輕鋼廠房的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)探討

1、<p>　　輕鋼廠房的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)探討</p><p>　　中圖分類號(hào)：TU318文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)： </p><p>　　輕型鋼結(jié)構(gòu)是在普通鋼結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新型結(jié)構(gòu)形式，它包括所有輕型屋面、支撐系統(tǒng)及鋼骨架。輕鋼結(jié)構(gòu)形式較簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)計(jì)算并不復(fù)雜，在設(shè)計(jì)中主要解決的是怎樣既節(jié)省材料又便于安裝，同時(shí)要保證安全、實(shí)用、美觀，在設(shè)計(jì)中把兩者有機(jī)的結(jié)臺(tái)起來，盡力遵守經(jīng)濟(jì)、美

2、觀、安全、便于施工及實(shí)用的原則。 </p><p>　　一、輕鋼廠房的特點(diǎn) </p><p>　　1、輕型門式剛架廠房具有大跨度、大空間、分隔使用靈活, 施工速度快, 施工周期短的特點(diǎn)。對(duì)投資方來說投資回報(bào)快, 綜合經(jīng)濟(jì)效益較高。 </p><p>　　2、輕型鋼結(jié)構(gòu)有較好的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，不僅自重輕、鋼材用量省、施工速度快，而且它本身具有較強(qiáng)的抗震能力，并能提高整個(gè)房屋

3、的綜合抗震性能。輕鋼結(jié)構(gòu)形式較簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)計(jì)算并不復(fù)雜，在設(shè)計(jì)中主要解決的是怎樣既節(jié)省材料又便于安裝，同時(shí)要保證安全、實(shí)用、美觀。 </p><p>　　3、空間設(shè)置靈活。門式剛架采用金屬壓型板封閉，因而柱網(wǎng)布置不受模數(shù)制約，柱距大小可以根據(jù)使用要求來確定。 </p><p>　　二、輕鋼廠房的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)措施 </p><p>　　1、明確判定結(jié)構(gòu)類別 </p&g

4、t;<p>　　在鋼結(jié)構(gòu)廠房設(shè)計(jì)中常用的規(guī)范有《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》 ,《門式鋼架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》 , 《冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范》 , 《建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》 和《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》 。這些規(guī)范對(duì)普通鋼結(jié)構(gòu)和輕鋼結(jié)構(gòu)有著明確的界定和完全不同的規(guī)定。對(duì)于不同的結(jié)構(gòu)體系采用不同的理論分析方法,規(guī)范條文和限值差異很大。因此設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)先確定結(jié)構(gòu)的類別再選用規(guī)范或規(guī)程中相應(yīng)的規(guī)定進(jìn)行設(shè)計(jì), 避免錯(cuò)用或混用。 </p>

5、;<p><b>　　2、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) </b></p><p><b>　　（1）支撐體系。 </b></p><p>　　支撐體系的主要作用是: 將各個(gè)平面剛架聯(lián)結(jié)組成具有空間剛度和穩(wěn)定的整體結(jié)構(gòu); 為結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的平面外整體穩(wěn)定提供側(cè)向支撐點(diǎn); 明確、合理、簡(jiǎn)捷地傳遞風(fēng)力、溫度應(yīng)力、地震力以及吊車縱向水平力等縱向荷載。屋面支撐的布置

6、應(yīng)與山墻抗風(fēng)柱的位置相協(xié)調(diào), 使抗風(fēng)柱的柱頂反力直接傳到屋面橫向支撐的節(jié)點(diǎn)上。屋面橫向水平支撐的直腹桿( 包括屋脊處和柱頂處) 應(yīng)按剛性系桿考慮, 采用檁條兼做時(shí), 應(yīng)對(duì)檁條的剛度和承載力進(jìn)行驗(yàn)算。當(dāng)檁條無法起到剛性直腹桿的作用時(shí), 通常應(yīng)在屋脊處、柱頂處以及屋面設(shè)置橫向水平支撐直腹桿, 在剛架斜梁間設(shè)置鋼管、H 形鋼或其他截面形式的剛性桿件, 以保證房屋縱向結(jié)構(gòu)安全可靠地工作。帶吊車的工程由于廠房較高、剛架構(gòu)件截面剛度較大, 次構(gòu)件剛

