门式刚架轻型房屋钢结构的合理设计
浅谈门式刚架轻型房屋结构的合理设计及检测常见问题
规划设计 Planning and design68浅谈门式刚架轻型房屋结构的合理设计及检测常见问题郑旻(厦门欣途工程技术有限公司,福建厦门 361000)中图分类号:TU7 文献标识码:B 文章编号1007-6344(2018)07-0068-01摘要:轻钢结构厂房施工简单,而且整体结构的负荷不大,可以为业主提供非常大的使用空间,其抗压强度好,可以抵御一些外界的灾害。
所以轻钢结构厂房在实际的工程建设中能够得到广泛使用,然而轻钢结构厂房在设计使用方面都存在一定的问题,并且施工中也会存在不合理的地方,导致这种类型的厂房使用年限降低。
因此业主要完善相关的检测工作,提升其使用效率。
关键词:轻钢结构;设计;质量;检测伴随着社会经济的不断发展,轻钢结构厂房施工周期短,环境影响小,因此在钢结构厂房设计中能得到广泛使用。
早期使用的混凝土厂房和单层砖柱厂房已经不能满足人们的正常需求,慢慢的退出了历史舞台。
但是钢结构容易变形,而且防火性比较差,所以在钢结构厂房设计使用中也应该在这方面引起足够的重视。
1 门式刚架轻型房屋的特征轻钢结构厂房的特点非常突出,首先,其结构形式主要是采用单跨或者是多跨实腹门式刚架作为主体承重结构,其次,其外墙主要是采用压型钢板墙面板构成,为了防止腐蚀的产生,可以从地面上砌一定的高度的砖墙,但是这种做法在部分软土地区并不实用,其三,屋盖和墙体可以采用轻质保温隔热层。
2 门式刚架轻型房屋的设计现在,在单层结构厂房设计中结合了刚架体系,采用平面模型的方式进行计算,结构设计中应该结合企业的实际需求进行,在对轻钢结构厂房进行建筑设计中应该把握建筑结构的整体性,并对厂房的跨度、使用荷载和吊车形式等功能进行具体调查。
其一,在柱网跨度设计的环节中,在确定好了柱网跨度后,要对生产工艺和设备的布置情况进行了解,完善生产线,确定好吊车的吨位。
不能只是减少用钢量,即使可以降低厂房的造价,如果厂房不能满足要求从侧面讲也是一种浪费。
门式刚架轻型房屋钢结构设计及施工(1)(精)
门式刚架轻型房屋钢结构设计及施工(1)自《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》(CECS 102:98)公布已来,此类工程发展很快,但也陆续听到一些令人不安的情况。
去年雨水较大,降雪较多,有些地方雪特别大,结构被压坏恐怕很难避免,但有的地方雪不大房子也有垮的,漏水的更多。
另外,也看到一些工程,有的框架梁太细,令人担心,遇到大雪很可能出问题。
有的骨架立起来摇摇晃晃,没有支撑,说装上墙板就好了,好象有了墙板就可以不支撑。
现在排架多起来。
用钢筋砼柱、轻钢梁,造价较低,但有的严重不合规定。
以下就轻钢结构设计及施工谈自己的几点体会。
关键词:门式刚架钢结构一。
设计方面1.屋面活荷载取值框架荷载取0.3kN/m2 已经沿用多年,但屋面结构,包括屋面板和檩条,其活荷载提高到0.5kN/m2.《钢结构设计规范》规定不上人屋面的活荷载为0.5kN/m2,但构件的荷载面积大于60m2的可乘折减系数0.6.门式刚架一般符合此条件,所以可用0.3kN/m2,与钢结构设计规范保持一致。
国外这类,考虑0.15 -0.5N/m2的附加荷载,而我们无此规定,遇到超载情况,就出安全问题。
设计时可适当提高至0.5kN/m2.现在有的框架梁太细,檩条太小,明显有人为减少荷载情况,应特别注意,决不允许在有限的活荷载中“偷工减料”。
2.屋脊垂度控制框架斜梁的竖向挠度限值一般情况规定为1/180,除验算坡面斜梁挠度外,是否验算跨中下垂度?过去不明确,可能不包括屋脊点垂度。
现在应该是计算的。
一般是将构件分段,用等截面程序计算,每段都计算水平和竖向位移,不能大于允许值,等于验算跨中垂度。
跨中垂度反映屋面竖向刚度,刚度太小竖向变形就大。
的度本来就小,脊点下垂后引起屋面漏水,是漏水的原因之一。
有的工程由于屋面竖向刚度过小,第一榀刚架与山墙间的屋面出现斜坡,使屋面变形。
本人有此想法,刚架侧移后,当山尖下垂对坡度影响较大时(例如使坡度小于1/20),验算山尖垂度,以便对屋面刚度进行控制。
刚架轻型房屋钢结构设计
刚架轻型房屋钢结构设计门式刚架为一种传统的结构体系,该类结构的上部主构架包括刚架斜梁、刚架柱、支撑、檩条、系杆、山墙骨架等。
门式刚架轻型房屋钢结构具有受力简单、传力路径明确、构件制作快捷、便于工厂化加工、施工周期短等特点,因此广泛应用于工业、商业及文化娱乐公共设施等工业与民用建筑中。
门式刚架轻型房屋钢结构起源于美国,经历了近百年的发展,目前已成为设计、制作与施工标准相对完善的一种结构体系。
从人类发展历史看,建筑形式与结构体系的产生与发展总与一定时期的生产和生活水平密切相关,门式刚架轻型房屋钢结构的产生也有着特定的历史背景。
轻型钢结构在国外发展较早,最初是随着汽车工业的发展,主要用于建造私人车库等简易房屋。
第二次世界大战期间,由于战争的需要,轻型房屋钢结构主要用于建造一些拆装方便的营房和库房。
门式刚架轻型房屋钢结构最早起源于美国,并且发展最快、应用最广。
后来在欧洲、日本和澳大利亚等国也得到了广泛发展和应用。
因其构件制作快捷、便于工厂化加工、施工周期短等特点,此种结构形式一经推出就深受建筑业喜爱。
上世纪20世纪中期,建筑钢材产量大增,钢材的冶炼水平也有了很大突破,色彩丰富、耐久性强的彩色压型钢板随之出现, H型钢和冷弯薄壁型钢相继问世,这些都极大地推动了门式刚架轻型房屋钢结构的发展。
加之加工设备的不断改善,设计形式的多样化,使门式刚架轻型房屋钢结构体系逐渐应用于大型工业厂房、商业建筑及公共交通设施等。
实现了结构分析、设计、出图的程序化,构件加工的工厂化,安装施工和经营管理的一体化流程。
目前,大部分国外轻钢结构公司都具有自己的门式刚架轻型房屋钢结构系列,由于门式刚架构件的刚度良好,其平面内、外的刚度差别较小,为制作、运输、安装提供了较有利的条件。
结构构件可全部在工厂制作,工业化程度高,运输便捷,安装方便快速,土建施工量小,综合经济效益高。
在美国、日本等一些钢结构技术比较发达的国家,门式刚架轻型房屋钢结构体系已经作为一种及既经济又快捷的建筑结构体系,以商品的形式对外出售。
门式刚架轻型房屋钢结构的设计
关键词 : 门式 刚架 轻 型 钢 结 构 设 计
前 言
一
门式刚架作为轻型房屋钢结构 的一种 结构形式 ,具有施
工 速 度 快 、 筑 造 型 美 观 、 材 用量 少 、 震性 能 好 、 利 于 环 建 钢 抗 有 保 、 价 低 廉 、 合 经 济 效 益 好 等优 势 , 着近 年 来 防火 、 腐 造 综 随 防 新 产 品 的 不 断 出现 , 已较 好 地 解 决 了钢 结 构 抗 腐 蚀 性 差 的缺 点 。 得 它 在 工 业 厂 房 以 及 民 用设 施 中 获得 了广 泛 的应 用 。笔 使 者 总 结 近 年 来 的工 程 实 践 ,提 出在 门 式 刚架 轻 型 钢 结 构 设 计 与 应 用 方面 应 考 虑 和 注 意 的一 些 技 术 问 题 。
