淺談輕型門式鋼架結(jié)構(gòu)設(shè)計的論文

1、淺談輕型門式鋼架結(jié)構(gòu)設(shè)計的論文淺談輕型門式鋼架結(jié)構(gòu)設(shè)計的論文 摘要:本文簡要介紹了門式輕鋼結(jié)構(gòu)的概況，對它的設(shè)計方法、設(shè)計步驟、材料選型和設(shè)計中需要注意的問題，做了簡要介紹，有利于對輕型門式鋼架結(jié)構(gòu)設(shè)計有較為完整的認(rèn)識。 關(guān)鍵詞:輕型門式鋼架；設(shè)計步驟 輕型門式鋼架房屋結(jié)構(gòu)在我國的應(yīng)用自20世紀(jì)60年代開始興起，90年代以來隨著我國彩色鋼板產(chǎn)量的增加和焊接h型鋼的出現(xiàn)，輕剛結(jié)構(gòu)在我國進(jìn)入興旺 發(fā)展 的時代。在目前的工程實(shí)踐中，門式鋼架的梁、柱多采用焊接h形變截面構(gòu)件，單跨鋼架的梁柱節(jié)點(diǎn)采用剛接，多跨者大多剛接和鉸接并用；柱腳可與基礎(chǔ)剛接或鉸接；圍護(hù)結(jié)構(gòu)多采用壓型鋼板；保溫隔熱材料多采用玻璃棉。

2、 門式鋼架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計一般采用以概率理論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計法，按分項(xiàng)系數(shù)設(shè)計表達(dá)式進(jìn)行 計算 ；承重構(gòu)件按承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)進(jìn)行設(shè)計。 一、柱網(wǎng)布置的確定 輕鋼廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計中首先要解決的問題是如何配合工藝要求進(jìn)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，應(yīng)根據(jù)房屋的高度確定合理的跨度。通過已往多個工程的設(shè)計實(shí)踐，在門式鋼架設(shè)計過程中對柱網(wǎng)安排得出以下結(jié)論： （一）通過大量計算發(fā)現(xiàn)，當(dāng)檐高6m、柱距為7.5m，荷載情況完全一致下，跨度在1830m之間的鋼架單位用鋼量（q235b）為1828kg/m2，當(dāng)跨度在2148m之間的鋼架單位用鋼量為2540kg/m2，當(dāng)檐

3、高為12m、跨度超過48m時宜采用多跨鋼架（中間設(shè)置搖擺柱），其用鋼量較單跨鋼架節(jié)約18%左右，因此設(shè)計門式鋼架時應(yīng)根據(jù)具體要求選擇較為 經(jīng)濟(jì) 的跨度，不宜盲目追求大跨度。w對門式鋼架輕型鋼結(jié)構(gòu)而言，鋼架用鋼量是最主要的，當(dāng)鋼架跨度較小時，鋼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)計門式鋼架時應(yīng)精確設(shè)計，合理使用。 （二）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，并最終超過了鋼架的用鋼量。其次是檁條，由于長細(xì)比的要求，用鋼量增加也較快。

4、 綜合各項(xiàng)用鋼量，設(shè)計時可以做出多種方案進(jìn)行比較，最終選擇最佳方案。 二、門式鋼架荷載取值 門式鋼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（風(fēng)荷載、吊車剎車力），還有地震荷載（水平和豎向）。由于輕鋼結(jié)構(gòu)自重較輕，所以對地震的反應(yīng)也較輕，這一點(diǎn)對抗震非常有利。 三、鋼架內(nèi)力和側(cè)移計算方法 （一）內(nèi)力計算方法：對于變截面門式鋼架，應(yīng)采用彈性分析方法確定各種內(nèi)力，只有當(dāng)鋼架的梁柱全部為等截面時才允許采用塑性分析方法。變截面門式鋼架的內(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(jī)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