7、度不足以約束主構(gòu)件, 對(duì)于所有的柱間支撐均采用了較強(qiáng)的角鋼支撐。 </p><p>　?。?)隅撐的設(shè)置。 </p><p>　　隅撐是用來保證斜梁下翼緣或剛架柱內(nèi)側(cè)翼緣受壓穩(wěn)定的重要措施。隅撐按以下原則來布置: 在每跨靠近梁端的負(fù)彎矩范圍內(nèi)連續(xù)兩根檁條下設(shè)置隅撐, 其他地方每間隔一根檁條設(shè)置隅撐。隅撐成對(duì)布置, 與梁和檁條均采用單個(gè)螺栓連接。梁的平面外計(jì)算長(zhǎng)度可取隅撐間距。帶吊車廠房為確

8、保吊車梁對(duì)柱子的支撐效果, 在邊柱的吊車梁上翼緣設(shè)置了隅撐。由此來形成對(duì)柱子的側(cè)向支撐, 同時(shí)大大減小了邊柱在縱向剎車力作用下的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。當(dāng)山墻抗風(fēng)柱與剛架斜梁下翼緣連接時(shí), 連接處的斜梁下翼緣亦設(shè)置隅撐。 </p><p>　?。?）拉條的設(shè)置。 </p><p>　　對(duì)于有檁體系的壓型鋼板輕型屋面, 為了減少檁條在使用階段和施工過程中的側(cè)向變形和扭轉(zhuǎn), 通常在檁條間設(shè)置拉條( 包括斜拉

9、條和撐桿, 以下同) 作為檁條的側(cè)向支點(diǎn), 以保證檁條的側(cè)向穩(wěn)定。當(dāng)檁條跨度大于4 m 時(shí), 應(yīng)在檁條跨中設(shè)置一道拉條;當(dāng)檁條跨度大于6 m 時(shí), 應(yīng)在檁條跨度三分點(diǎn)處各設(shè)一道拉條。拉條按拉桿設(shè)計(jì), 當(dāng)采用圓鋼時(shí)直徑不宜小于10 mm。撐桿按壓桿設(shè)計(jì), 多采用鋼管或角鋼制作。圓鋼拉條通常設(shè)置在距檁條上翼緣1/ 3 腹板高度范圍內(nèi)。當(dāng)風(fēng)吸力作用下檁條下翼緣受壓時(shí),屋面板宜采用自攻螺釘直接與檁條連接, 拉條則宜設(shè)在檁條下翼緣附近; 當(dāng)屋面采

10、用扣合式或咬合式鋼板時(shí), 宜分別在距檁條上下翼緣1/ 3 腹板高度范圍內(nèi)同時(shí)設(shè)置拉條。 </p><p>　?。?）梁柱截面及節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)。 </p><p>　　輕鋼結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性在于它的變截面, 變截面設(shè)計(jì)也取決于工廠的加工能力。設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)時(shí)要充分利用變截面特點(diǎn)合理設(shè)計(jì)截面, 影響H 形截面抗彎能力的因素有截面高度、翼緣寬度和翼緣厚度。增加截面高度是提高截面抗彎能力最有效的方法,由于輕

11、鋼結(jié)構(gòu)腹板都很薄, 用鋼量增加不多, 但抗彎能力增加很多。經(jīng)濟(jì)的設(shè)計(jì)不但要變截面高度, 更重要的是要變翼緣的寬度、厚度及腹板的厚度。 </p><p>　　主結(jié)構(gòu)制作單元的選擇也是非常重要的, 要根據(jù)彎矩圖來選擇連接節(jié)點(diǎn), 在受力較小的部位拼接, 為便于運(yùn)輸, 制作單元不宜出現(xiàn)超長(zhǎng)構(gòu)件, 一般選6 m ~ 11 m 為宜。解決節(jié)點(diǎn)抗彎問題, 螺栓布置要盡量靠外側(cè), 以提供較大抵抗力矩。梁柱接頭設(shè)計(jì), 端板橫放是受

