混凝土柱輕鋼屋面廠房的設(shè)計(jì)

混凝土柱輕鋼屋面的廠房設(shè)計(jì)摘要：混凝土柱，實(shí)腹鋼梁，輕型鋼屋面，這樣的廠房不同于全鋼結(jié)構(gòu)廠房，設(shè)計(jì)時(shí)不能簡(jiǎn)單的把門式剛架的鋼柱替換為混凝土柱。當(dāng)然更不能按鋼筋混凝土廠房來設(shè)計(jì)。本文針對(duì)此種結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)闡述了設(shè)計(jì)時(shí)要注意的幾個(gè)問題。關(guān)鍵詞：混凝土柱輕鋼屋面廠房設(shè)計(jì)1前言單層廠房采用的結(jié)構(gòu)形式，隨著吊車起重量、廠房跨度和高度的不同，根據(jù)所采用承重結(jié)構(gòu)的材料可分為磚混結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)三種。對(duì)于無吊車或吊車起重量不超過5噸，跨度小于15m，柱頂標(biāo)高不超過8m的小型單層廠房，可以采用磚墻、鋼筋混凝土柱和鋼筋混凝土屋面梁或屋架的磚混結(jié)構(gòu)，此種廠房比較少見。當(dāng)?shù)踯嚻鹬亓砍^150噸，跨度大于36m，則應(yīng)采用鋼屋架、鋼柱的全鋼結(jié)構(gòu)，這種廠房自重輕，跨度大，施工周期短，但造價(jià)較高，被廣泛用于大跨度或大型廠房。除上述兩種情況以外的大部份單層廠房，都可以采用鋼筋混凝土（或預(yù)應(yīng)力混凝土）屋架和鋼筋混凝土柱的鋼筋混凝土廠房。這種結(jié)構(gòu)雖然造價(jià)比鋼結(jié)構(gòu)低，但自重大，屋架形式受跨度影響大，大跨度屋架施工復(fù)雜，工期長(zhǎng)。正是在這樣的背景下誕生了混凝土柱，實(shí)腹鋼梁，屋面為輕型鋼屋面的結(jié)構(gòu)體系，這類結(jié)構(gòu)具有鋼結(jié)構(gòu)跨度大，施工周期短的優(yōu)點(diǎn)，造價(jià)卻比全鋼結(jié)構(gòu)要低。所以在近幾年國內(nèi)的實(shí)際應(yīng)用中較為常見。下面就這類結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)作一下簡(jiǎn)單的介紹，以供大家討論。2計(jì)算程序設(shè)計(jì)這類結(jié)構(gòu)仍是用STS里面門式剛架的程序來計(jì)算，建模的順序跟設(shè)計(jì)門式剛架一樣，但由于混凝土柱與鋼梁的連接處理難以達(dá)到剛接連接，因此梁柱的連接一般采用鉸接連接形式，而一般門式剛架結(jié)構(gòu)邊剛架柱與梁的連接均采用剛接連接形式，由于連接形式的不同，致使這種體系單榀剛架的受力截然不同于一般的門式剛架，設(shè)計(jì)時(shí)不能簡(jiǎn)單的把門式剛架的鋼柱替換為混凝土柱，應(yīng)根據(jù)這類結(jié)構(gòu)體系的特殊性有針對(duì)的進(jìn)行設(shè)計(jì)。3連接形式混凝土柱與鋼梁采用鉸接連接，混凝土柱底采用剛接，多跨情況下的中間混凝土柱與鋼梁的連接采用鋼梁連續(xù)，混凝土柱鉸撐于鋼梁底面。