門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)探討.doc

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1、門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)探討【摘要】門式剛架是典型的輕型鋼結(jié)構(gòu)，它具有節(jié)省材料、施工周期短等優(yōu)點(diǎn)，因而也是目前國內(nèi)應(yīng)用最廣泛的輕型鋼結(jié)構(gòu)。門式剛架的設(shè)計(jì)與施工與普通鋼結(jié)構(gòu)相比既有一致性，門式剛架的特點(diǎn)主要在于其節(jié)點(diǎn)方而，本文總結(jié)了門式剛架設(shè)計(jì)中一些設(shè)計(jì)要點(diǎn)，提出來供廣大設(shè)計(jì)人員參考?！娟P(guān)鍵詞】輕型鋼結(jié)構(gòu)；門式剛架；設(shè)計(jì)要點(diǎn)一?門式剛架的特點(diǎn)：門式剛架輕型結(jié)構(gòu)是一個(gè)系統(tǒng)工程，它包括設(shè)計(jì)、加工制造和施工安裝三個(gè)過程；包含的具體內(nèi)容有：主結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、次結(jié)構(gòu)系統(tǒng)和圍護(hù)系統(tǒng)三人方面。主結(jié)構(gòu)系統(tǒng)包括主剛架和支撐體系。支撐體系包括水平支

2、撐、柱間支撐和剛性系桿等部分。由于支撐體系采用的構(gòu)件大多為圓鋼、角鋼和鋼管等，構(gòu)件簡單、制作方便，口支撐體系節(jié)點(diǎn)多為標(biāo)準(zhǔn)節(jié)點(diǎn)，因此輕型鋼結(jié)構(gòu)可以在工廠批量生產(chǎn)，現(xiàn)場按要求拼裝形成。能有效地利用材料，構(gòu)件尺寸小，自重輕，抗震性能好，施工安裝方便，建設(shè)周期短，能夠形成大空間、大跨度，具有外表美觀，適應(yīng)性強(qiáng)，造價(jià)低，易維護(hù)等特點(diǎn)。二.屋面活荷載：《荷載規(guī)范》表4.3.1規(guī)定，不上人屋面均布活荷載標(biāo)準(zhǔn)值0.5KN/1I12,還注明對不同結(jié)構(gòu)應(yīng)按有關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范的規(guī)定作0.20KN/m2的增減。對此《鋼規(guī)》補(bǔ)充如下：對支承輕屋面的構(gòu)件或

3、結(jié)構(gòu)（標(biāo)條、屋架、框架等），當(dāng)僅有一個(gè)可變荷載且受荷載水平投影而積超過60m2時(shí)，屋而均布活荷載標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)取為0.3KN7in20《冷規(guī)》大體與此相同?！堕T式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（CECS102:2002）對此補(bǔ)充為：對受荷水平投影面積大于60m2的剛架構(gòu)件，屋面豎向均布活荷載的標(biāo)準(zhǔn)值可取不小0.3KN/ni2。與前二者差別較大。對問題的處理原則是：當(dāng)國家標(biāo)準(zhǔn)與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定不一致時(shí)，應(yīng)按國家標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行；當(dāng)不同國家標(biāo)準(zhǔn)之間的規(guī)定不一致時(shí)，應(yīng)按最新頒布的國家標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。一般行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)嚴(yán)于國家標(biāo)準(zhǔn)。按此原則以《鋼規(guī)》頒布最晚

4、，乂列為強(qiáng)條，文字也明確，按《鋼規(guī)》執(zhí)行是合理0.3KN/m2o合法的，且與《門規(guī)》“不小于”也不矛盾，而且《荷規(guī)》對輕屋面從0.3KN/m2提高到0.5KN/m2，其理由是統(tǒng)一處理，而不是安全因索不足三?門式剛架的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)：門式剛架輕型結(jié)構(gòu)的主剛架包括橫向剛架（包括屮部和端部剛架）、支撐體系等；次結(jié)構(gòu)包括屋面標(biāo)條和墻面標(biāo)條等；圍護(hù)結(jié)構(gòu)包括屋面板和墻板。主剛架作為建筑結(jié)構(gòu)的骨架，支承整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，承受和傳遞著各類荷載。根據(jù)跨度、柱距、高度及荷載的不同，確定主鋼架梁、柱截而尺寸。屋面標(biāo)條和墻面標(biāo)條既是圍護(hù)材料的支承結(jié)構(gòu)，

