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輕型房屋鋼結構的設計
 2017-9-20 8:40:38   來源:本站   瀏覽量:

輕型房屋鋼結構的設計


  一、前畝別見到H前為止,對F輕哂房S鋼結構,其抗震設防等級及相應的杭震措施,現標準都未涉及。雖然鋼結構的延性性能比混凝卜。結構好,加之其自重輕、/1面荷載小,產生的地震作用不大,但其抗震設汁往往不易處理。在地震K,除抗震it兌外,其抗構造/1f尚尤具體要求,只能按輕型房屋鋼結構的念設計進行本文通過<1閼形精品植物館輕剛架的理淪分析和探丨、丨,結合輕鋼規程98),提出廠對輕房吊鋼結構設計要求的建(義,秦嶺褙品植物館外廓由直砼6(lm的外園弧和汽:徑24m的內園弧組成。外園弧平面由南向北呈坡形,其柱頂標高山3.50m電7.8(>m變化。內園弧厴頂標高為7.8m,51面由兩根長度約20m的蜂窩梁及兩根長度約11m的輕型H鋼梁f字交叉時成外圍護及吊面板為透光式P〔'陽圯板,尾面布7:有開IT人窗柙截水人溝,其結構乎面及剖面分結構設計,進行r兩個方案比較。
 
  方案一為所有輕型鋼柱與基礎鉸接,然后布托柱間支撐及柱頂系桿。
 
  方案二為所有輕型鋼柱與基礎剛接,不考慮柱間支撐。PC陽光板簾自攻螺絲與愫條相連,其應力皮作用幾乎不存在。屋面的水平剛度相對較差,整個結構的空間作用也不明顯,設汁時按平面剛架考慮比較合適。通過卜兌比較,同樣斷面尺t的剛架,鉸接柱腳方案計兌的橫梁撓度比剛接柱腳方案大10%以上,加之鉸接往腳方案抗側剛度小,因此鉸接件。腳剛架在風荷載作用F的水平變位比剛接柱腳約大34倍。由F鉸接忡腳方案鋼架柱計燈長度較大,剛架的用鋼M比剛接柱腳方案約大15%.基于以Li原因,最終選抒方案:,其應力、位移及穩定在不利荷載組合K,不但都能滿足規范要求,而且還能做到用料省、自重輕,充分體現輕型房屋鋼結構的特點。
 
  結構設計中幾個問題的探討剛接柱腳的輕咽鋼結構,其柱腳內力,彎矩和剪力往往較大,軸力相對較小。其基底的偏心矩P =芒-般都超過受力方向基礎尺寸的丨/6,基底壓N力最小值往往小f本,很難滿足設汁要求,特別是有吊車作用時更加突出。設計時町考慮增加基礎埋深或采用增設基礎聯系梁及承重磚墻的辦法來有意增大豎向荷載,從而減少基底彎矩偏心。這一方面x、t基礎設計有好處,另方面還加強了基礎的整體作用,利于抗震。對于有可能產生上拔力的基礎,還應考慮設計抗拔樁等內容。
 
  輕型鋼結構房屋,鋼柱內力組合中的水平作用一般由風荷載控制,因此,風荷栽的兌允為重要。一般工業與民用建筑輕房M鋼結構的安全等級為二級,設計工作壽命為50年,而建筑結構荷載規范規定的基本風壓值為重現期30年的取值,故輕鋼設汁的基本風壓值應乘調整系數L 10.風荷載的體型系數,現行輕鋼規程(CECS102:98)只針對門式剛架輕型房m而言,對r其他形式的建筑類型和體型,風荷載體型系數只能按現行國家標準建筑結構荷載規范GB9-87的規定采用。然而,由于兩者體型系數之間存在差異,設計時應經比較分析取其最不利情況計筧。木文精品館計I:風荷載時,其圓弧狀的造型不能簡單只按平而剛架〖丨兌,還需考慮其與計算假定不符的調節因素,即迎風面和背風面交替變化引起的對結構的不利影響。
 
  屋面隅是輕增剛架斜梁保證整體穩定的主要措施。當實腹式剛架斜梁下翼緣受壓時,在受壓翼緣兩側布符隅。隅撐除應按軸心力汁強度外,其長細比也應滿足規程要求。隅撐僅布托側時,應按壓桿控制;兩側都布茂時,"f按拉桿設汁。隅撐的一端應連接在斜梁,另一端要求連接在檁條上。對于雙層板組合M面,即檁條上下均鋪壓型鋼板的情況,隅撐的設近一方面破壞了室內美觀,另-方面由于檁條被包裹在雙層板內,對安裝隅撐造成了一定的困難。鑒于以上情形,只要能采取措施保證斜梁的穩定,也可少設或不設M面隅撐,本文的精品館在大廳入口處,就采用在剛架梁兩端翼緣受的范圍內,相隔-定距離增設橫向加勁肋及連桿的辦法,取消了隅撐。
 