多抗剪 配筋 , 施工质量 无法保证 , 框架结构柱 、 抗震设 其 且 梁
计 过 分保 守 。
在边 节 点 处必 须 按 照 “ 柱 弱 梁 ” “ 节 点 弱 构 件 ” 则 强 及 强 原 设计 , 在 内节 点 处 按 “ 梁 弱 柱 ” 则 设计 , 内节 点 的 受 剪 而 强 原 则 承 载 力 易于 保 证 。抗 震 设 计 中为 避 免 内 节点 破 坏 , 罕 遇 地 震 在 作 用 下允 许 中柱 柱 端 出铰 以 形 成 混 合 机 制 是 必 要 的 ,也 是 经
造措施 ( 箍筋加 密约束的混凝 土强度较单 向的强度有较大 的
提高 )保证柱铰在 不降低其承载 力的情况下 有较大的转动能 ,
力 ,是 多层 多跨 预 应 力 混 凝 土 框 架 设 计 中较 为切 实 可 行 的 措
施。 由此 , 许 中柱 上 出铰 , 强柱 的构 造 措 施 ( 允 加 箍筋 加 密约 束 的 混 凝 土 强 度 较 单 向 的 强 度 有 较 大 的 提 高 )保 证 柱 铰 在 不 降 ,
cecs102门式刚架轻型房屋钢结构技术规程
cecs102门式刚架轻型房屋钢结构技术规程全文共四篇示例,供您参考第一篇示例:随着现代化建筑技术的不断发展,轻钢结构建筑作为一种创新型、环保型新型建筑方式,得到了越来越广泛的应用。
而CECS102门式刚架轻型房屋钢结构技术规程,正是为了规范和指导轻型房屋钢结构的设计、施工和验收而制定的,下面将就CECS102规程的相关内容做一些介绍。
CECS102规程是由中华人民共和国住房和城乡建设部制定的,旨在强调轻型房屋钢结构在建筑中的合理使用和规范,确保建筑结构的安全性、稳定性和耐久性。
该规程详细规定了轻型房屋钢结构的设计、材料选用、施工工艺、验收标准等内容,是轻型房屋建筑领域的重要技术标准。
CECS102规程对轻型房屋钢结构的设计提出了严格的要求,要求设计符合国家或地方的相关规范标准,保障建筑结构的安全和稳定。
还对轻型房屋钢结构的材料性能、连接件和防护层等方面提出了具体的要求,确保了建筑结构的可靠性和耐久性。
CECS102规程对轻型房屋钢结构的施工工艺提出了详细规定,包括工程准备、基础处理、结构安装、涂装工艺等方面。
规程要求施工单位必须按照相关标准和规范操作,在施工过程中严格控制质量,保证建筑结构的稳固性和耐久性。
CECS102规程还对轻型房屋钢结构的验收标准进行了明确规定,要求验收单位必须依据规程对建筑结构进行全面检测,确保符合相关要求后方可通过验收。
这一严格的验收标准,保证了建筑结构的安全性和稳定性。
CECS102门式刚架轻型房屋钢结构技术规程为轻型房屋钢结构建筑提供了可靠的技术指导和规范,保障了建筑结构的安全性和稳定性。
随着规程的不断完善和推广应用,相信轻型房屋钢结构建筑将在未来的建筑领域发挥越来越重要的作用,为人们的生活和工作提供更加安全、健康、舒适的居住空间。
第二篇示例:随着现代工业技术的发展,建筑领域也迎来了许多新的技术和材料。
轻钢结构建筑作为一种新型建筑形式,在建筑领域受到了越来越多的关注。
门式刚架轻型房屋钢结构的设计原则
门式刚架轻型房屋钢结构的设计原则门式刚架为一种传统的结构体系,该类结构的上部主构架包括刚架斜梁、刚架柱、支撑、檩条、系杆、山墙骨架等。
门式刚架轻型房屋钢结构具有受力简单、传力路径明确、构件制作快捷、便于工厂化加工、施工周期短等特点,因此广泛应用于工业、商业及文化娱乐公共设施等工业与民用建筑中。
常用的门式刚架轻型房屋是指房屋高度不大于18m,房屋高宽比小于1,承重结构为单跨或多跨实腹门式刚架、具有轻型屋盖、无桥式吊车或有起重量不大于20t的A1~A5工作级别桥式吊车或3t悬挂式起重机的单层钢结构房屋。
1. 门式刚架轻型房屋钢结构采用以概率理论为基础的极限状态设计方法,以可靠指标度量结构构件的可靠度,采用分项系数的设计表达式进行设计。
2. 门式刚架轻型房屋钢结构的承重构件,应按承载能力极限状态和正常使用极限状态进行设计。
3. 当结构构件按承载能力极限状态设计时,持久设计状况、短暂设计状况应满足下式要求:式中:γ0——结构重要性系数。
对安全等级为一级的结构构件不小于1.1,对安全等级为二级的结构构件不小于1.0,门式刚架钢结构构件安全等级可取二级,对于设计使用年限为25年的结构构件,γ0不应小于0.95;Sd——不考虑地震作用时,荷载组合的效应设计值,应符合规范规定。
Rd——结构构件承载力设计值。
4. 由于单层门式刚架轻型房屋钢结构的自重较小,设计经验和振动台试验表明,当抗震设防烈度为7度(0.1g)及以下时,一般不需要做抗震验算;当为7度(0.15g)及以上时,横向刚架和纵向框架均需进行抗震验算。
当设有夹层或有与门式刚架相连接的附属房屋时,应进行抗震验算。
当抗震设防烈度7度(0.15g)及以上时,应进行地震作用组合的效应验算,地震设计状况应满足下式要求:式中:SE——考虑多遇地震作用时,荷载和地震作用组合的效应设计值,应符合规范规定;γRE——承载力抗震调整系数。
5. 承载力抗震调整系数应按表1采用。
门式刚架轻型房屋钢结构设计与施工疑难问题释义
门式刚架轻型房屋钢结构设计与施工疑难问题释义首先,门式刚架轻型房屋钢结构的设计问题主要集中在受力分析和结构优化两个方面。
由于门式刚架的主梁和副梁之间的支撑刚度较小,容易发生整体稳定性问题。
此外,由于房屋自重较小,受到外部荷载的影响较大,需要通过弹塑性分析和有限元分析等手段来确定结构的稳定性和设计方案。
而结构的优化则主要涉及材料的选择和梁柱节点的设计,需要综合考虑强度、刚度和稳定性等指标。
其次,门式刚架轻型房屋钢结构施工过程中存在一些技术难题。
首先是如何保证结构的准确度和施工质量。
由于轻型房屋钢结构的构件制作精度要求较高,施工中需加强对焊接工艺和节点连接的控制,确保构件之间的协调和施工质量的稳定。
其次是如何解决难以进行大型模块化施工的问题。
传统的大型模块化施工方式可能无法适应轻型房屋钢结构的特点,因此需要研究新的施工技术和工艺,如采用现场拼装或模块化拼装的方式来提高施工效率和质量。
此外,门式刚架轻型房屋钢结构在使用过程中还存在一些问题。
首先是结构的耐久性问题。
由于轻型房屋钢结构在使用过程中容易受到外界环境和剧烈变化的影响,如氧化、腐蚀和风荷载等,因此需要采取相应的保护措施,延长结构的使用寿命。
其次是结构的隔热和隔声问题。
轻型房屋钢结构对热和声音的隔离性能较差,需要在设计过程中加强隔热层和隔声层的设置,提高建筑的舒适度。
