體穩定應力比。
梁下：從左往右分別為：繞弱軸長細比，繞強軸長細比。
3.2 不同柱距時的檁條、牆梁含鋼量
為了便於對比分析，設計檁條、牆梁時統一取檁條水平間距、牆梁豎向間距為1.2m，按簡支檁條、牆梁計算，檁條、牆梁含鋼量見表3.2。
表3.2 檁條、牆梁含鋼量

縱向柱間距(m)

檁條、牆梁規格

單位重量(kg/m)

檁條數量(條)

牆梁數量（條）

檁條含鋼量(kg)

牆梁含鋼量(kg)

6

C160x60x20x2.2

5.21

40

16

1250.4

500.2

7

C200x70x20x2.2

6.25

40

16

1750.0

700.0

8

C250x75x20x2.2

7.27

40

16

2326.4

930.6

9

C280x80x20x2.5

8.76

40

16

3153.6

1261.4

10

C300x80x20x3.0

10.92

40

16

4368.0

1747.2

3.3 不同柱距時的支撐含鋼量
支撐體系包括柱間支撐、屋蓋橫向支撐，在設置柱間支撐的開間，同時設置屋蓋橫向支撐，以組成幾何不變體系。對無吊車廠房，可用帶張緊裝置的十字交叉圓鋼支撐，圓鋼可統一用Φ20，每道支撐共布置24條，另用圓鋼管作為剛性系桿，要求其長細比不大於200。支撐間距宜取30～45m，為了便於對比分析，支撐布置時每5個柱距設置一道支撐。這樣，折算成每一榀剛架的支撐含鋼量時，可用每道支撐的含鋼量除以5得到，支撐含鋼量見表3.3。
表3.3 支撐含鋼量

縱向柱間距(m)

剛性系桿
規格

單位重量(kg/m)

數量(條)

剛性系桿
含鋼量
(kg)

圓鋼風拉桿
含鋼量
(kg)

每道支撐
含鋼量
(kg)

每榀剛架支撐含鋼量 (kg)

6

Φ89x2.5

5.33

12

383.8

501.0

884.8

177.0

7

Φ102x3.0

7.32

12

614.9

544.3

1159.2

231.8

8

Φ121x3.0

8.73

12

838.1

590.4

1428.5

285.7

9

Φ133x3.0

9.62

12

1039.0

638.6

1677.6

335.5

10

Φ152x3.0

11.02

12

1322.4

688.5

2010.9

402.2

3.4 不同柱距時的總用鋼量對比
根據以上不同柱距時的剛架、檁條、牆梁及支撐的含鋼量，可計算得到不同柱距時的結構體系總用鋼量圖表，分別見表3.4和圖3.4。
表3.4 結構體系總用鋼量

縱向柱間距(m）

6

7

8

9

10

結構體系總用鋼量(kg/m2)

26.83

26.41

26.31

26.88

29.06

從上述圖表可以看出：
（1）對門式剛架輕型鋼結構體系而言，剛架用鋼量是最主要的，當柱距較小時，剛架用剛量占總用鋼量的70%以上，而其它各單項用鋼量如牆梁、檁條、柱間支撐、屋面支撐等只佔較小比例的一部分，因此，如何設計好門式剛架對降低總用鋼量具有重要意義。
（2）隨著柱距的增大，作為整個廠房結構「用鋼量大戶」的剛架，其用鋼量比率是逐漸下降的，並且隨柱距的增加，下降的幅度逐漸趨於平緩。
（3）其它各項的用鋼量均柱距的增加而增加，其中檁條用鋼量增加較快。
（4）整個單層廠房上部結構，其總用鋼量隨柱距的增加先是逐漸減少，而後增加，且增加較快。這表明，就用鋼量指標而言，確實存在一個最優柱距，不難看出，本工程中最優柱距為8m。
當然，由於不同設計人員在設計同一結構時，各設計方案可能在結構體系、圍護布置等選擇上有所差別，從而各用鋼量指標不盡相同，但其用鋼量變化趨勢及上述結論是一致的。因此對於類似於本工程的超規程大跨度門式剛架輕型鋼結構體系而言，可選擇最優柱距為8m。

4 結語
本文根據工程實例情況，對超規程大跨度門式剛架輕型鋼結構體系的適用性及其每平米用鋼量與柱距的關系作了一些討論，表明超規程大跨度對實腹式構件組成的門式剛架仍然是適用的，而且，就用鋼量指標而言，其經濟柱距為7～8m。另外，本工程沒有給出有吊車的情況，因為通常吊車跨度在10.5m～31.5m之間，本工程大跨度超出了吊車梁跨度范圍。若業主要求設置吊車，則需增設剛架中間柱，此種情況其經濟柱距應另當別論。