5、又為主結(jié)構(gòu)梁柱提供了部分側(cè)向支撐作用，構(gòu)成了輕型鋼建筑的次結(jié)構(gòu)。屋血板和墻血板起整個(gè)結(jié)構(gòu)的圍護(hù)和封閉作用，由于蒙皮效應(yīng)事實(shí)上也增加了輕型鋼建筑的整體剛度。外部荷載直接作用在圍護(hù)結(jié)構(gòu)上。其中，豎向和橫向荷載通過次結(jié)構(gòu)傳遞到主結(jié)構(gòu)的橫向門式剛架上，依靠門式剛架的自身剛度抵抗外部作用?？v向風(fēng)荷載通過屋面和墻面支撐傳遞到基礎(chǔ)上；支撐體系是使每個(gè)溫度區(qū)段或分期建設(shè)的區(qū)段建筑能構(gòu)成穩(wěn)定的空間結(jié)構(gòu)骨架。橫向剛架斜梁與柱的連接，可采用端板豎放、端板橫放和端板斜放三種形式。端板豎放適用于局部等截血柱。當(dāng)豎向荷載起控制作用時(shí)，將端板橫放可減少

6、節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)剪力，同時(shí)充分利用柱的床力對節(jié)點(diǎn)受力的有力作用。如果節(jié)點(diǎn)彎矩很大，可采用端板斜放形式，加長抗彎連接的力臂，有利于布置螺栓。端板拼接連接形式有外伸式和平齊式兩種情況，端板外伸式節(jié)點(diǎn)受力合理，承載力高于平齊式節(jié)點(diǎn)，因此應(yīng)盡量采取外伸式端板連接，同時(shí)應(yīng)在結(jié)點(diǎn)板外伸部分設(shè)置加勁肋，使靠近受拉翼緣兩側(cè)的螺栓受力均勻，接近一致，提高節(jié)點(diǎn)的抗剪能力，有效減少節(jié)點(diǎn)板的變形。橫向剛架的梁、柱一般采用變截面或等截面的實(shí)腹式焊接H型截而或軋制H型截面。變截面構(gòu)件通常改變腹板的高度做成楔形形狀，必要時(shí)也可改變腹板的厚度。端部剛架由端斜梁

7、、支撐端斜梁的構(gòu)架柱及墻架標(biāo)條組成，構(gòu)架柱的上下端部錢接，并且與端斜梁平接，墻架標(biāo)條也和構(gòu)架柱平接，這樣可以提高柱子的側(cè)向穩(wěn)定性，同時(shí)也給建筑提供了簡潔的外觀。山墻構(gòu)架可以由冷彎薄壁C型鋼組成，外觀輕便且節(jié)省鋼材，同時(shí)由于與框架平接的墻架標(biāo)條和墻血板的蒙皮效應(yīng)的作用，使這種的山墻構(gòu)架端墻也具有比較好平面內(nèi)剛度，蒙皮作用已被實(shí)踐證明具有足夠的剛度，能夠有效地抵抗作用在靠近端墻附近的邊墻上的橫向風(fēng)荷載。構(gòu)架柱在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)滿足同時(shí)能夠抵抗豎向荷載和水平荷載的要求。由于構(gòu)架柱的間趴較小，單根構(gòu)件分擔(dān)的荷載比較小，因此可以使用比較小的

8、薄壁薄壁截面。采用山墻構(gòu)架一般要求避免在山墻端開間設(shè)置支撐，這是由于山墻梁截面尺寸和基本剛架梁相比尺寸太小，同時(shí)山墻斜梁在山墻柱處不連續(xù)從而導(dǎo)致的支撐連接節(jié)點(diǎn)構(gòu)造怵I難。所以在采用山墻構(gòu)架時(shí)，通常將支撐布置在第二開間以避免上述的連接構(gòu)造困難，然而這種情況下必須在第一開間和構(gòu)架柱相應(yīng)的位置布置剛性系桿，以