综上所述,门式刚架轻型房屋钢结构设计与施工中存在一些疑难问题,需要我们通过合理的设计方案、施工技术和使用管理来解决。
只有充分理解和应对这些问题,才能确保钢结构房屋的安全、稳定和可持续发展。
门式刚架轻型房屋钢结构设计要点
门式刚架轻型房屋钢结构设计要点摘要:当前,我国建筑行业快速发展,各种新的结构形式被广泛应用到建筑工程中。
门式刚架结构作为一种传统的结构形式,结合近年来较为火热的钢结构形式,就形成了一种独具特点的门式刚架轻型房屋钢结构形式,在工业厂房和物流建筑中得到广泛应用。
为了更好地发挥其结构优势,一定要合理分析其设计要点,在设计工作中做好设计优化,保证设计质量,提升结构的稳定性,降低施工成本,使得其能更好地应用到我国的建筑行业中来,促进我国建筑行业的发展。
关键词:门式刚架;房屋钢结构;设计一、门式刚架轻型房屋钢结构优势体现和发展1、体现门式刚架轻型房屋钢结构的优势。
从1980年以后,门式刚架轻型房屋钢结构仍在中国进行使用,历经几十年的持续发展,它已变成我国现阶段住房建设的重点组成部分。
当构设门式刚架轻型钢结构房屋的结构时,集中采用可以负载房屋骨架的H型钢等构件,该设计的具体应用极为多见且尤为广泛。
主要归因于门式刚架轻型房屋结构的构设十分灵活,构建模数的柱网几乎不受其约束,极为便于拆除门式刚架轻型房屋,十分有益于我们进行回收以及利用,还能够极大程度地缩短施工工期。
另外,使用钢结构对能源消耗的降低有很大的好处,能够大大降低环境被毁害的程度,并且其拥有极高的综合经济效益,能够为企业带来不可估量的好处。
2、发展门式刚架轻型房屋建筑。
门式刚架轻型结构的发展和使用被越来越多地应用,主要归因于中国近年日益发展的科学技术。
门式刚架轻型房屋钢结构技术章程被中国相应质量部门改良并规定以后,很好地提高了全部钢结构施工的层次和经验。
然而,在当下与部分发达国家相比较,我国的钢结构应用设计在许多地方的改进和强化还有很大的进步空间。
在轻型钢结构的应用形式上中国集中采用无铰门式、两铰门式刚架,采用H型焊接,确保了钢结构自身截面的稳固性。
而几乎一样的主要为刚架节点方面的构设,通过摩擦面处理的高强度螺栓的连接是主要采取的方式。
而通过规范化体系维修结构系统。
浅谈门式钢架轻型房屋钢结构优化设计
5 檐 口高度的确定
当荷载 、 度、 距等 因素相 同时 , 口高 度 跨 柱 檐
( 柱长 度 ) 愈高 , 钢愈 大 。这 不 仅仅 是 由于柱 加 长 用 了一节 。更重 要 的 是 由于 柱 高 增 加 , 构 的侧 向刚 结 度降低 , 顶 在水 平荷 载作 用下 的侧 移增大 , 柱 要控 制 柱顶 位移 值 , 须 增 加柱 截 面 尺 寸 。柱 计 算 长度 越 必
3 8 3 6 3 4 3 2
厂房的用钢量 。由于轻钢厂房的柱距不受模数的限
制, 因此 , 在满足工艺专业 的要求下, 柱距 的选择较 为灵 活 。图 2所表 示 的是在 2 跨度 、 4m 有无 吊车 条 件下 不 同柱距 所 对应 的总用 钢量 的关 系 曲线 。
3 8 3 6
() 度 的 变 化 范 围为 l 4跨 8~3 以 3m 为 模 6m(
数 ) 。
() 别对 有无 吊车 进行 计 算 , 中有 吊 车 厂 房 5分 其
中的吊车分别为 5tl 2 的桥式 吊车。 、0t 0t 、
( 檐 口高度分别为: 吊车厂房 6m; 吊车厂 6 ) 无 有
量必然上升。若跨度增大 , 梁截面又显著增大 , 也会
瓣
12 3
甘
肃
冶
金
第3 3卷
导致 单 位用钢 量 的上 升 。在 设 计 时 , 进 行 几个 方 应 案 的综合 比较 , 择适 宜 的跨度 和跨 数 。 选
支 撑也 可优先 考虑 设 置 柔性 支 撑 , 柱 支 撑 可 以考 下 虑设 置 型钢支 撑 。屋 面水 平支 撑宜 优先 考虑 设置 柔
柱距超过 8 m时由于檩条 、 支撑、 吊车梁等构件的用
门式刚架轻型房屋的经济合理性设计
门式刚架轻型房屋的经济合理性设计门式刚架轻型房屋是一种经济合理的设计,它结合了经济性和实用性,同时满足了人们对于舒适居住环境的需求。
本文将从材料选型、结构设计、施工方面等几个方面进行阐述,探讨门式刚架轻型房屋的经济合理性设计。
一、材料选型门式刚架轻型房屋的经济合理性设计首先离不开材料的选用。
在材料选型方面,需要考虑到材料的强度、耐久性和价格等因素。
在门式刚架轻型房屋的设计中,一般选用轻钢结构材料作为主要承重材料,轻钢结构具有强度高、耐腐蚀性好、施工方便等优点,而且价格相对较低,能够有效降低房屋建造成本。
在墙材的选用上,可以选择轻质砖、聚苯乙烯泡沫板等材料,这些材料价格低廉,同时重量轻,能够降低房屋自重,减小对基础的荷载。
在屋面、外墙等部位的保温材料也可以选择聚氨酯泡沫板、玻璃棉等材料,它们具有良好的隔热性能和保温性能,能够帮助节约能源。
门式刚架轻型房屋的经济合理性设计在材料选型上要兼顾材料的性能和价格,选择性能优良、价格适中的材料,以降低建造成本。
二、结构设计门式刚架轻型房屋的结构设计也是其经济合理性的重要体现。
轻钢结构作为主要承重材料,在结构设计上能够实现模块化、标准化生产,并且能够减少材料浪费和加工成本,从而降低成本。
在结构设计的过程中,需要充分考虑到房屋的抗震性能和抗风性能。
门式刚架轻型房屋往往采用钢结构框架体系,能够有效提高房屋的抗震抗风性能,而且还能够减小墙体厚度,增加室内使用面积。
在房屋的布局设计上,也需要合理利用空间,尽量降低使用面积和建筑物高度,从而减少建筑材料的使用量。
在地基设计上,需要根据实际地质条件合理选用地基处理方法,保证地基稳定,并尽量降低地基处理成本。
三、施工方面在施工过程中,应该尽量减少对环境的破坏,合理利用资源,保护环境,从而降低施工的环境成本。
施工中要加强管理,提高施工效率,减少施工时间,降低施工工期成本。
门式刚架轻型房屋的经济合理性设计需要在材料选型、结构设计和施工方面做到对资源的充分利用、节约成本,降低建造成本。
门式刚架轻型钢结构设计
门式刚架轻型钢结构设计摘要:轻型钢结构以其施工速度快、建筑造型美观、钢材用量少、造价低廉等优势,越来越受国内外建筑商所青睐。
而门式刚架结构体系作为轻型钢结构的一种结构形式,伴随着我国经济的高速发展,广泛应用于工业、居住和公共建筑,其发展是相当迅速的。
在以往的工程项目设计中通过比选方案,该结构形式经常被选择采用。
关键词:门式刚架;荷载;钢梁;檩条1 工程概况以某工程成品仓库门式刚架为例,简要阐述轻型门式刚架结构设计的一些基本步骤和注意事项。
该工程基本设计条件为抗震设防裂度为7度(设计基本地震加速度0.1g),Ⅳ类场地,基本风压0.55kN/m2 ,地面粗糙度为B类。
刚架抗震能力很强,7度设防时一般不需做抗震验算。
成品仓库全长105m,双坡双跨,单坡跨度27m,双跨总跨度54m,柱距7.5m,无吊车,檐口高度10.5m。