2. 腳手架外架步距，跨度，橫距都是幾米到幾米，求指教

網上下載一個施工方案就可以看一下設計施工方法了，步距一般都是一米五到一米八，橫距可以是一米到兩米以內，跨度不明白你指的啥。

3. 支模架的跨度是怎麼算

參閱建築結構書，跨度是和結構下部的支座有關的。

對於一道梁，凈跨是指從一個柱邊到另一個柱邊的凈距離，而跨度則是從一個柱子軸線到另一個柱軸線的距離。板也是，板的支座基本為各類梁。對於支模架，如一道大梁。

模板支架搭設跨度就是梁的跨度。梁底支模架：支撐高度在4米以上的模板支架，被稱為扣件式鋼管高支撐架，對於高支撐架的計算規范存在重要疏漏，使計算極容易出現不能完全確保安全的計算結果。

梁模板支撐架例子

梁模板支撐架立面簡圖採用的鋼管類型為Φ48×3.50，參數信息:

梁段信息:L1：

腳手架參數

立桿沿梁跨度方向間距l(m):0.75；立桿上端伸出至模板支撐點長度

a(m):0.30；

立桿步距h(m):1.65；模板支架計算高度H(m):10.65；

梁兩側立桿間距la(m):0.70；承重架支設:無承重立桿，木方平行梁截面A；

荷載參數

模板與木塊自重(kN/m2):0.350；梁截面寬度B(m):0.450；

混凝土和鋼筋自重(kN/m3):25.000；梁截面高度D(m):0.800；傾倒混凝土荷載(kN/m2):2.000；施工均布荷載(kN/m2):1.000。

4. Q345方鋼管

1）鋼管的屈服強度：（1）端面面積：120x80-（120-11）x（80-11）=9600-7521=2079平方毫米；（2）鋼管屈服強度：345MPa=33.81Kg/cm2：2079x33.81=70291Kgf。
2）Q345方鋼管 跨度1.8m 跨中受一集中力作用 求次方鋼管最大的承載能力：（1）拉應力分析：1040x33.81=35145Kgf；（2）壓應力分析：520x33.81=17581Kgf；（3）扭矩拉力分析：跨度1.8m 跨中受一集中力作用，即扭矩：35145x900/1800=17581Kgf；
3）安全系數設定為3：17581/3=5860 Kgf，因此，次方鋼管最大的承載能力5860 Kgf。

5. 直徑89mm，壁厚6mm 跨度2m的無縫鋼管，作為橫梁，承重能力怎麼計算啊

以知外徑規格壁厚求能承受壓力計算方法 (鋼管不同材質抗拉強度不同) 壓力=(壁厚*2*鋼管材質抗拉強度)/(外徑*系數)
二：以知外徑和承受壓力求壁厚計算方法： 壁厚=(壓力*外徑*系數)/(2*鋼管材質抗拉強度)
三：鋼管壓力系數表示方法： 壓力P<7Mpa 系數S=8 7<鋼管壓力P<17.5 系數S=6 壓力P>17.5 系數S=4
比如說45號鋼，在什麼狀態下，抗拉強度是多少，或45號 鋼不做任何處理工藝的抗拉強度是多少。GB/T699-1999標准規定45鋼抗拉強度為600MPa，屈服強度為355MPa，伸長率為16％，斷面收縮率為40％，沖擊功為39J
Q235—表示屈服點為235MPa，抗拉強度約是375-460MPa （3750-4600kgf/cm2）

6. 玻璃鋼管道的跨度計算

玻璃鋼管道有很抄多是在地下管道使用的，當然底下管道一些跨度的問題就相對來說就要進行跨度計算了。地下管道是用管架、吊架、托架來支承的，兩支承點之間的距離就是所謂的管道跨度，當然跨度不能過大這樣會影響管道的正常工作，如果跨度過小，這樣就會讓管道布置比較密集，並且投資費用就對應的增加，因為管道的用量增加了，對此，為了確保管道安全和正常運行，當然盡可能擴大管道的跨度問題。當然要是想解決這個跨度問題由管道的強度和剛度兩個條件進行確定：（1）按強度條件確定確定管道跨度在外載荷作用下，管道界面產生最大應力不得超過玻璃鋼管的許用應力。（2）按剛度條件的確定管道跨度

7. 100×50×2跨度4米不銹鋼鋼管承重

大約能承重兩噸左右。承重公式為M=Pac/L(M：彎矩，P集中力，a集中力距支座距離，c集中力距另一支座距離，L跨度，L=a+c)W=b*h*h*h/12(僅用於矩形截面)f=M/W≤材料的許用應力（彈性抗拉強度/安全系數）。方管承重不行，不是用來承重的。