輕型門式鋼架結(jié)構(gòu)設(shè)計關(guān)鍵要點研究

1、輕型門式鋼架結(jié)構(gòu)設(shè)計關(guān)鍵要點研究 摘 要：在輕型鋼結(jié)構(gòu)中，輕型門式剛架建筑具有施工周期短、結(jié)構(gòu)自重輕、綜合經(jīng)濟效益好等優(yōu)點。隨著我國經(jīng)濟發(fā)展，工業(yè)和民用建筑中對輕型門式剛架的需求日益增加，所以在結(jié)構(gòu)的設(shè)計過程中，結(jié)構(gòu)參數(shù)和結(jié)構(gòu)樣式的選擇是結(jié)構(gòu)安全和經(jīng)濟的關(guān)鍵。本文就對輕型門式鋼架結(jié)構(gòu)設(shè)計作簡要分析論述。 關(guān)鍵詞：輕型門式；鋼架結(jié)構(gòu)；設(shè)計； 0.引言 輕型門式剛架房屋鋼結(jié)構(gòu)是現(xiàn)階段國內(nèi)輕鋼結(jié)構(gòu)的代表，但是門式剛架結(jié)構(gòu)的不合理建筑尺寸往往會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)用鋼量的增加。目前，國內(nèi)門式剛架設(shè)計一般采用試算法：初定結(jié)構(gòu)的參數(shù)（門式剛架的結(jié)構(gòu)布置和各種構(gòu)件的截面形式），然后根據(jù)約束條件（依據(jù)設(shè)計規(guī)范：構(gòu)件的強度

2、、剛度、穩(wěn)定性條件）選擇截面的尺寸，并通過結(jié)構(gòu)計算作適當(dāng)修正后，一般就可以作為最終方案，所以對門式剛架進行截面優(yōu)化方面的計算分析，得出了優(yōu)化結(jié)構(gòu)用鋼量及截面尺寸的關(guān)系，并根據(jù)分析結(jié)果提出了合理優(yōu)化設(shè)計的建議有重要的意義。本文結(jié)合門式鋼架結(jié)構(gòu)的基本特點，對輕型門式鋼架結(jié)構(gòu)設(shè)計展開深入探討。 1.結(jié)構(gòu)特點 （1）質(zhì)量輕 圍護結(jié)構(gòu)由壓型鋼板、玻璃棉及冷彎薄壁型鋼等輕質(zhì)材料組成，恒載相對小，基礎(chǔ)比較小，整體結(jié)構(gòu)自重輕。 （2）工業(yè)化程度高 施工周期短，主要構(gòu)件和配件均為工廠制作，構(gòu)件之間的連接多采用高強度螺栓連接，工地安裝方便。除基礎(chǔ)施工外，基本沒有濕作業(yè)，現(xiàn)場施工人員配置很少，勞動強度輕。 （3）柱

3、網(wǎng)布置靈活 柱網(wǎng)布置不受模數(shù)限制，柱距大小主要根據(jù)使用要求和用鋼量最省的原則來確定，空間布置靈活，可廣泛用于大中小跨度、工業(yè)民用建筑。 2.結(jié)構(gòu)設(shè)計 2.1柱網(wǎng)布置的確定 輕鋼廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計中首先要配合工藝要求進行柱網(wǎng)的平面布置。在盡可能滿足生產(chǎn)工藝和使用功能上，根據(jù)房屋的高度確定合理的跨度。通過大量計算發(fā)現(xiàn)，對門式剛架設(shè)計過程中柱網(wǎng)布置得出以下結(jié)論。 （1）當(dāng)檐高6m、柱距為7.5m，荷載情況完全一致下，跨度在1830m之間的剛架單位用鋼量（q235b）為1828kg/m2，當(dāng)跨度在2148m之間的剛架單位用鋼量為2540kg/m2，當(dāng)檐高為12m、跨度超過48m時宜采用多跨剛架（中間設(shè)置搖擺

4、柱），其用鋼量較單跨剛架節(jié)約18%左右，因此設(shè)計門式剛架時應(yīng)根據(jù)具體要求選擇較為經(jīng)濟的跨度，不宜盲目追求大跨度。當(dāng)剛架跨度較小時，剛架用鋼量甚至占總用鋼量的50%以上，而其它各單用鋼量，特別是墻架梁、柱間支撐、屋面支撐，其用鋼量所占比例較小，因此，在設(shè)計門式剛架時應(yīng)精確設(shè)計，合理使用。 （2）隨著柱距增大，其它各部分結(jié)構(gòu)的用鋼量均隨柱距的增加而增加，特別是吊車梁，由于柱距較大，須采用格構(gòu)形式，其用鋼量所占比例較大，并最終超過了剛架的用鋼量。其次是檁條，由于長細比的要求，用鋼量增加也較快。 2.2門式剛架荷載取值 門式剛架房屋上作用的荷載一般有：豎向荷載（結(jié)構(gòu)自重、雪荷載、積灰荷載等）和水平荷載