门式刚架变形能力强可以有效的抵御地震作用,但在使用荷载作用下产生的位移较大,因此不适宜安装起重量过大的吊车,通常采用重量不大于3t的悬挂式吊车起。
本项目无吊车,所以柱脚采用铰接,斜梁坡度1/15。
2 结构体系为防止出入仓库的叉车撞击钢柱和预防雨水侵入仓库,沿厂房设置了 1.2m 高矮墙。
钢柱下设置1.2m高,与墙等高的混凝土短柱。
注意在考虑基础及短柱定位时,应事先计算上部门式刚架的钢柱尺寸,保证钢柱柱脚中心与混凝土短柱中心、基础中心重合。
混凝土短柱外皮应与墙外皮对齐,同时还应考虑到轻型钢墙板的布置。
在本次成品仓库设计中,成品库建筑面积较大,超出国家防火要求,而且近期有事故表明,如果成品仓库的防火分区设置不当,当发生火灾时火情串联,难以保证人身和财产的安全,故建筑专业要求在成品库内设置防火墙,保证防火分区。
考虑到门式刚架结构在受到风荷载等外部荷载时变形比较大,如把防火墙置于钢柱间,则墙体将大大阻碍门式刚架的整体变形,对整个结构不利,所以在设计时应考虑把防火墙置于钢柱外皮布置,且与钢柱间距50mm左右的距离以确保门式刚架的变形要求。
门式钢架轻型房屋的钢结构设计
新材料·新装饰2021年4月第3卷第8期建筑规划与设计DOI:10.12203/j.xclxzs.1671-9344.202108031作者简介:陈凯文(1981—),男,汉族,湖南郴州人,工程师,学士。
研究方向:结构设计。
摘要:文章对门式钢架轻钢结构进行了概述,说明了门式钢架轻钢结构的设计要点,包括钢架柱脚的连接方式设计、钢架结构设计、支撑结构设置、钢结构屋面和围护结构设计。
关键词:轻钢结构;门式钢架;结构设计中图分类号:TU392.5文献标志码:A文章编号:1671-9344(2021)08-0064-02门式钢架轻型房屋的钢结构设计陈凯文(中外建华诚工程技术集团有限公司,湖南长沙,410000)在钢结构建筑工程中,门式钢结构厂房是其中比较有代表性的现代建筑之一,其在我国各大城市内部应用非常普遍,且使用优势非常明显。
为了充分发挥出门式钢结构厂房的使用优势,需要保证门式钢结构厂房安装施工质量符合工程设计工作标准,因此需要掌握每一个施工环节的技术方法以及确保其施工质量,以提高门式钢结构厂房的整体施工质量,确保工程建设单位获得更高的经济效益和社会效益。
1门式钢架轻钢结构概述(1)门式钢架轻钢结构设计现状。
随着我国建筑产业的不断发展,各种不同类型的建筑物也不断涌现,传统的建筑工程结构主要以钢筋混凝结构和砌体结构为主,但一些大跨度轻型吊车工业厂房、仓库、集贸市场等工程对钢结构的使用程度越来越高。
门式钢架轻钢结构建筑相比于传统的建筑结构有诸多优势,其不仅跨度大、自重轻、基础造价低、预制程度高及施工效率高,同时由于其具有强度高、延展性好等性能,因此其各部件容易被加工和运输,可以就地取材,满足现今国家推行的绿色节能要求。
这种钢结构形式前期的经济成本投入相对较低,因此得到建设单位的广泛应用,比较常见的门式钢架有单跨钢架结构和双跨钢架结构、多跨连续钢架结构[1]。
(2)门式钢架轻钢结构的特点。
由于门式钢架结构属于钢结构工程项目中常用的一种结构形式,轻型钢结构自身的重量较小,可以实现一些个性化的设计形式,以满足钢建筑结构的设计工作要求。
物流建筑门式刚架轻型房屋钢结构设计
物流建筑门式刚架轻型房屋钢结构设计摘要:现代社会人们生产、生活对物流配送的要求越来越高,推动了我国物流建筑门式刚架轻型钢的发展和应用。
门式刚架原本主要被单层工业厂房,基于其外形美观简洁、造价节约、施工效率快且安装操作简便等特点,以及系列化和装配化的批量生产优势,已经逐渐成为了现代物流建筑结构中最具竞争力的结构形式。
本文将对轻型钢结构设计原则进行分析,结合在物流建筑中应用轻型钢结构的优势,探究其实际应用,推动轻型钢结构的发展。
关键词:物流建筑;门式刚架;结构设计前言:我国物流建筑中对轻型钢的应用逐渐普及,但是其实际应用必须保障结构设计的合理性,才能充分发挥轻型钢的作用。
应用轻型钢结构要求结构设计人员不断对设计标准进行完善,并增强门式刚架技术的应用水准,严格把控结构计算以及设计图纸等细节方面的问题,防止在工程中出现安全问题。
进行物流建筑结构设计时,还需要参考建筑的重要性、设计原则以及材料特点等方面,对结构设计进行创新,推动当前建筑行业发展水平。
1.门式刚架轻型钢结构在物流建筑的应用情况物流建筑,根据使用上的区别,一般分为物流作业和存储两大类。
常见的物流建筑根据建筑形态,分为单层物流建筑、多层物流建筑(主要是双层)和高层物流建筑(三层及及以上)。
传统的物流建筑,以单层和双层物流建筑为主。
国内知名的物流建筑开发商,如普洛斯、嘉民、安博等建造的主流产品也是单层和双层物流建筑。
近年来,生鲜冷链的配送需求越来越多以及科技进步和人工成本的提高,物流冷库和自动化程度较高的立体高架库在物流建筑中的比例也开始逐渐提高。
门式刚架轻型钢结构在物流建筑中的应用,主要是单层物流建筑(干仓和冷库)、多高层物流建筑的屋面和墙面、立体库以及混合双层物流建筑的二层。
单层物流建筑的结构方案与经典的门式刚架轻型钢结构基本上完全一致,经典的门式刚架轻型钢结构是指承重结构采用变截面或等截面实腹刚架,维护系统采用轻型钢屋面和轻型外墙的单层房屋。
论门式刚架轻型房屋钢结构设计
论 门式 刚架轻 型房 屋钢 结构 设计
陈 威
摘 要: 本文仅对单跨 门式刚架轻型房屋钢结构设计进行了探讨, 旨在对设计提供有益的建议 。 关键词 : 门式刚架 ; 结构 ; 设计
门 式 刚 架 轻 型 房 屋 钢 结 构 是 近 十 年 来 在 我 国 迅 速 发 展 起 来的一种新 型结构体 系 , 被广泛应 用于工业 厂房 、 仓库等 众 多
般 情 况 下 , 架 节 点连 接 板 件 用 钢 量 占刚 架 总 用钢 量 的 刚 5 1 %, 再 加 上 连接 所 用 的高 强 度 螺 栓 , -5 如 刚架 节 点 连 接 费 用 所 占的 比重 更大 。因此 , 点 设计 不 仅 要 传 力 可 靠 , 且 要 经 济 合 节 而
构构件。 门式刚架 轻型房屋钢 结构 , 应根据 房屋 的平 面尺 寸、 高度
的工业和民用建筑 中。
和荷载的不 同情况 , 合理确定 门式刚架的跨度 、 间距 , 平衡外包 面 ( 面和屋面) 墙 与主 刚架 的用钢 量, 优化整个房屋 结构的经济
指标 。 当房屋的平面尺寸和高度确 定时, 山墙墙架 结构和屋面天 沟 是 基 本 确 定 的 , 此 下 面 的 研 究 讨 论 不 考 虑 山 墙 墙 架 结 构 和 因 屋面天沟的影响。
1 轻型房屋 的特点
() 盖 为 轻 型 屋 盖 。所 谓 轻 型屋 盖 , 屋 面板 为压 型钢 板 1屋 指 等轻 型板材 、屋面檩条 为冷弯薄 壁型钢等轻 型檩条 的屋盖 结
构。
31 檩 条设 计 .