4規(guī)范選擇這類結(jié)構(gòu)已經(jīng)超出門規(guī)的使用范圍，結(jié)構(gòu)類型應(yīng)選擇“單層鋼結(jié)構(gòu)廠房”，如果為抗震地區(qū)且選擇了地震作用計(jì)算，程序會(huì)自動(dòng)按照抗震規(guī)范第九章關(guān)于單層鋼結(jié)構(gòu)廠房的規(guī)定進(jìn)行控制；混凝土柱應(yīng)按混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)，滿足混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范相應(yīng)要求，鋼梁應(yīng)滿足鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范相關(guān)要求，當(dāng)采用工形變截面梁時(shí)，建議梁構(gòu)件承載力的校核采用按門式剛架規(guī)程進(jìn)行校核，以考慮軸力的影響與變截面梁的穩(wěn)定計(jì)算，但局部穩(wěn)定應(yīng)滿足鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范、抗震規(guī)范的要求；撓度控制，考慮到所采用的輕型屋面體系對(duì)鋼梁撓度不是非常敏感，在有經(jīng)驗(yàn)的情況下可較鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范的撓度控制指標(biāo)（L/400）適當(dāng)放寬。5單榀設(shè)計(jì)5.1建模單榀設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)采用混凝土柱與鋼梁整體建模分析。鋼梁對(duì)混凝土柱的約束反力與混凝土柱本身的剛度是直接相關(guān)的，為反映真實(shí)的內(nèi)力情況，應(yīng)該進(jìn)行整體分析，并以整體分析的結(jié)果來設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、混凝土柱的配筋與鋼梁。把它們分開來分別進(jìn)行設(shè)計(jì)，往往使設(shè)計(jì)結(jié)果帶來不安全的隱患：如果在柱與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)，沒有考慮屋面斜鋼梁對(duì)柱的推力，會(huì)導(dǎo)致柱配筋與基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)嚴(yán)重偏小，按這種方式設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)在安裝過程中就有可能出現(xiàn)基礎(chǔ)被翹起、混凝土柱頂位移過大、柱身出現(xiàn)裂縫、鋼梁撓度過大等問題。而在分析鋼梁時(shí)，把鋼梁兩端視為固定鉸支座或建兩根很短的下端剛接柱作為支座都會(huì)夸大混凝土柱對(duì)鋼梁的約束作用，導(dǎo)致鋼梁軸力增大、跨中彎矩減小、撓度減小等不真實(shí)情況，這時(shí)往往會(huì)出現(xiàn)安裝后的鋼梁的撓度要大于計(jì)算撓度、鋼梁有可能整體屈服失穩(wěn)、局部壓屈等不安全問題。5.2計(jì)算程序自動(dòng)根據(jù)整體分析得結(jié)果，按照混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行混凝土柱的配筋計(jì)算，按選定的鋼梁構(gòu)件驗(yàn)算規(guī)范進(jìn)行鋼梁的校核，在布置基礎(chǔ)的情況下，同時(shí)根據(jù)整體分析柱底力完成基礎(chǔ)的計(jì)算。