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        門式輕型鋼結(jié)構房屋設計講解與分析

        2014-05-13 03:47:45隋新春趙雪
        科技創(chuàng)新與應用 2014年15期
        關鍵詞:分析設計

        隋新春 趙雪

        摘 要:現(xiàn)今,門式輕型鋼架房屋廣泛應用于房屋的建設中,因其所具有的造價低、施工速度快,施工難度低等優(yōu)點,深受用戶喜愛。而在設計它時,要按照國家的相關規(guī)范要求,把握設計要點,將設計做好,文章就門式輕型剛架結(jié)構房屋的特點和其結(jié)構和平面布局等進行介紹。

        關鍵詞:門式輕型鋼;設計;分析

        前言

        近些年來,門式輕型鋼結(jié)構房屋在建筑中得到了廣泛的應用,適用于超市、娛樂體育設施、車站候車室等大跨度公共建筑等,其通常由基礎、鋼架、支撐系統(tǒng)、屋面、壓型鋼板屋面和型鋼檁條等組成,下文將就鋼結(jié)構的特點和設計時的注意事項等方面進行闡述。

        1 輕型門式剛架的特點

        輕型鋼結(jié)構房屋相比于傳統(tǒng)的鋼筋混凝土結(jié)構房屋具有質(zhì)量輕、柱網(wǎng)布置比較靈活、造價低、施工速度快、施工難度較低等特點。

        經(jīng)過多年的發(fā)展,輕型門式鋼結(jié)構發(fā)展成為了一個完備的體系,從H型鋼梁,屋頂上的彩鋼板,墻面上的保溫層等一系列的配件,房屋設計時根據(jù)設計要求選用符合要求的配件,而后進行相應的組裝,在既保證結(jié)構穩(wěn)定的情況下又可以保證縮短工期。鋼結(jié)構建筑由于采用了全鋼結(jié)構,在同等強度的條件下要比鋼筋水泥結(jié)構占用空間少,比一般鋼筋水泥結(jié)構的建筑內(nèi)部空間更為合理,外觀簡潔,可以更好的達到使用要求。由于房頂和圍護結(jié)構采用了彩鋼板、玻璃棉等材料,因此鋼結(jié)構的鋼架可以很輕,在加上設計時對門式鋼架結(jié)構進行了優(yōu)化設計,從而使鋼結(jié)構的自重很輕,根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)門式鋼架建筑結(jié)構用鋼量通常為10~30kg/m2僅為相同條件下混凝土結(jié)構建筑用鋼量的1/20~1/30,更為經(jīng)濟合理。

        門式剛架結(jié)構的主要構件和配件都由工廠制作,從而保證了構件的質(zhì)量和精度,無需二次加工,工地安裝方便。除了基礎施工外,沒有濕作業(yè),需要的施工人員也不多,而且在安裝時,構件之間的連接多采用高強度螺栓進行連接,需要焊接的地方很少,這樣就大大提高了安裝速度,使建筑可以很快的建設起來,但必須注意設計為剛性連接的節(jié)點,應具有足夠的轉(zhuǎn)動剛度。由于門式剛架結(jié)構的重量較輕,因此對于地基的要求可以較鋼筋水泥結(jié)構的建筑少很多,基礎可以做得比較小,通常情況下,地震時產(chǎn)生的縱波對于剛架的結(jié)構影響很小,因此可以不計算地震的影響,但是風荷載對其結(jié)構的影響較大,設計時要著重考慮。

        2 門式剛架結(jié)構建筑的結(jié)構形式和要求規(guī)定

        在建筑時,屋蓋采用壓型鋼板屋面板和冷彎薄壁型鋼檁條,主體鋼架可采用變截面實腹剛架,外墻采用壓型鋼板墻面板和冷彎薄壁型鋼墻梁。用于檁條和墻梁的冷彎薄壁型鋼,其壁厚不宜小于1.5mm,用于焊接主鋼架構件腹板的鋼板,其厚度不宜小于4mm,當有根據(jù)時可不小于3mm,構件中受壓板件的最大寬厚比,不得大于現(xiàn)行國家標準《冷彎薄壁型鋼結(jié)構技術規(guī)范》規(guī)定的寬厚比限值,受壓板件的局部穩(wěn)定臨界應力低于鋼材屈服點時,應按實際應力驗算板件的穩(wěn)定性,或采用有效寬度計算構件的有效截面,并驗算構件的強度和穩(wěn)定。