檩 条一般 设计成简支构件 。当檩条跨度 为 45 6 m时 , .~ . 0 设 道拉条 ; 当檩条跨度大 于 6 m时, 设两道拉条。 计算分析表 明, 当檩 条跨度分 别为 6 m、 . 9 m时 ,檩条 的经济平均 用钢 . 7 m、 . 0 5 0 量( 含拉条 ) 一般分别约为 50 g 、.k/ 、.k/ 2 . / 5 g 75 gl。一般情 k m2 5 m2 l a 况下, 当檩条跨度确 定时, 檩条 间距越大 , 檩条的平米用钢 量越 小。因此建议 , 房屋单跨跨度 小, 宜采用较 小檩 距; 房屋 单跨跨 度 大, 宜 按现 行国家标准 《 建筑 结构荷载规 范》 规定采用: () 构 自重 。结 构 自重 应 包 括 屋 面 板 、 条 、 面 板 、 1结 檩 墙 墙 梁 、 撑 、 架 、 架 柱 、 光 天 窗 和 侧 窗 等 结 构 构 件 和 非 结 构 支 刚 墙 采 构件 的 白重 。 () 2 施工或检修集 中荷载 。 () 3 屋面 雪荷载 、 积灰荷 载。 () 4 吊车荷载 。 () 5 悬挂 荷载 。悬挂 荷载应包 括建筑给 水 、 采暖 、 电气 、 通 风、 空调等 系统悬挂于屋面 结构下或刚架柱侧 的管道和设 备荷 载。 当有 吊顶 时, 还应包括吊顶荷载 。 悬挂荷载应按实际情况取
门式刚架轻型房屋钢结构设计
檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪筑中。
20世纪50年代以来,新型结构材料迅速发展,轻质高强的建筑材料在高层建筑中广泛应用,为现代高层建筑的发展提供了条件。
因此,结构选型时应注意合理选用结构材料,选择能充分发挥材料性能的结构形式,从而促进结构形式的创新。
(4)建筑施工的生产技术水平及生产手段对建筑结构形式有很大影响。
在手工劳动的时代,只能用小型砖石块体来建造墙柱拱,或采用木骨架的结构型式。
近代大工业生产出现后,在钢铁工业及机械工业得到很大发展的基础上,大型起重机械及各种建筑机械(例如混凝土泵)相继问世。
这样,使得高层建筑及大跨度建筑的各种结构形式成为现实。
(5)新结构与新材料的不断运用与实践发展了结构理论,使人们提高了结构设计水平。
而结构设计理论的发展反过来为解决复杂的结构设计与优选问题提供了有利条件。
因此,结构设计理论的发展对结构选型的影响可从结构理论研究发展等方面分析。
在结构理论研究发展中,抗震设计理论的发展对结构选型工作有着很重要的影响。
由于地震运动的随机性及复杂性,既不可能准确地划定高烈度地震可能发生的地区和范围,又不能在全国范围内普遍按照高烈度标准设防,势必给结构选型工作带来困难。
为了解决上述问题我国采取“小震不坏、大震不到”的双重抗震设计准则。
4结束语随着结构理论发展地不断深入,结构选型工作也朝着综合化和复杂化方向发展。
有的学者指出未来高层建筑的发展方向之一是组合超级框架,这种组合结构体系比使用单一材料经济得多,但其发展尚有一些问题值得进一步研究。
此外,建筑结构减震技术的应用异军突起和预应力混凝土的设计概念已从传统的“全预应力”过渡到“部分预应力”等新发展都必将给结构选型带来影响。
参考文献[1]GB50011-2001.建筑抗震设计规范[S].[2]陈群.浅谈高层结构设计中确定结构体系的几个问题[J].建筑知识,2002,4ʒ43-44.[3]马荫贤.钢筋混凝土高层建筑设计中若干问题的探讨[J].技术交流,2003,12ʒ64-65.[4]游晋华.高层结构抗震中的概念设计[J].山西建筑,2004,30(19):34-35.门式刚架轻型房屋钢结构设计潘峰(合肥工业大学建筑设计研究院,安徽合肥230009)摘要:重点介绍了门式刚架轻型钢结构支撑系统中考虑纵向系杆的传力作用的屋盖横向支撑的设计原理,通过实例设计了不同形式的支撑,并针对各种形式的柱间支撑分析了其受力情况和经济性,为门式刚架轻钢结构支撑的设计积累了经验。
门式刚架轻型房屋钢结构的形式与设计要求
1 门式刚架轻型房屋钢结构的特点
门式刚架轻型房屋钢结构是建筑轻型化的代表,也是建 筑行业中发展较快的一种建筑结构形式,该结构有着诸多优 点,使其被广泛应用于各种建筑中,具有较高的经济性和优 越性。
(1)构造比较简单,使用单一材料。与其他建筑结构形式 相比,门式刚架轻型房屋钢结构相对简单,主要使用钢材这一 材料,因此在设计起来比较容易做到标准化和定型化,后期构 件加工、制作和安装都可以实现自动化作业,利用计算机程序 可以控制设计和生产的整个过程,降低了人为失误发生的可 能,提高了生产效率。
(3)抗震性能好。由于门式刚架轻型房屋钢结构重量较 轻,基础受力小。在相同地震强度下,门式刚架轻型房屋钢结 构的地震反应弱,能够有效的降低地震灾害,保护人们财产和 生命安全。尤其是在地震较为频繁的地区推广门式刚架轻型 房屋钢结构具有更重要的现实意义。
(4)施工周期短。门式刚架轻钢结构的材料单一、制作简 单,所有的构件都可以在车间内完成,然后将构件运到工地进 行安装即可,构件之间用高强度的螺栓相连接,部分需要进行 焊接,就可以完成整个工序。整个过程不仅方便,施工时间 短,而且质量得到保证。另外,由于可以在车间内完成构件生 产,避免了施工现场作业,也就规避了施工现场气候条件等带 来的影响。一般来说,规模不大的厂房仅需四、五天就可以完 成,最长也不超过 2 个月。而钢筋混凝土结构则起码需要一年
2 门式刚架轻型房屋钢结构的形式
门式刚架轻型房屋钢结构的结构形式比较灵活,能够充 分利用材料,是一个系统性的工程,整个结构由刚架斜梁、屋 面压型钢板、刚架柱、屋面檩条、墙面凛条、吊车梁、山墙骨架、 支撑系统等组成,可以满足多种功能厂房设计要求。从结构 跨度分类,可以分为单跨、双跨、多跨和高低跨等几种形式,单 跨的话从小到 9m,大到 70m 都可以采用这种结构形式。多跨 的话可以覆盖大面积的厂房等建筑;从截面形式来分来的话, 可以分为实腹式和格构式,顾名思义,实腹式就是腹板不开洞 的,如工字钢、C 型钢等,格构式是由较小截面构件组成,重要 比实腹式更轻;从是否带吊车来分类,可以分为带吊车结构和 不带吊车结构等。
