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轻钢结构的门式刚屋架应用

发表时间:2017-5-15 9:22:02
      
东莞联新钢结构公司讲述;轻钢结构的门式刚屋架的应用范围有哪些,在使用中有哪些要求规范。门式刚屋架适用哪些范围和结构形式、材料、价格差距等计算等。(钢结构咨询:13712888052阙生)。
一、轻钢结构的门式刚屋架适用范围及结构形式:
   《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》(CECS102:2002)(简称门式刚架规程) 第1.0.2条指出门式刚架结构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工作级别的桥式吊车或3t悬挂式起重机的单层房屋钢结构设计。
  轻钢结构的门式刚屋架的跨度宜采用9~36m,高度一般为4.5~9m,当有桥式吊车时高度不宜大于12m。
  实际工程设计时,由于工艺专业要求或其他条件要求,门式刚架房屋的高度可能超过规范限制,或吊车起重量超过20t,此时已经超过门式刚架规程的应用范围,应按照单层钢结构厂房设计。
  在门式钢结构屋架轻型房屋钢结构体系中,屋盖宜采用压型钢板屋面板和冷弯薄壁型钢檩条,主刚架可采用变截面实腹刚架。主刚架斜梁下翼缘和刚架柱内翼缘出平面的稳定性,由与檩条或墙梁相连接的隅撑来保证。
  二、钢结构材料的选用:
  1、 规范规定材料选用,及基本设计规定:
  门式刚屋架的主要承重构件应采用Q235B、C、D碳素结构钢或Q345B、C、D低合金高强度钢。
  在抗震区,钢材的屈服强度实测值与抗拉强度实测值的比值不应大于0.85;钢材应有明显的屈服台阶,且伸长率不应小于20%,钢材应有良好的焊接性和合格的冲击韧性。
  由于单层门式刚架轻型房屋钢结构的自重比较小,设计经验表明,当抗震设防烈度为7度时,一般不需做抗震验算,当为8度及以上时,横向刚架和纵向框架均需做抗震验算。
  对轻型房屋钢结构,当由地震作用效应组合控制设计时,尚应针对轻型钢结构的特点采取相应的抗震构造措施。例如,构件之间的连接应尽量采用螺栓连接;斜梁下翼缘与刚架柱的连接处宜加腋以提高该处的承载力,该处附近翼缘受压区的宽厚比宜适当减小;柱脚的抗剪、抗拔承载力宜适当提高,柱脚底板宜设抗剪键,并采取提高锚栓抗拔力的相应构造措施;支撑的连接应按支撑屈服承载力的1.2倍设计等。
  2、门式刚屋架的经济性比较:
  进行工程设计时,在满足受力要求的前提下,还应进行结构经济性比较,保证结构设计安全可靠,经济适用。比如:在同样设计条件下,一榀刚架(高度为13.28m,跨度为66m),在满足受力条件下,采用Q235B钢材时,单榀刚架的重量为12.39T,采用Q345B钢材时,单榀刚架的重量为10.52T;按广东地区的报价,Q235B钢材的造价为4800元/T,Q345B钢材的造价为5000元/T;这样,采用Q235B钢材时,单榀刚架造价为59472元;采用Q345B钢材时,单榀刚架造价为52600元,经过综合比较材料选用,采用Q345B钢材比较合理。
  东莞联新钢结构公司通过以上比较可以看出,设计人员不仅要有扎实的专业基础,还应对主要建筑材料的价格有一定的了解,通过优化结构方案,可为业主节省一定投资。
  三、轻钢结构的门式刚屋架风荷载计算:
  1、屋架的规范选用:
   轻型房屋钢结构的风荷载,是以《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)(2006年版)(以下简称荷载规范)为基础确定的,当柱脚为铰接且刚架的1/h小于2.3和柱脚刚接且1/h小于3.0时,采用荷载规范规定的风荷载体型系数进行刚架设计才安全;而在其他情况下,按门式刚架规程计算安全性。设计时,应注意区分以上情况,避免一律采用门式刚架规程设计,避免影响结构安全。
  2、刚屋架参数选用:
  参考国外规范,按门式刚架规程计算风荷载时,基本风压值应乘以综合调整系数1.05。
  设计刚架时,风荷载体型系数应分别按四种受力模型取值,既端区封闭式、端区部分封闭式、中间区封闭式和中间区部分封闭式,在不同位置及是否封闭状态下,刚架体型系数取值是不同的。许多设计者往往仅取中间封闭区计算,而忽略其他位置的刚架验算,这种做法是不对的,有时端区受力可能更大。此外,房屋布置天窗或有高低跨时,体形系数应严格按规范取值,不得混淆取值。檩条设计也有同样的问题。
  四、支撑布置:
  门式刚架房屋应设柱间支撑及屋面支撑,支撑可采用钢管、角钢、槽钢、圆钢等截面形式,支撑布置除应满足门式刚架规程第4.5节要求以外,还应注意以下问题:
  1 、带吊车结构:
  刚架跨度大于18m且设有起重量≥16t的吊车时,宜在刚架端节间增设纵向支撑。当吊车起重量为20t时,宜在牛腿顶标高处沿纵向刚架柱外侧之间设型钢水平系杆。
  2、 无法设柱间支撑结构:
  对于无法设置柱间支撑的低矮门式刚架房屋(如车库),宜在纵向刚架之间设置刚接型钢梁,保证纵向稳定。
  3 、增设分配梁:
  当山墙抗风柱位置不在屋面横向支撑节点附近时,应在支撑交叉点处增设分配梁。
  4 、柱脚锚栓:
  计算设柱间支撑的柱脚锚栓上拔力时应记录柱间支撑产生的大竖向分力材料选用,这是门式刚架规程第7.2.19强条规定,但设计人员往往容易忽视。对于设吊车或者其他水平荷载较大的房屋,柱间支撑产生的上拔力较大,如果不计入,可能会造成锚栓被拔起的严重后果。
  五、轻钢结构的刚屋架安装注意事项:
  还有其他问题,如刚架在施工中应及时安装支撑,严格执行规定的安装顺序;柱脚底板下面的每根锚栓,应设置调整螺母,校准后进行二次灌浆;底板的连接、柱与牛腿的连接、梁端板的连接、吊车梁及支承局部悬挂荷载的吊架,不得采用单面焊等,东莞联新钢结构公司不再一一例举,希望以上应用、结构、材料、规范等计算问题能对钢结构同行今后的设计起到有益作用。轻钢结构建筑咨询:13712888052阙生,东莞联新钢结构公司。