5、，找出控制截面的內(nèi)力組合，控制截面的位置一般在柱底、柱頂、柱牛腿連接處及梁端、梁跨中等截面。 （二）側(cè)移計算方法：變截面門式鋼架的柱頂側(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(xiàng)系數(shù)。如果最后驗(yàn)算時鋼架的側(cè)移剛度不滿足要求，需采用下列措施進(jìn)行調(diào)整：放大柱或梁的截面尺寸，改鉸接柱腳為剛接柱腳。 四、檁條、拉條和撐桿設(shè)計 （一）檁條設(shè)計 1、檁條屬于雙向受彎構(gòu)件，在進(jìn)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(jìn)行強(qiáng)度計算、整體穩(wěn)定計算、變形計算。 2、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(qiáng)度計算應(yīng)采用有效寬度

6、，對原有截面要減弱。同時強(qiáng)度計算要用凈斷面，要考慮釘孔減弱。這種減弱，一般達(dá)到615%，對小截面窄翼緣的梁影響較大。鋼架整體分析采用的是全截面，如果強(qiáng)度計算不用凈截面，實(shí)際應(yīng)力將高于計算值。規(guī)范4.1.8、9條規(guī)定：“結(jié)構(gòu)構(gòu)件的受拉強(qiáng)度應(yīng)按凈截面計算；受壓強(qiáng)度應(yīng)按有效截面計算；穩(wěn)定性應(yīng)按有效截面計算。變形和各種穩(wěn)定系數(shù)均可按毛截面計算”。 3、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，而且也是鋼架梁柱隅撐設(shè)置的支撐體，設(shè)置一定數(shù)量的隅撐可減少鋼架平面外的計算長度，有效的保證了鋼架的平面外整體穩(wěn)定性。 （二）檁條的拉條和撐桿設(shè)計 1、拉條的設(shè)置 檁條的拉條設(shè)置與是否主要和檁條的

7、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(shí)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(diǎn)。當(dāng)檁條跨度4m時，可按計算要求確定是否需要設(shè)置拉條；當(dāng)屋面坡度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(diǎn)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、撐桿的設(shè)置：檁條撐桿的作用主要是限制檐檁和天窗缺口處邊檁向上或向下兩個方向的側(cè)向彎曲。撐竿的長細(xì)比按壓桿要求220，可采用鋼

8、管、方管或角鋼做成。目前也有采用鋼管內(nèi)設(shè)拉條的做法。撐竿處應(yīng)同時設(shè)置斜拉條。 五、如何確定屋面支撐與柱間支撐的大小 （一）屋面支撐。屋面支撐受力較小，桿件截面通?？砂慈菰S長細(xì)比選擇。交叉斜桿和柔性細(xì)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。 （二）柱間支撐。對廠房來說：分為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

9、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。 六、隅撐的作用與設(shè)計 隅撐的作用主要是阻止梁的下翼緣及柱的內(nèi)側(cè)翼緣失穩(wěn)。并在設(shè)計計算中作為減少梁柱的平面外計算長度的最不利側(cè)向支撐間的最大間距。 隅撐之所以要設(shè)，是因?yàn)殇摷苄绷菏芰Φ淖兓?。在恒荷載和活荷載等荷載組合作用下，一般的梁受力是上翼緣受壓，下翼緣受拉，這樣檁條與鋼梁的有效連接為梁上翼緣的穩(wěn)定提供了可靠的支撐。所以一般情況下梁的平面外計算長度取兩倍的檁條間距，上翼緣的穩(wěn)定可以保證。 但在受到風(fēng)吸力荷載作用時，下翼緣受壓，上翼緣受拉，這樣下翼緣的穩(wěn)定性沒有可靠的平面外支撐。因此，在梁的下翼緣上應(yīng)加設(shè)隅撐給鋼梁的下翼緣提供支撐。隅撐一邊與梁的下翼緣連接，一邊與檁條連接。隅撐的做法 詳見門式鋼架的相關(guān)規(guī)范。 七、結(jié)束語 在輕型門式鋼架結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，通過對設(shè)計要點(diǎn)和重點(diǎn)的把握及合理配置，可以有效地起到方便制