        3 剛架結(jié)構的平面布置

        3.1 門式剛架結(jié)構的跨度取橫向剛架柱間的距離,一般為9-36m,推薦以3m為一個長度段,也可按照實際要求選取。當邊柱寬度不等時,其外側(cè)應對齊。其高度(地坪柱軸線與斜梁軸線交點的高度)推薦取4.5~9m,也可按照要求適量放大。門式剛架的高度要按照設計要求來確定,如房屋內(nèi)需要安裝行車,需要考慮行車需要的高度。應根據(jù)使用要求的室內(nèi)凈高確定,有吊車的廠房應根據(jù)軌頂標高和吊車凈空的要求確定。門式剛架的合理間距通常采用6m,7.5m或9m等的距離。挑檐長度需要根據(jù)實際情況從0.5~1.2m之間選取。

        3.2 門式剛架輕型房屋由于結(jié)構簡單,使用的構件和圍護結(jié)構受溫度影響較小,其溫度分區(qū)可以采用縱向溫度區(qū)段<300m;橫向溫度區(qū)段<150m;比傳統(tǒng)的溫度區(qū)段要大,而有其他的計算依據(jù)時,這個溫度區(qū)段可以適當放大。

        3.3 門式剛架的支撐布置

        支撐體系在門式剛架輕結(jié)構具有十分重要的作用在支撐時要注意以下要求。

        支持布置的要求:

        (1)圓鋼支撐不能應用于有吊車的廠房,應根據(jù)所進行的受力分析,經(jīng)計算來確定直徑,其凈截面不得小于10mm。圓鋼支撐與構件腹板的連接處,t≤5mm時應腹板補強。

        (2)當廠房內(nèi)有5t及5t以上吊車時,立柱之間的支撐需采用型鋼來進行支撐。

        (3)當廠房內(nèi)有15t以上吊車時,應對廠房增加屋蓋縱向支撐和對吊車梁的側(cè)向增加剛度。

        (4)當廠房內(nèi)無吊車時,立柱間支撐的間距不大于30~45米,應與屋蓋橫向支撐位于同一開間。

        (5)當廠房內(nèi)設計有吊車時,下柱支撐設在溫度區(qū)間中部或三分點處。

        (6)保證房屋縱向剛度的措施。

        4 墻架布置

        門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構的墻架布置應對門窗、挑檐、遮雨篷等構件和圍護的材料提出一定的規(guī)范。門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構的側(cè)墻,當采用壓型鋼板圍護面時,墻梁宜布置在剛架的外側(cè),門式剛架輕型房屋的外墻,當抗震要求不高于6度時,能采用輕型鋼墻板或砌體,當抗震要求為7-8度時,可采用輕型鋼墻板或非嵌砌砌體,當抗震能力要求9度時,適合采用輕型鋼墻板或柱柔性連接的輕質(zhì)墻板。

        5 門式剛架節(jié)點和梁柱連接設計

        門式剛架梁與柱的連接,一般使用高強度螺栓端板來連接。連接一般使用端板平放、豎放、斜放三種方式。連接用的高強度螺栓應對稱布置且螺栓數(shù)目為偶數(shù),端板豎放適用于局部等截面柱,設計時將端板橫放用來減少節(jié)點的設計剪力,用以抵消豎向載荷所起的作用。當節(jié)點彎矩很大時一般可采將端板斜放的方式,用來加長抗彎連接的力臂,方便布置螺栓。端板拼接連接一般采用外伸式和平齊式,外伸式節(jié)點受力合理,比平齊式承載力高,因此一般多采用外伸式端板連接,同時應在結(jié)點板外伸部分設置加勁肋,提高節(jié)點的抗剪能力,有效減少節(jié)點板的變形。端板連接要按照所受的最大內(nèi)應力設計,吊車梁和制動梁的連接可采用高強度摩擦型螺栓連接或焊接。螺栓中心至翼緣板表面的距離,應滿足不小于35mm,螺栓端距不應小于2倍螺栓孔徑。

        6 屋面板和墻板設計

        屋面板和墻板材料可以選用建筑外用彩色鍍鋅或鍍鋁鋅壓型鋼材,夾心壓型復合板和玻璃纖維增強水泥外墻板等輕質(zhì)材料,一般用與屋面或墻面的壓型鋼板,其厚度應至少大于0.4mm,當在屋面板上開設直徑大于300mm的圓洞或邊長大于300mm的方洞時,應根據(jù)計算采用次結(jié)構加強,同時不能在房屋屋脊上開洞,墻板應接觸地面,好將墻壁的自重由地面來承受,減少剛架所承受的力,板與板之間的連接要適當。

        7 結(jié)束語

        由上文可知,門式輕型鋼結(jié)構由于其本身結(jié)構簡單,質(zhì)量輕,施工周期短等優(yōu)點廣泛應用于工廠、超市等建筑,在設計時要注意對結(jié)構風荷載的計算,對鋼結(jié)構進行相應的力學分析,結(jié)合實際,設計出符合設計要求且經(jīng)濟實惠可靠的房屋。

        參考文獻

        [1]中國工程建設標準化協(xié)會標準.門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構技術規(guī)程[S].2002.

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