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门式刚架轻型房屋钢结构设计的几点问题

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浏览:- 发布日期:2019-09-13 11:00:00【

门式刚架轻型房屋钢结构设计的几点问题


要:该文阐明了门式刚架轻型房屋钢结构的受力特点和基本设计原则,就看似简单却容易忽略的几个重要问题做了详细分析,望在设计中引起足够重视。

近十年来门式刚架轻型房屋钢结构发展迅猛。该结构形式具有布局灵活、自重轻、构造简单、施工快,经济指标好的优点,因此在轻工业厂房中得到大量广泛的应用。

下面就设计中常遇到的一些问题进行阐述。

1 荷载

1.1 恒荷载

由于门式刚架自重很轻,因此荷载对其作用非常敏感,也对用钢量及造价非常敏感。再者,屋面在风吸力的作用下常常会出现上拔力。因此如果设计时恒荷载考虑较大而实际作用恒载没有那么大,通俗点说即恒载压不住屋面,反而对结构来说不安全。因此结构恒荷载问题虽然简单但必须重视,即要求尽可能准确。

1示例为将屋面恒载组成细化至每一层,力求荷载准确而不是凭空想象。

1.2 风荷载

风荷载计算中经常遇到的问题是刚架风荷载体型系数在《门式刚架轻型房屋钢结构》(CECS102:2002)中有一套值,在《建筑结构荷载规范》(GB50009-2012)中有一套值。《CECS102:2002》中的刚架风荷载体型系数适用于L/H>2.3(柱脚铰接)、L/H>3.0(柱脚刚接),其余情况下应采用《GB50009-2012》中的值。(注:L为厂房宽度,H为厂房屋脊高度)

很多钢结构设计人员在设计时有时会采用一种“取大值”的方式,即分段比较,左柱《GB50009-2012》中的体型系数大就取《GB50009-2012》中的值;左坡梁《CECS102:2002》中的体型系数大就取《CECS102:2002》中的值。这种“混搭”的方式个人以为是很错误的做法。因为刚架风荷载体型系数是由风洞试验做出的,是一个整体概念,并且由于刚架自重轻,风荷载作用下经常出现不同部位风压、风吸不同作用的情况。因此“混搭取大值”会出现看似偏于保守、安全,实际作用下未必安全的情况。故刚架风荷载体型系数应按整套取值原则取用。

1.3 雪荷载

雪荷载需要注意的情况是很多设计人员只简单考虑了均布作用的情况,但在《GB50009-2012》中有不均匀分布的情况以及在不同屋面形式下可能存在积雪部位的位置。设计中应当充分注意。

另外,门式刚架轻型房屋钢结构属于对风压、雪压敏感结构。因此在基本风压、基本雪压取值上应按百年一遇考虑。在有些《GB50009-2012》中查不到具体数值的地方,应结合全国基本风压、基本雪压分布图以及上网充分收集当地气象资料情况下综合慎重取值。不可轻易参考附近地点取值,以免出现不安全的情况。

2 节点

门式刚架轻型房屋钢结构檐口处常用的柱、梁节点连接方式有平接、竖接两种。

平接相比较于竖接在屋面天沟布置上有优势。但是由于在檐口处一般柱断面比梁断面要小,因此在螺栓排列上竖接更有余地。另外从强柱弱梁的抗震概念上考虑,将连接放在梁上的竖接更为合理。

3 纵向支撑布置

纵向支撑布置有两种基本形式,有吊车时布置在厂房中部或厂房较长时布置在1/3位置处,无吊车时布置在厂房端部。为什么位置不一样?

首先,就支撑受力合理性来讲,肯定还是在端部更为合理,这样有利于中间位置的刚架传力,并且从抗震角度看,将刚度大的支撑放置在建筑物四周有利于结构的受扭。但是,从结构消耗温度次应力的角度看,将支撑放于端部不利于温度应力的耗散。

无吊车时,刚架之间的纵向是用系杆连接的,由于系杆本身刚度较小,并且一般系杆与刚架之间是用普通螺栓连接的,普通螺栓由于安装精度相对较低,螺栓两端的构件可以有一定的位移变形。这些特征有利于将温度次应力消耗。因此,支撑布置在端部既满足结构受力的合理性,又不致产生过大的有害温度应力。

有吊车时,吊车梁本身刚度很大,支撑若布置在端部,产生的有害温度应力无法耗散。只能退而求其次,将支撑布置于中部。由于吊车梁的刚度很大,厂房端部的刚架在纵向的扶持也不致于很弱。因此满足要求。

4 结语

门式刚架设计经过十余年的发展虽然可以说已经很成熟了,但是正是由于太过成熟,往往在一些看似简单却很重要的问题上容易忽视。因此还须认真把握住关键环节。

 

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