  輕型房屋鋼結構支撐體系包括柱間支撐及屋架支撐,通常柱間支和屋架橫向支撐同時設以組成空間幾何不變體系,來抵御縱向鋼架方向)水平作用。柱間支撐宵采用十卞交義殖,對丁-帶吊車的柱間支撐,也可采用角鋼。-般交叉支撐拉桿設汁,宜用張緊的圓鋼,用花蘭螺栓或端螺帽拉緊。現階段輕鋼規程對張緊圓鋼支撐構件的長細比沒有明確規定。如果根據鋼結構設計規范(GB17-88)按般受拉構件長細比要求,其交義長度只允許到ld(d為鋼直徑)即400(允許長細比)x.25d(M轉半徑),這M然很難滿足廠程要求。但放寬到何種程度,要看支撐及屋而體系的具體布沒情況確定。通常對夂支,采用令22的鋼,按撓度不大十拉桿跨度的丨/7(>0作為控制參數來汁T)。(輕型房屋鋼結構技術規程初榀),并結合1:程經驗,可得出3允許長細比放寬約40 %50%時,交叉支撐的強度及撓度均可滿足規程要求。
 
  外圍護墻與剛架連接輕型房屋的外墻,除采用彩色鍍鋅壓型鋼板、火心壓型復合板、玻璃纖維增強水泥(GRC)外墻板等輕質材料外,尚可采用砌體外墻或底部為輕質材料的外墻。對于報甩鋼板、夾心壓型復合板外墻,町采用自攻螺釘在波桴或波峰處與墻檁連接。
 
  對GRC外墻板,則通過墻板上預埋件與墻檁上連接件焊接或栓接。然而,外闈墻為磚墻時,根據建筑物抗震規范的要求,墻體與鋼柱之間沿柱高需配押拉筋。但在加r.過程中,如果預先焊接拉筋,將對剛架的校驗及長距離運輸造成困難;如果整個鋼柱拉筋都在現場焊接,焊接殘余應力勢必造成鋼柱很欠的翹曲變形,在現場校正不易進行。為此可考慮在鋼柱上M先焊接80 X80X8的鋼板,這既利于運輸,也利于在現場焊接拉筋,給施工帶來了方便。
 
  對于實腹式檁條,屋面板有阻止檁條側向失穩和扭轉的作用,設計時應滿足輕鋼規程的要求。其強度驗兌可按K式進行:1(各參數含義見輕鋼規程),I口。足,2h檁條設il+能簡單套用公式,應注意檁條截面土軸與水平面夾角P同輕鋼屋面坡度a的差值(一般相差10以上);還要注意在計算Mx、My時,應將豎向及水平荷載分解成對檁條上弦截面主軸X和Y的分量來計算。檁條安裝時,實腹式檁條可采用檁托與剛架相連接,但對Z型檁條,其放置宜考慮有利于發揮條凈截面的抵抗矩,不應只圖施工方便,將檁條直接靠置在檁托上,正確放置詳見。
 
  剛架設計時應充分考慮屋面排水當剛架斜梁與鋼柱連接采用豎向連接時,由于連接構造需要,其連接端板往往會高出斜梁翼緣以上。對于采用內天溝排水形式的屋面,當此端板距邊柱外皮的距離小子內天溝的寬度時,端板的高出使其內天溝放置很困難。因此,對于較小跨度的輕型剛架,當考慮屋面排水因素時,連接端板的放置最好采取斜放或平放。當然,屋面排水也可采用特殊處理或加密落水管等,使其滿足設計要求。本精品館由于鋼柱斷面尺寸較小,一般的天溝無法設置,因此在屋面中部采取截水天溝。
 
  輕型房屋鋼結構自重輕、屋面荷載小,利于抗震;跨度大,可形成大空間,易滿足建筑功能的要求;工期短,用鋼量少,工程造價較低。因此,輕型房屋鋼結構無論是就結構形式,還是使用功能而言,都有很大的發展前景。但是由于輕鋼規程98)主要針對門式剛架,其他形式的輕鋼結構目前還沒有合適的規程可用,只能參照輕鋼規程的基本要求具體分析,進行概念設計。本文的精品館就是通過平面計算,利用概念設計進行分析的實例。這里所探討的幾個問題,只不過是設計此類結構所出現的普遍問題,還有許多問題有待以后繼續探討。

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