欢迎来北京定荣家科技有限公司!

栏目导航
联系我们
当前位置:主页 > 新闻资讯 > 行业新闻 >
轻钢结构设计中的若干问题探讨
浏览: 发布日期:2018-04-10
  1 结构形式
 
  门式刚架是现在应用最为广泛的结构,《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》仅仅对于A1~A5工作级别起重量小于20t的桥式吊车有效。对于吨位比较大的桥式吊车,即使存在设计成功的范例,从经济角度看看,并不合理,因为此时采用实腹式钢柱截面非常大。采用格构式钢柱或是钢管混凝土格构式柱可以在上述情况下采用。预应力格构式刚架可用于刚架跨度较大的情况。
 
  在门式刚架结构设计中,工艺布置得到满足的条件下,应该对最优柱距以及最优跨度做充分的考虑。工程实际中的经验是:载荷较大时应加大柱距,可取8m左右,刚架跨度取19~20m;载荷较小,柱距可取6m左右,刚架跨度可取25~31m。
 
  2 刚度及稳定设计
 
  2.1 刚度设计
 
  有重级及多层框架的工作厂房的变形监控,《钢结构设计规范》中做了具体的要求。《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》对普通单层结构做出了明确的规定。
 
  适用性问题是结构变形所涵盖的问题,相对于安全性其考虑的并不深。笔者认为,单层钢结构厂房的变形在设计是可以放宽标准,变形控制的建筑中,放宽变形容许条件可以降低经济成本。通过比较已经建成的轻钢结构厂房,在檐口的高度小于9m的单层厂房,强度条件是唯一考虑的因素,刚度变形不在考虑范围。这种做法同美国标准一致。
 
  2.2 稳定设计
 
  在设计时,屋面梁柱外翼缘和上翼缘由檩条约束,但是轻钢结构屋面相对质量轻,内力的方向容易被风载荷改变,由此柱内翼缘和梁下翼缘都有受到压力的可能,此时,可通过设置隅撑来解决,下翼缘的整体稳定有隅撑连接下翼缘与檩条,行成侧向约束解决。
 
  设计采用Z型和C型檩条时,搭接连续性檩条,此时的连续梁的计算模式相对简支梁为模式效果更好一些。此时简支梁模式相对连续梁模式刚度小,稳定性也不如连续梁。美国钢结构图纸和技术中,他们的连续梁中反弯点之间的长度作为计算稳定的自由长度。此种方法比我国采用的自由长度小,稳定性也相对较好。
 
  3 基础设计
 
  轻钢结构结构自身重量轻,基础的竖向荷载相对小,在钢结构的设计中基础大小的控制因素往往是水平载荷。工业厂房的偏心值在规范中并没有明确的给出,基础底面在偏心荷载作用下反力不均匀,会影响厂房的使用,同时也可能使基础发生倾斜。研究表明对基底土压力的分布做一下限制合理:基柱要承担一般吊车载荷的情况下,Pmin≥0,地基与基底底面没有出现脱离,在此条件下,偏心距的最大值为b/6;柱基在没有吊车载荷而仅仅有风载荷的条件下,地基和基础底面可以不完全接触,接触部分长度和基础长度比值大于0.75,此时,还应该验证底板受拉一边的抗弯强度。为了满足上述要求,我们可以增加基础压重,使用偏心基础、增加埋深等措施。
 
  4 支撑体系、檩条的计算分析
 
  张紧的圆钢组成的柔性支撑的支撑体系,一般用于没有吊车的情况下。我们通常采用的是花篮螺栓,缺点是相对于圆钢支撑端部用螺母张紧的做法成本低,优点是能有有效减少有支撑松弛造成的影响。
 
  规范中指出,在檩条的下翼缘在风吸力组合作用下受压的条件下,拉条适当布置在檩条的上、下翼缘附近。目前具有争论的在于,规范中没有给出对拉条位置具体的设置方法。设置双层拉条是比较稳妥的方式,当时通常的做法还是仅在檩条的上缘附近设置拉条。通过稳定计算当檩条在风吸力组合下下翼缘受压的情况,此时跨度作为檩条下翼缘侧向的计算长度,但在风吸力作用下的墙梁按照此方法计算并不合理,因为控制截面的唯一因素将是稳定,计算非常不经济。
 
  经过验算受压稳定后,檐口和屋脊处采用双檩的条件下,刚性杆件可以取消,此时传递纵向水平力的压杆是檩条,在有垂直支撑处设置刚性系杆仍然是必要的。在采用扣合式屋面板的情况下,檩条的侧向支撑不是屋面板,檩条应分情况按照不同的方法计算。规范中对各种情况进行了详细的区分,设计中注意区分。
 
  5 节点连接
 
  规范中指出梁柱拼接和连接节点的形式主要是端板连接,包括的形式有外伸式加肋、外伸式和平板式等。拉力的分布状态通过使用加劲肋进行改善提高,由于受拉翼缘两侧螺栓受力均匀,有效减少了端板厚度以及螺栓使用数量,同时提高了节点的抗弯能力。斜放、竖放和平放是梁与边柱连接节点的三种方式。条件允许的情况下,端板平放是我们优先考虑的形式,因为此时柱能在安装时起到临时支架作用,而且可以减小节点的设计剪力。端板竖放和斜放适用于节点弯矩较大的情形,当端板斜放的情况下,应该注意保证安装空间,而且此时对精度也有较高要求。
 
  铰接处理可应用于梁与中柱连接的情况下,在需要控制水平位移以及跨中反弯矩很大的条件下,此处可采用刚接设计。梁的下翼缘和端板平放,既便于安装,又使受力合理。剪力与弯矩较小处进行梁中间拼接。
 
  6 结语
 
  门式刚架轻型房屋钢结构我国已经进行了广泛的应用,技术上取得了长足的进步,但是值得研究和需要提高的方面还有很多。只有充分理解轻钢结构设计的概念,才能设计出更为经济合理,而且安全可靠地轻钢结构。