6整體設(shè)計(jì)6.1混凝土柱與鋼梁的鉸接連接處理檔一般存在顫三種連接朝構(gòu)造處理犧：完全抗布剪連接構(gòu)脅造，這種曲連接構(gòu)造如能夠把梁污端的推力六以剪力的斤方式完全原傳遞給混鉤凝土柱；厘完全滑移惡連接構(gòu)造慘，這種連虜接構(gòu)造容它許梁端相柱對(duì)混凝土景柱頂自由訊滑移，梁丸端的推力訴由于相對(duì)辱的滑移而梁釋放，作必用力不傳傍遞給混凝紹土柱；介謀于以上二事者之間的蓬部分滑移布連接構(gòu)造脅，這種連憶接構(gòu)造容哭許梁端相拜對(duì)混凝土鈴柱頂有一峰定的滑移取量，梁端青的推力由運(yùn)于相對(duì)的翠滑移而部漲分釋放，抹剩余作用集力以剪力乒的方式傳曲遞給混凝昆土柱?；j6.2青賀三種計(jì)算胖模型的內(nèi)甜力分析豐下表為某芬一單跨結(jié)注構(gòu)不同的手連接計(jì)算渾模型的分鉛析結(jié)果比篩較：扭砼柱鋼梁搞連接計(jì)算澤模型不同溫的分析結(jié)羞果比較表略砼柱鋼梁幫連接構(gòu)造瑞柱底彎矩僵（黨kn.吊m省）郵砼柱配筋瞎（景mm鳥2婦）尊基礎(chǔ)尺寸鈔（繡m扎m書）帆鋼梁跨中向彎矩羨鋼梁最大槍撓度攜鋼梁應(yīng)力終比打①隔完全抗剪滴209.怕0搏1615圓2940咐194.愁5階78.9慘0.9桑②充完全滑移別（實(shí)算最貍大滑移陣：午50m肌m覆）炭60.5季700桃1820訂257.搖2齒97.1疊1.08搏③寸部分抗剪祝（控制最溜大滑轟移軟≤拐20m弟m填）電127.息1米957云2500顧219.嚼1走86.0掛0.97蠻從上表的織比較結(jié)果霉可以看出鞏，不同的掛計(jì)算模型貢，對(duì)內(nèi)力袋分析結(jié)果襯、設(shè)計(jì)結(jié)狂果影響非寸常大：如禮果一個(gè)完拖全抗剪的但連接構(gòu)造煮，分析時(shí)勝采用完全送滑移的分圈析模型（吊砼柱單獨(dú)拴作為懸臂嘆柱計(jì)算，蠟不考慮鋼易梁的推力編，也屬于濁這種情況癢），會(huì)導(dǎo)圖致柱的配室筋、基礎(chǔ)切尺寸嚴(yán)重箏的偏小，闖帶來的后帶果如同上穩(wěn)面柱與基顛礎(chǔ)設(shè)計(jì)不熔考慮鋼梁孤的推力的雅情況一樣粱。而分析沈時(shí)采用的夜是鉸接完始全抗剪模張式，實(shí)際鵝處理時(shí)處列理成了長(zhǎng)日?qǐng)A孔等滑參動(dòng)支座形沒式，這會(huì)姻導(dǎo)致鋼梁竹的強(qiáng)度應(yīng)鋤力比、撓車度等計(jì)算喇結(jié)果嚴(yán)重素偏小，同劃樣給鋼梁疊的設(shè)計(jì)帶攤來不安全帳隱患。孕6.3批旗程序的處磁理舅考慮混凝蔥土柱與鋼米梁的不同塑構(gòu)造連接姨，可以通宇過設(shè)置混秩凝土柱的握柱頂不同址約束情況秩來實(shí)現(xiàn)。繡6.3.海1閑依完全抗剪熱連接構(gòu)造困：普通的鞠鉸接連接抄?；?.3.克2剛寸完全滑移剃連接構(gòu)造房：采用鉸耽接＋混凝特土柱頂定鼻義約束拉為環(huán)“廢水平方向嘉自由滑按動(dòng)傍”酒。凱6.3.渡3碗騎部分滑移暢連接構(gòu)造坐：采用鉸干接＋混凝刊土柱頂定族義約束叢為稀“碎約束水平視方向相對(duì)翁位移鐵差簽”鉆。竿退對(duì)于定義末完全滑移蝦與部分滑貢移的分析謊模型，必示須保留一矮個(gè)梁端為串完全約束趁的普通鉸拔接節(jié)點(diǎn)，騾否則會(huì)出伶現(xiàn)分析上沈的可變體欄系，使分傲析無法進(jìn)堂行。在定課義完全滑享移或部分間滑移約束盯的情況下負(fù)，帆程序分析壺結(jié)果中，祝在查看該字混凝土柱桿的構(gòu)件信追息時(shí)，能潔夠發(fā)現(xiàn)程適序?qū)嶋H分儲(chǔ)析出來的撫滑移量，搭根據(jù)分析本結(jié)果可以伍用來處理癢設(shè)置滑移紋的節(jié)點(diǎn)構(gòu)外造。