门式刚架轻型房屋的经济合理性设计
门式刚架轻型房屋的经济合理性设计门式刚架轻型房屋是一种由门式刚架结构支撑的轻型房屋,其经济合理性设计意味着在满足使用功能和安全要求的前提下,最大程度地降低建造成本,提高房屋的经济效益。
以下是关于门式刚架轻型房屋经济合理性设计的一些内容。
门式刚架轻型房屋的材料成本相对较低。
由于轻型房屋采用了钢结构材料,相比传统的混凝土结构,钢材的价格要低一些。
钢材的使用率也较高,可以进行预制加工,减少浪费。
门式刚架轻型房屋的墙体和屋顶结构可以采用轻型板材,不仅成本低,而且施工周期短,可大幅度降低人工成本。
门式刚架轻型房屋的施工速度较快,节省了大量人力资源。
传统的房屋建造通常需要较长的施工周期,而门式刚架轻型房屋采用了预制加工的工艺,可以在工厂进行大量的现场预制,然后再将预制构件运至现场进行拼接,这样可以大幅度降低施工时间,减少劳动力成本。
门式刚架轻型房屋具备良好的可拆卸性,可重复使用。
轻型房屋的结构设计比较简单,方便拆卸和组装。
在合理使用和维护的情况下,门式刚架轻型房屋可以使用多次,有效地节约了建筑材料的使用量,降低了房屋建设的整体成本。
门式刚架轻型房屋的节能效果显著,可以降低日常运行和维护成本。
轻型房屋的保温性能较好,采用了一系列的节能措施,例如热隔离材料、隔热层和光伏发电设备等,可以降低能源消耗,减少了后期运维和维护的成本。
门式刚架轻型房屋的设计具有灵活性。
根据不同的使用需求,轻型房屋可以随时进行扩建或改造,可以根据实际需求进行局部拆除和新的增加,而不需要对整体结构进行大幅度的改动,大大降低了改造和扩建的成本。
门式刚架轻型房屋的经济合理性设计主要体现在建筑材料成本的降低、施工速度的加快、可重复使用和节能性能等方面。
这些特点使得门式刚架轻型房屋在现代建筑领域具备了广泛的应用前景,成为一种经济实用的建筑形式。
上海门式刚架轻型房屋钢结构设计规程
上海门式刚架轻型房屋钢结构设计规程
上海门式刚架轻型房屋钢结构设计规程
随着经济的发展,人们对生活质量和居住环境的要求越来越高,而轻型钢结构房屋由于其节能环保、施工速度快等特点,受到了越来越多人的关注。
上海门式刚架轻型房屋钢结构设计规程是一个大家应该了解的规范,本文将对该规程做一些简要介绍。
1.严格的钢材质量标准
上海门式刚架轻型房屋钢结构设计规程对于钢材的要求非常严格,并且涉及到钢材的各种性能指标。
在设计轻型钢结构房屋时,需要选用优质的钢材,以确保房屋的安全性和耐久性。
2.适应不同地区的气候条件
在设计轻型钢结构房屋时,需要考虑到所处的自然环境,根据不同地区的气候条件来确定各种建筑材料的用量和材质。
同时,在设计过程中需要注重通风、隔热、防潮等方面的处理,以确保房屋的舒适度和
健康程度。
3.保证施工质量和工期
在轻型钢结构房屋的施工中,合理的施工过程和设备是至关重要的。
上海门式刚架轻型房屋钢结构设计规程规定了在施工中需要遵循的标准,以确保房屋的质量和工期的保障。
4.注重灾害防范
轻型钢结构房屋在受到自然灾害等不可预测的因素影响时,需要考虑到房屋的抗灾性。
在设计过程中需要采取一系列预防措施,以确保房屋在极端情况下的保障。
综上所述,上海门式刚架轻型房屋钢结构设计规程在轻型钢结构房屋的设计和施工中起到了至关重要的作用。
只有遵循规范,选用优质建筑材料,注重安全和舒适度等方面的处理,才能设计安全、美观、舒适的轻型钢结构房屋。
门式刚架轻型房屋钢结构设计规范电子版
门式刚架轻型房屋钢结构技术规程Technical specification for steel structure of light-weightbuildings with gabled frames CECS 102:2002(笔记) 2010-51 总则1.本规程适用于主要承重结构为单跨或多跨实腹门式刚架、具有轻型屋盖和轻型外墙、无桥式吊车或有起重量不大于20T的A1~A5工作级别桥式吊车或3T悬挂式起重机的单层房屋钢结构的设计、制作和安装。
门式刚架轻型房屋的外墙亦可采用砌体。
门式刚架轻型房屋的外墙,当抗震设防烈度不高于6度时,可采用轻型钢墙板或砌体;当抗震设防烈度为7度、8度时,可采用轻型钢墙板或非嵌砌砌体;当抗震设防烈度为9度时,宜采用桥型钢墙板或与柱柔性连接的轻质墙板。
2.本规程不适用于强侵蚀介质环境中的房屋。
3.编制本规程所依据的现行国家标准:《建筑结构可靠度设计统一标准》GB 50068《建筑结构设计术语和符号标准》GB/T 50083《建筑结构荷载规范》GB 50009《建筑抗震设计规范》GB 50011《钢结构设计规范》GB 50017《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB50018《钢结构工程施工质量验收规范》GB 50205等2 术语、符号术语1.孔口opening在建筑的外包面(墙面和屋面)上未设置永久性有效封闭装置的部分。
2.敞开式建筑opening building外墙至少有80%敞开的建筑。
3.部分封闭式建筑pertially enclosed building受外部正风压力的墙面上孔口总面积超过该建筑物其余外包面(墙面和屋面)上孔口面积的总和,并超过该墙毛面积的5%,且建筑物其余外包面的开孔率不超过20%的建筑。
4.封闭式建筑enclosed building在所封闭的空间中无符合部分封闭式建筑和敞开式建筑定义的那类孔口的建筑。
5.边缘带edge strip确定维护结构构件和面板上风荷载体型系数时,在外墙和屋面上划分的位于建筑物端部和边缘的区域。
门式刚架轻型房屋钢结构
6)当设计由抗震控制时,应采取相应的抗 震构造措施。规程提出抗震构造措施有: 构件之间应尽量采用螺栓连接;斜梁下 翼缘与刚架柱的连接宜采用加腋的方式 加强;该处附近翼缘受压区的宽厚比应 适当减小;柱脚的抗剪、抗拔承载力应 适当提高,柱脚底板应设置抗剪键,锚 栓应采取提高抗拔力的构造措施;支撑 的连接应按屈服承载力的1.2倍设计等等。