5、（風(fēng)荷載、吊車剎車力），還有地震荷載（水平和豎向）。荷載應(yīng)根據(jù)門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程（cecs102：2002）、建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范（gb50009-2012）及建筑抗震設(shè)計規(guī)范（gb50011-2010）國家規(guī)范規(guī)定作相應(yīng)的取值。 2.3剛架內(nèi)力和側(cè)移計算方法 （1）內(nèi)力計算方法：對于變截面門式剛架，應(yīng)采用彈性分析方法確定各種內(nèi)力，只有當(dāng)剛架的梁柱全部為等截面時才允許采用塑性分析方法。變截面門式剛架的內(nèi)力通常采用桿系單元的有限元法（直接剛度法）編制程序上機計算。地震作用的效應(yīng)可采用底部剪力法分析確定。根據(jù)不同荷載組合下的內(nèi)力分析結(jié)果，找出控制截面的內(nèi)力組合，控制截面的位置一般在柱底、柱

6、頂、柱牛腿連接處及梁端、梁跨中等截面。 （2）側(cè)移計算方法：變截面門式剛架的柱頂側(cè)移應(yīng)采用彈性分析方法確定，計算時荷載取標(biāo)準(zhǔn)值，不考慮荷載分項系數(shù)。如果最后驗算時剛架的側(cè)移剛度不滿足要求，需采用下列措施進行調(diào)整：放大柱或梁的截面尺寸，改鉸接柱腳為剛接柱腳。 2.4檁條、拉條和撐桿設(shè)計 （1）檁條屬于雙向受彎構(gòu)件，在進行內(nèi)力分析時應(yīng)沿截面兩個形心主軸方向計算彎矩。設(shè)計時，應(yīng)對檁條進行強度計算、整體穩(wěn)定計算、變形計算。檁條設(shè)計時，要考慮檁應(yīng)為冷彎薄壁構(gòu)件，受壓板件或壓彎板件的寬厚比大，在受力時要屈曲，強度計算應(yīng)采用有效寬度，對原有截面要減弱。同時強度計算要用凈斷面，要考慮釘孔減弱。這種減弱，一般達

7、到615%，對小截面窄翼緣的梁影響較大。剛架整體分析采用的是全截面，如果強度計算不用凈截面，實際應(yīng)力將高于計算值。檁條設(shè)計時，應(yīng)考慮檁條不僅僅是支撐屋面板或懸掛墻面板的構(gòu)件，而且也是剛架梁柱隅撐設(shè)置的支撐體，設(shè)置一定數(shù)量的隅撐可減少剛架平面外的計算長度，有效的保證了剛架的平面外整體穩(wěn)定性。 （2）拉條的設(shè)置與是否主要和檁條的側(cè)向剛度有關(guān)，對于側(cè)向剛度較大的輕型h型鋼和空間桁架式檁條一般可不設(shè)拉條。對于側(cè)向剛度較差的實腹時和平面桁架式檁條，為了減小檁條在安裝和使用階段的側(cè)向變形和扭轉(zhuǎn)，保證整體穩(wěn)定性，一般需在檁條間設(shè)置拉條，作為側(cè)向支撐點。當(dāng)檁條跨度4m時，可計算要求確定是否需要設(shè)置拉條；當(dāng)屋面

8、坡度i1/10，檁條跨度4時，宜在檁條的跨中位置設(shè)置一道拉條；當(dāng)跨度6m時，宜在檁條跨度三分點處各設(shè)一道拉條或撐竿，在檐口處還應(yīng)設(shè)置斜拉條和撐桿。拉條的直徑為812mm，根據(jù)荷載和檁距大小選用。 2.5屋面支撐和柱間支撐設(shè)計 （1）屋面支撐受力較小，桿件截面通?？砂慈菰S長細比選擇。交叉斜桿和柔性細桿按拉桿設(shè)計，可采用單角鋼，非交叉斜桿、弦桿、豎桿以及剛性系桿按壓桿設(shè)計，可采用雙角鋼組成十字形或t形截面。當(dāng)屋架跨度較大、房屋較高且風(fēng)壓較大時，桿件截面應(yīng)按桁架體系計算出的內(nèi)力確定。計算支撐桿件內(nèi)力時，可假定在水平荷載作用下，交叉斜桿中的壓桿退出工作，僅由拉桿受力。 （2）柱間支撐，對廠房來說，分為

9、上層支撐和下層支撐。上層支撐計算時，為避免由于支撐剛度過大而引起較大的溫度應(yīng)力，支撐腹桿按柔性拉桿計算。交叉體系的下層支撐當(dāng)?shù)踯囕^小時一般用圓鋼，較大時應(yīng)采用角鋼或槽鋼。為了提高廠房縱向剛度，當(dāng)?shù)踯囕^大時，應(yīng)交叉斜桿應(yīng)按拉桿設(shè)計。 3.小結(jié) 門式剛架輕型鋼結(jié)構(gòu)房屋行業(yè)的飛速發(fā)展，尤其在沿海地區(qū)，新建工廠的增長促使輕型鋼結(jié)構(gòu)房屋加工安裝的廠家如雨后春筍般的發(fā)展起來，門式剛架輕型鋼結(jié)構(gòu)房屋的制作安裝質(zhì)量也逐步提高，建筑造型也越來越美觀新穎。門式剛架輕型鋼結(jié)構(gòu)是一項最有發(fā)展前途的結(jié)構(gòu)型式，門式剛架輕型房屋在各行各業(yè)各種類型的廠房倉庫、商店、體育館、展覽館等各個領(lǐng)域都得到非常廣泛的應(yīng)用，說明其未來發(fā)展的美好前景。 參考文獻 1付慧瓊. 輕型門式鋼架結(jié)構(gòu)高強度螺栓端板連接承載性能研究