雹6.4條竿施工圖的夜處理遼門式剛架垃施工圖程月序中，能覽夠根據(jù)整芝體分析的繼結(jié)果，處被理這類節(jié)鋼點(diǎn)及鋼梁爆的施工圖琴。在容許值滑移的連使接節(jié)點(diǎn)施拋工圖中，爭(zhēng)底板設(shè)置熱長(zhǎng)圓孔，笨長(zhǎng)圓孔標(biāo)刊注的長(zhǎng)度踐尺寸為支般座底板相飯對(duì)于支承栽面的容許田滑移距離肆，為保證釀滑移的順異利進(jìn)行，考?jí)|板與底腿板之間不儉應(yīng)施焊，規(guī)底板于混錯(cuò)凝土柱頂閥接觸面處那理應(yīng)保證烘支座底板聰與支承面悶間在容許升距離內(nèi)自逼由滑動(dòng)。廢對(duì)于限制戀滑移量的驗(yàn)連接節(jié)點(diǎn)鴨中，當(dāng)滑怨移量達(dá)到扔容許距離餐時(shí)支承面趴應(yīng)設(shè)置可持靠抗剪措兼施，限制助繼續(xù)滑移鳳，使剩余觸剪力能夠舒完全傳遞智給柱。沙7娘艙施工圖的祝繪制營施工圖的腔繪制：混藝凝土柱身邁配筋圖，托可以狠在蔬ST遞S夫二維整體燕分析的基迷礎(chǔ)上，接督力領(lǐng)P攀K批進(jìn)行繪圖湖，有吊車善作用的混愁凝土排架婚柱，直接恐接飲P豬K議模塊中的磚排架柱繪可圖，普通茅無吊車混渡凝土柱，文接垃P縮K鞠模塊中的托框架繪圖勇。鋼梁及吳屋面構(gòu)件叛詳圖齒在孩ST撿S察里繪制。凡8剖辦其它構(gòu)造過處理攝對(duì)于風(fēng)載遲較大的地約區(qū)，當(dāng)風(fēng)遵的作用能朗夠克服屋醬面自重作夏用雀(哥組合矩：弟1.盟0糾恒亭＋曲1.貝4灶風(fēng)型)饅，出現(xiàn)屋壞面作用力拘向上的情蘭況，這時(shí)娛通過在柱蜻頂設(shè)置單義拉桿來抵頓抗梁對(duì)柱控頂?shù)耐屏Κ?jiǎng)作用，會(huì)灑由于出現(xiàn)死壓力致使偶該單拉桿淡失效而退認(rèn)出工作，前這時(shí)剪力外還是能夠軟傳遞到混牌凝土柱與才基礎(chǔ)，對(duì)楚于這種情邀況，這種夸處理是不牢能起作用航的，不建棗議采用這竊種處理。飼9打鞠結(jié)束語團(tuán)綜上所述述，混凝土吩柱實(shí)腹鋼偵梁?jiǎn)螌訌S敏房與門式今剛架有相饅同之處，掌又有其不舞同之處。善相同之處屋在于其單芳個(gè)構(gòu)件的咸計(jì)算和校閉核，如鋼瀉梁的強(qiáng)度獲、剛度，買穩(wěn)定性，棒以及檁條悠和屋面板承的計(jì)算和今構(gòu)造。不蠅同之處在遵于梁和柱閣是鉸接連被接，梁柱倍受力不同耀于門式剛兇架。理解例它的受力秩原理是做華好結(jié)構(gòu)設(shè)接計(jì)的關(guān)鍵妖。隔參考文獻(xiàn)祥：痕[1]示GB50臘017-朗200跟3本，鋼結(jié)構(gòu)早設(shè)計(jì)規(guī)范澆，中國建愚筑工業(yè)出緊版社厭，津2003職[2]直GB50灰010-占200豪2鋸，混凝土逝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)龜規(guī)范，中冊(cè)國建筑工刷業(yè)出版社員，殲2002感[3]證GB50已011-氧200丟1刷，建筑抗逢震設(shè)計(jì)規(guī)艱范，中國勵(lì)建筑工業(yè)遞出版社屑，夸2001恥[4]束CECS渴10陜2餅：機(jī)200趣2枕，門式剛遙架輕型房漢屋鋼結(jié)構(gòu)雅技術(shù)規(guī)程剃，中國計(jì)緒劃出版社籮，題2003泰[5]謝舉候兆欣、歪李秀川，憶輕型鋼結(jié)圓構(gòu)建筑節(jié)位點(diǎn)構(gòu)造，綠