8. 补充支撑布置要求
1)设置5t及以上吊车时,柱间支撑应采用 型钢支撑。 2)设置15t以上吊车时,应设置屋盖纵向支撑. 桥式吊车起重量较大时,尚应采取措施增 加吊车梁的侧向刚度. 3) 无吊车时柱间支撑间距不大于30~45米。
4) 由于建筑或工艺原因,中间柱不能设 置交叉支撑时, 可采用纵向刚架。 5)多跨房屋的横向必要时也应设置支撑。
7)锚栓不能参加柱脚抗剪,水平反力应由 底板与混凝土基础间的摩擦力承受,超 过时应设置抗剪键。 8)圆钢支撑的连接宜用带槽的专用楔形垫 圈或在孔两侧焊接弧形支承板。
16.删除结构构件制作的具体 规定
参见《门式刚架轻型房屋钢构件》JG144 -2002。
17.补充结构工程安装允许偏差
表8.2.7《支承面地脚螺栓允许偏 差》,8.2.8《刚架柱安装允许偏差》, 8.2.9《刚架斜梁安装允许偏差》, 8.2.10《吊车梁安装允许偏差》,8.2.11 《压型钢板安装允许偏差》。主要参考 GB50205-2002。
15.完善高强度螺栓连接的设 计规定
1)保留了主刚架构件间的连接宜采用高 强度螺栓承压型或摩擦型连接的规定, 但补充了当端板连接只受轴向力和弯矩 时,或剪力小于其实际抗滑移承载力 (此时抗滑移系数取0.3)时, 表面可不 作专门处理。(但对此时是否可不作摩 擦系数试验不作规定)。
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门式刚架轻型房屋钢结构的合理设计0、前言在90年代前,我国房屋钢结构主要是应用于重型厂房,90年初,轻型门式刚架开始得到应用。
门式刚架轻钢房屋结构体系由主刚架体系、檩条和支撑体系、围护体系三大体系构成。
其中围护体系采用压型钢板作为面板带来了两大主要特点:①结构自重轻②蒙皮效应强。
充分利用这两大特点,在保证安全可靠的前提下,可以在结构造型(变截面)、支撑体系、刚度设计(侧移限制)、稳定设计(利用隅撑)、局部稳定(按剪应力大小设加劲肋,利用屈曲后强度)、蒙皮效应利用、简单的端板式连接等方面采用了先进的模式与技术,从而降低了造价,比传统钢结构更为经济合理。
1、选材1.1 主刚架和吊车梁:主刚架选用Q235B、Q345A及以上等级的钢材。
吊车梁:行车吨位≤5t的轻级工作制吊车梁宜选用Q235B、Q345A 等级的钢材;行车吨位较大或≥10t中级工作制吊车梁宜选用Q345B及以上等级的钢材。
1.2 檩条:简支、小跨度的檩条宜选用Q235A等级的钢材;连续或大跨度的檩条宜选用Q345A等级的钢材。
一般情况下,当由强度控制设计时宜用Q345A级钢材,充分利用其屈服强度高的优势。
当由刚度控制设计时宜用Q235A级钢材,在同等用钢量的情况下利用其价格优势。
当由稳定控制设计时,可根据具体情况选择Q345A 或Q235A级钢材。
1.3支撑:屋面及柱间支撑一般采用张紧的圆钢,有较大吨位行车时柱间支撑用角钢,隅撑一般采用角钢,这类型钢根据市场情况采用Q235钢。
1.4压型钢板:基材:钢板基材在根本上决定彩涂钢板的承力性能和压型加工性能,因此在选用基材等级或牌号时,主要考虑其力学性能、化学成分及其冷弯性能。
一般情况下,钢板基材宜选用Q235或性能与其相近的牌号;若为暗扣式压型钢板,则宜选用Q345或性能与其相近的牌号。
镀层:镀层在钢板防腐性能方面起主要作用。
各种彩板镀层厚度分别为:a)热镀锌钢板的镀层厚度双面和最小应不小于180g/m2,一般外层板采用180g/m2∽275g/m2, 内层板可采用180g/m2; b)热镀锌合金化钢板的镀层厚度双面和一般取为180g/m2; c)热镀5%铝锌钢板(Galfan) 的镀层厚度双面和一般采用180g/m2∽275g/m2; d)热镀55%铝锌钢板(Galvalume) 的镀层厚度双面和一般取用150g/m2。
在相同镀层厚度下,各镀层钢板的防腐性能按弱到强的排列顺序是热镀锌钢板热镀锌合金化钢板热镀5% 铝锌钢板热镀55%铝锌钢板。
涂层: 涂层(或称面漆)主要是有机(碳)化合物,主要作用是出于美观以及外加保护层的需要,因此其耐候性与防粉尘附着性是选择涂层时要考虑的主要因素。
常用涂层的耐候性由弱到强的顺序是聚酯树脂(8∽10年)硅改性聚酯树脂(8∽15年)聚二乙烯氟树脂(≥20年)。
2、结构布置2.1 合理柱距门式刚架的合理柱距6∽9m,有行车时柱距宜小不宜大。
特别是对于行车吨位≥10t时,柱距宜≤7.5m,不带行车的门式刚架柱距宜取7.5m∽9m,且单跨越大选用柱距也应越大,此时不仅用钢量较为经济而且能满足工艺上大柱网的要求。
2.2 端框架与山墙墙架端框架即山墙采用门式刚架,适用于以下几种情况:2.2.1建筑规划有续建要求;2.2.2有抗震要求;2.2.3有行车设置;2.2.4工程地点为近海或风载较大的地区;2.2.5檐高较高(约超过9m);几种情况外可考虑采用由斜梁、抗风柱和墙梁组成的山墙墙架。
结合考虑山墙面的蒙皮效应后,可以用冷弯薄壁型钢做成轻型的铰接体系墙架。
2.3支撑体系门式刚架结构体系属平面结构体系。
在横向(即跨度方向)为平面主刚架,可以承担竖向荷载和横向荷载。
在纵向是靠支撑来承担纵向水平力,使整体刚架构成具有空间刚度的建筑。
支撑系统一般用钢量为0.5∽1.5Kg/m2,只占整个结构用钢量很少一部分,但其作用却很重要,设计时一定要加以重视。
支撑利用圆钢时一般要求30∽40m设置一道,最大不宜超过60m。
柱间支撑的位置宜与屋面支撑所在柱间相同,以便两榀刚架直接构成一个稳定的空间体系,可使房屋纵向风荷载传至基础的路线更直接,同时也使框架按有无支撑孔及连接板分类容易,方便了制作及安装。
跨度较大或风载较大时,支撑体系宜多设几道,此部分的用钢量很小,但对整个结构非常有利。
另外,多跨度结构中的中柱宜设柱间支撑,分担部分传至基础的纵向水平荷载,使屋面支撑构成的桁架体系具有中间支座效果,大大降低了支撑杆件的内力。
支撑的传统计算模式是不管整个建筑有多少道支撑,均按迎风面的第一道支撑体系承担全部的迎风面风荷载。