12、力比較好、易于加工的一種，充分利用墻梁空間加大力臂, 提高抗彎能力, 安裝時(shí), 柱提供臨時(shí)支座, 以便于對(duì)正螺孔和安裝螺栓; 端板斜放是受力最好的一種, 對(duì)角線提供了最大力臂, 但加工精度要求高; 端板豎放除柱翼板要拼接外, 螺栓處在彎矩剪力最大的地方, 受彎矩和剪力共同作用, 安裝也不便。最后還要指出一點(diǎn), 對(duì)柱腳應(yīng)進(jìn)行抗剪驗(yàn)算( 特別是有柱間支撐的柱腳) , 當(dāng)抗剪不足時(shí), 應(yīng)設(shè)置抗剪鍵。 </p><p>

13、　　(5) 帶隅撐檁條的設(shè)計(jì) </p><p>　　對(duì)于帶隅撐冷彎薄壁檁條的設(shè)計(jì)，很多工程中，檁條的承載力沒有考慮隅撐受力的疊加，隅撐與檁條的連接也不滿足規(guī)范要求。 </p><p>　　對(duì)于翼緣寬度和厚度都比較大的柱、梁截面，當(dāng)采用隅撐來保證其側(cè)向穩(wěn)定時(shí)，一般薄壁型鋼檁條的厚度已經(jīng)不能保證連接的強(qiáng)度，其抗彎性能也不能滿足隅撐軸力的要求，這是就要加強(qiáng)相關(guān)檁條的壁厚和抗彎能力。比如900mm

14、×8mm×220mm×12mm 的工字型截面，Q345 鋼，雙側(cè)布置時(shí)單側(cè)需要的隅撐軸力為11.7KN，采用M12 的單個(gè)普通螺栓，C160 的6m 跨檁條（Q345 鋼），連接計(jì)算需要的檁條厚度為2.6mm（但有些工程中用到了1.5mm 厚），隅撐對(duì)較不利一側(cè)檁條的跨中彎矩貢獻(xiàn)為4.14kN&#8226;m，約等于恒荷載+ 活荷載+ 施工荷載總彎矩的70%。 </p><p&g

15、t;　　（6） 縱橫向溫度伸縮縫的處理。 </p><p>　　對(duì)于縱向溫度伸縮縫通常可采用設(shè)置雙列柱的方法處理, 也可采用一種單柱的處理方法。首先在廠房中部選取一榀適當(dāng)?shù)膭偧? 通過這榀剛架將廠房分為兩部分, 然后將任一部分上的所有縱向構(gòu)件與該榀剛架的連接節(jié)點(diǎn)都做成可滑動(dòng)的節(jié)點(diǎn), 同時(shí)將剛架上的屋面板、墻面板也處理成可以伸縮的構(gòu)造, 整個(gè)廠房結(jié)構(gòu)在工作時(shí)可通過這些節(jié)點(diǎn)構(gòu)造的滑動(dòng)伸縮來釋放溫度應(yīng)力。與該榀剛架相連

16、的縱向構(gòu)件主要有檁條、墻梁、吊車梁等構(gòu)件, 這些構(gòu)件與剛架的連接節(jié)點(diǎn)采用開長(zhǎng)圓孔的做法。由于屋面、墻面圍護(hù)板均為彩色壓型鋼板, 其自身的變形能力強(qiáng), 吊車梁系統(tǒng)已考慮縱向伸縮, 采用在構(gòu)件上開長(zhǎng)圓孔的做法可以滿足節(jié)點(diǎn)有足夠的滑動(dòng)能力。 </p><p>　　總之，設(shè)計(jì)中我們注意研究了項(xiàng)目投資和收益的關(guān)系, 注意研究了不同結(jié)構(gòu)體系方案和設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的各類技術(shù)問題, 從而提高了設(shè)計(jì)質(zhì)量和自身的技術(shù)水平, 也使所涉及項(xiàng)目

17、的建設(shè)取得了成功。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn)： </b></p><p>　　[1] 程遠(yuǎn)河.對(duì)輕鋼廠房設(shè)計(jì)的探討[J]. 新疆有色金屬. 2009(04) </p><p>　　[2] 劉京,浦海芹.對(duì)輕鋼廠房設(shè)計(jì)幾個(gè)常見問題的分析[J]. 遼寧建材. 2006(02) </p><p>　　[3] 江鮮