虽简化了计算过程且回避了支撑间纵向系杆的计算,但是这种算法显然过于保守。
按文献[2]的风荷载及支撑系统传力模式,则纵向系杆必然传力,因此门式刚架轻型房屋不宜按传统的简化计算模式来计算支撑系统内力。
第二种简化计算方法是将两端山墙风荷载迭加在一起,除以支撑道数即得到每榀屋面桁架式水平支撑和柱间支撑所受的荷载。
按文献[3]中对此种方法的精确计算分析,对于斜拉杆计算为精确值,对于直压杆计算内力值过于偏小,支撑道数越多,误差越大。
建议此时应根据精确计算找出直压杆的内力进行设计,以保证整个支撑体系的安全,且又经济合理。
在轻钢结构支撑设计中,通常交叉杆件采用张紧的圆钢,圆钢直径不宜超过30mm,因为大于30mm之后预拉力过大,此时应考虑采用角钢支撑。
传统钢结构中,屋面体系中通长的纵向系杆采用专门的圆钢管或双角钢类,用钢量较大。
在轻钢结构中可从充分利用檩条兼作纵向系杆和屋面水平支撑中的直压杆。
如受力较大可考虑用双檩条组成。
此种做法与过去传统设计相比,可大大节省用钢量。
3、檩条设计3.1 檩条和墙梁主要选用Z型或C型冷弯薄壁型钢,一般情况下除兼作窗框门框因建筑需要采用C型墙梁外,其余情况宜优先考虑采用Z型构件,将此两种型式构件作比较可得出如下结论:3.1.1 C型构件的剪心与形心有偏心,而Z型构件的剪心与形心重合(如图a示),因此在重力荷载作用下Z型构件的倾覆力矩要大于C型构件;3.1.2 Z型构件易于搭接构成连续檩条型式;3.1.3 C型构件外形宜于作有窗设置的墙面檩条,此时C型墙梁兼作窗框。
檩条承受双向弯矩和扭矩作用,受力较为复杂,同时考虑到便于运输和安装,冷弯薄壁C型钢与Z型钢檩条截面的高度不宜大于300mm。
3.2 拉条3.2.1拉条作用:3.2.1.1 作为檩条侧向支承点,增加檩条的整体稳定性; 3.2.1.2 有利于减少檩条在平行于屋面坡度的跨度,降低檩条侧向弯矩。
3.2.2拉条布置及做法:檩条跨度大于4m时,应在檩条间跨中位置设置拉条。
檩条跨度大于6m时,应在檩条跨度三分点处各设一道拉条。
在屋脊处可利用两边对称重力平衡不设斜拉条。
屋面不对称或有天窗时,在屋脊处或天窗侧应设置斜拉条和撑杆;在檐口应设斜拉条以抵抗风吸力作用下的反向弯矩。
拉条可采用圆钢或冷弯薄壁角型钢、槽型钢。
采用圆钢作拉条时,圆钢直径宜不小于φ10,以使檩条上的开孔孔径与支座处孔径一致。
3.3 连续檩条设计将檩条设计成Z型嵌套式搭接(图b)构成连续梁模式,比简支梁檩条刚度大(挠度小),内力小,可大大节省用钢量。
因此连续檩条适用于屋面荷载较大、跨度较大的情况。
为了便于嵌套搭接设计成上下翼缘不等宽,为使嵌套搭接具有连续梁效果,其搭接区长度不宜小于跨度的10%。
根据文献[7],由于嵌套搭接存在有较大间隙,在支座处约有10%的弯矩释放,此释放量将加到在跨中去。
3.4 多跨静定檩条设计实腹式多跨静定檩条宜采用高频H型钢,适用于柱距大或屋面荷载很大的情况。
多跨静定檩条的静力铰设置位置宜使支座弯矩与跨中弯矩大致相等,通常可设在与支座的距离为邻跨跨度的1/6处(图c)。
同时需考虑铰节点处的抗扭措施,可采用设拉条等方式。
3.5 檩条的稳定性设计檩条的稳定性应考虑围护板的布置和固定方式并通过构造方法来解决。
如屋面板为双层且与檩条上、下翼缘均有可靠连接时,稳定可不计算,仅计算强度。
如屋面板为单层且与檩条上翼缘有可靠连接时,宜在靠檩条下翼缘处设单排圆钢拉条,保证下翼缘受压时不失稳。
如屋面板为单层且为咬合或暗扣式板,宜在靠檩条上、下翼缘处设双排圆钢拉条或采用C型截面拉条,以保证上翼缘或下翼缘受压时不失稳。
4、刚架设计4.1 刚架选型:4.1.1单脊双坡与多脊多坡多跨刚架采用单脊双坡屋顶有利于屋面排水,且天沟仅设两道,做法较简便,如不设女儿墙还可采用外挂天沟可有效防止房屋内漏水,因此在多雨地区宜采用此种建筑方案。
在跨度大且设置女儿墙时宜采用多脊多坡结构型式,可减小建筑高度,也可减小钢梁挠度引起的屋面凹坑效应,防止屋面积水;同时女儿墙高度比单脊双坡结构女儿墙高度小,风载较大时此结构型式比单脊双坡结构合理。
但多脊多坡结构型式将增加檩条、内天沟和室内排水沟的费用,且内天沟容易产生渗漏和堆雪现象。
以上两种结构型式在跨度相同时,刚架用钢量相差不大。
4.2 构件型式:4.2.1柱:柱脚铰接时宜采用楔形柱,其高度变化根据门式刚架弯矩分布图,可达到充分利用材料的目的,进一步还可利用屈曲后的强度,使构件的高厚比大于传统的钢结构构件。
柱脚刚接时宜采用等截面柱,制作简便。
4.2.1梁:双楔形梁比两端加腋梁易于流水线生产,但截面变化与梁的应力变化符合程度不及两端加腋梁,因此用钢量比两端加腋梁要稍高。
设计时宜根据门式刚架弯矩分布图采用两端加腋梁。
(图d)4.3 构件截面尺寸:4.3.1满应力设计:刚架采用变截面构件,其截面变化根据主要弯曲应力σM与轴压应力σN两者的计算值“组合”的应力图形的变化。
利用截面变化,使各截面“组合应力”与材料设计强度的比值尽可能接近,也就是使材料分布更接近于应力图形的分布,从而将刚架设计得经济合理。
4.3.2初定截面尺寸:梁、柱采用H型截面,其高宽比(h/b)约为2∽6,此比值随选用的截面增高而逐渐增大。
楔形柱小头截面的高度不应小于200mm,大头截面高度约为跨度的1/30∽1/40。
等截面柱截面的高度约为柱高的1/18∽1/25。
两端加腋梁等截面部分的截面高度约为跨度的1/50∽1/60,与边柱连接的加腋高度约为跨度的1/30,与中柱连接的加腋高度约为跨度的1/25∽1/30。
4.4 摇摆柱设计:摇摆柱应根据其两端连接构造的实际情况,进行合理设计。
如使用的计算软件不能考虑摇摆柱两端因弹性嵌固而产生的弯矩和剪力,在具体设计中需要设计人员通过概念设计来考虑。
例如控制应力水平,是一种较为简单的解决办法。
为节省用钢量,多跨结构的中柱宜采用摇摆柱,但中柱设为摇摆柱时,需依靠边柱对其提供柱顶的侧向约束,从而加重了边柱的负担,使边柱平面内计算长度增大。
尤其檐高较高的多跨结构的中柱宜部分采用摆柱,其余中柱柱顶与钢梁刚接连接,中柱为摇摆柱时不宜连续超过3根。