門式剛架輕鋼結構設計指導

2022-05-23 00:54:02 字數 4804 閱讀 1681

§3.1設計一般規定

一、結構形式

1.門式剛架分為單跨、雙跨、多跨(剛架以及帶挑簷的和帶毗屋的剛架形式。多跨剛架中間柱與剛架斜樑的連線,可採用鉸接(俗稱搖擺柱)。

多跨剛架宜採用雙坡或單坡屋蓋,必要時也可採用由多個雙坡單跨相連的多跨剛架形式。

2.在門式剛架輕型房屋鋼結構中,屋蓋應採用壓型鋼板屋面板和冷彎薄壁型鋼檁條,主剛架可採用變截面實腹剛架,外牆宜採用壓型鋼板牆板和冷彎薄壁型鋼牆樑。主剛架斜樑下翼緣和剛架柱內翼緣的出平面穩定性,由與檁條或牆樑相連線的隅撐來保證。

主剛架間的交叉支撐可用張緊的圓鋼。

3.根據跨度、高度和荷載的不同,門式剛架的梁、柱可採用變截面或等截面實腹焊接工字形截面或軋制h形截面。設有橋式吊車時,柱宜採用等截面構件。

4. 門式剛架輕型房屋的屋面坡度宜取1/8~1/20,在雨水較多的地區可取其中較大值。

5.外牆除採用以壓型鋼板作維護面的輕質牆體外,上可採用砌體外牆或底部為砌體、上部為輕質材料的牆。

二、.建築尺寸

1.門式剛架的跨度,應取橫向剛架柱軸線間的距離,宜為9~36m,以3m為模數,必要時也可採用非模數跨度。邊柱的截面高度不相等時其外側應對齊。

2.門式剛架的高度,應根據使用要求的室內淨高確定,應取地坪至柱軸線與斜樑軸線交點之間的高度。無吊車房屋門式鋼架高度宜取4.

5~9m;有吊車的廠房應根據軌頂標高和吊車淨空要求確定,一般宜為9~12m。

3.門式剛架的間距,即柱網軸線在縱向的距離宜為6m,也可採用7.5m或9m,最大可用12m。門式剛架跨度較小時可用4.5m。

4.門式剛架的高、寬、長

⑴門式剛架輕型房屋的簷口高度,應取地坪至房屋外側檁條上緣的高度。

⑵門式剛架輕型房屋的最大高度,應取地坪至屋蓋頂部檁條上緣的高度。

⑶門式剛架輕型房屋的寬度,應取房屋側牆牆樑外皮之間的距離。挑簷長度可根據使用要求確定,宜為0.5~1.2m,其上翼緣坡度宜與斜樑坡度相同。

⑷門式剛架輕型房屋的長度,應取房屋兩端山牆牆樑外皮之間的距離。

5.柱的軸線可取通過柱下端(截面小端)截面中心的豎向軸線;工業建築邊柱的定位軸線宜取柱外皮;斜樑的軸線可取通過變截面梁段最小端中心與斜梁上表面平行的軸線。

三、結構布置

1.平面布置

⑴溫度區段長度

門式剛架輕型房屋鋼結構的溫度區段長度(伸縮縫間距)應符合下列規定:縱向溫度區段不大於300m,橫向溫度區段不大於150m。當有計算依據時,溫度區段長度可適當加大。

⑵當需要設定溫度縫(伸縮縫)時。可採用兩種作法:

①習慣上採用雙柱較多。

②在檁條端部的螺栓連線處在縱向採用長圓孔,並使該處屋面板在構造上允許脹縮或設定雙柱。吊車梁與柱的連線處也沿縱向採用長圓孔。

⑶在多跨剛架區域性抽掉中柱或邊柱處,可布置托樑或托架。

⑷屋面檁條的形式和布置,應考慮天窗、通風口、採光帶、屋面材料和檁條供貨等因素的影響;屋面壓型鋼板的板型與檁條間距和屋面荷載有關。

⑸山牆處可設定由斜樑、抗風柱和牆梁及支撐組成的山牆牆架或採用門式剛架。

2.牆架布置

⑴門式剛架輕型房屋鋼結構側牆牆樑的布置,應考慮設定門窗、挑簷等構件和維護材料的要求。

⑵門式剛架輕型房屋鋼結構的側牆,當採用壓型鋼板作維護麵時,牆梁宜布置在剛架柱的外側,其間距隨牆板板型和規格確定。

⑶門式剛架輕型房屋的外牆,當抗震設防烈度不高於6度時,可採用輕型鋼牆板或砌體;當抗震設防烈度為7度、8度時,可採用輕型鋼牆板或非嵌砌砌體;當抗震設防烈度為9度時,宜採用輕型鋼牆板或與柱柔性連線的輕質牆板。

3.支撐布置

(1)在每個溫度區段(縱向溫度區段長度不大於300m)或分期建設的區段中,應分別設定能獨立構成空間穩定結構的支撐體系。

(2)在設定柱間支撐的開間,應同時設定屋蓋橫向水平支撐,以組成幾何不變的支撐體系。

(3)端部支撐宜設在溫度區間端部的第二個開間,在第一開間的相應位置宜設定剛性水平系杆。

(4)柱間支撐的間距應根據安裝條件確定,無吊車時宜取30m~45m,當有吊車時宜設在溫度區段的中部,且間距不應大於60m,否則需加設。

⑸在剛架轉折處(單跨房屋邊柱柱頂和屋脊,以及多跨房屋某些中間柱柱頂和屋脊)應沿房屋全長設定剛性系杆。

⑹門式剛架輕型房屋鋼結構的支撐,可採用帶張緊裝置的十字交叉圓鋼支撐。圓鋼與構件的夾角應在30°~60°範圍內。當設有起重量不小於5t的橋式吊車時,柱間宜採用型鋼支撐。

§3.2荷載

荷載應按《建築結構荷載規範》gb50009-2001,《鋼結構設計規範》gb50017-2003,《門式剛架輕型房屋鋼結構技術規程》cecs 102∶2002,《鋼結構設計手冊》採用。

一、屋面荷載

1.作用在屋面結構上的荷載有:

⑴永久荷載包括屋面、屋架和天窗架等結構重量,以及作用於屋架節點上的裝置,管道自重等。

⑵可變荷載包括屋面均布活荷載、雪荷載、積灰荷載、吊車荷載、風荷載等。

⑶偶然荷載其他意外事故產生的荷載。

2.屋面均布活荷載

⑴不上人屋面

屋面均布活荷載標準值(按水平投影面積計算)一般為0.5kn/m2,(不與雪荷載同時考慮),而在《門式剛架輕型房屋鋼結構技術規程》cecs 102∶2002中補充定義了對支承輕型屋面的構件或結構(檁條、屋架、框架等),受荷水平投影面積超過60m2時,屋面豎向均布活荷載標準值應取不小於0.3 kn/m2。

⑵上人屋面

按使用要求確定,但不得小於2.0kn/m2。

3.施工或檢修荷載

設計屋面板和檁條時應考慮施工或檢修集中荷載,其標準值取1.0 kn。當施工荷載有可能超過上述荷載時,應按實際情況採用,或加腋梁、支撐等臨時設施承受。

4.雪荷載、積灰荷載

雪荷載和積灰荷載的標準值按《建築結構荷載規範》gb50009-2001的規定採用外,並對屋面和檁條應考慮在屋面天溝、陰角、天窗擋風板內以及高低跨相接處的荷載增大係數。

二、吊車荷載

1.吊車豎向荷載

吊車豎向荷載應根據最不利的情況來確定,即當吊車主起吊的重量達到最大,而且小車位於橋架一端的極限位置時,在靠近小車的一端輪壓為,而另一端的輪壓為,此二者同時產生。

作用於柱上的吊車豎向荷載標準值,應按下式計算:

式中--吊車的最大輪壓或最小輪壓

--對柱子的反力影響線(圖3-1)

圖3-1 吊車豎向荷載與反力影響線

計算吊車的豎向荷載時,不考慮動力係數。

計算吊車豎向荷載時,應按實際使用的吊車台數來確定。但每跨同一層緊靠工作的吊車數量,一般不多於兩台,多跨框架的吊車數量,一般不多於四台;對設有雙層或多層的框架,要考慮上層吊車滿載而下層吊車不存在,或下層吊車滿載而上層吊車為空載並且處於最不利的位置(空載的輪壓值可近似地取最小輪壓值)。

多台吊車的豎向荷載標準值應乘以下列折減係數:

輕、中級工作制吊車:

當兩台吊車組合時0.9,

當四台吊車組合時0.8,

重級工作制吊車:

當兩台吊車組合時0.95;

當四台吊車組合時0.85。

吊車豎向荷載是由吊車梁底部支承面上傳入柱內, 由於吊車軌道中心線與下段柱截面重心線間有偏心距,故需要計算加於變截面處的彎矩。

2.吊車橫向荷載

每個吊車輪的橫向水平荷載應按下式計算;

式中 ——吊車起重量(t);

——小車重量(t);

——吊車的全部輪數;

——係數,按下列情況採用:

對軟鉤吊車:

當q≤10t時

當q=16~50t時

當q≥75t時

對硬鉤吊車

吊車橫向水平荷載同時作用於跨間的兩邊軌道上,並應考慮正反兩個方向都有可能發生。計算兩邊柱上所作用的橫向水平荷載標準值,與求豎向荷載標準值時的位置相同。

汁算吊車橫向水平荷載時,不論單跨或多跨廠房的框架最多考慮兩台。考慮兩台同時制動的吊車橫向水平荷載標準值,應乘以下列折減係數:

輕、中級工作制吊車0.9;

重級工作制吊車0.95。

三、風荷載

垂直於建築物表面上的風荷載標準值按下述公式計算:

式中: ——基本風壓;

——高度z處的風振係數;

——風荷載體型係數;

——風壓高度變化係數。

四、**作用

按現行國家標準《建築抗震設計規範》gb50011-2001的規定採用。如需計算剛架**作用一般採用底部剪力法。

§3.3內力分析

剛架的橫向計算一般取單榀剛架按平面計算方法進行,採用彈性設計方法。多跨剛架在各種荷載作用下的內力計算可採用計算機(結構力學的電算程式或其他專用程式)計算或手算方法,但手算方法計算量較大,一般可用matlab或c語言編制計算程式,再用結構力學電算校核。

§3.4荷載效應組合

一、荷載效應組合原則

⑴屋面均布活荷載與雪荷載不同時考慮,設計時取兩者較大值;

⑵積灰荷載與屋面活荷載或雪荷載兩者中較大者同時考慮;

⑶施工或檢修集中荷載只與屋面材料及檁條自重荷載同時考慮;

⑷風荷載不與**作用同時考慮。

二、內力組合

1.內力組合原則

⑴任何情況下均應考慮永久荷載,除永久荷載以外的其它荷載,應根據最不利組合的原則取。

⑵當參與組合的可變荷載有兩個或兩個以上,且其中包括風荷載時,除永久荷載以外,所有可變荷載應乘以組合折減係數0.9。

⑶當參與組合的可變荷載僅為風荷載時,永久荷載和風荷載均不乘組合折減係數。

⑷當參與組合的可變荷載無風荷載時,永久荷載和其它可變荷載均不乘組合折減係數。

2.計算控制截面的內力組合時一般應計算以下四種組合:

①與相應的、組合;

②與相應的、組合;

③情況下+及相應;

④情況下-(最大負彎矩)及相應;

進行上述計算時均應考慮風荷載、吊車水平荷載、**作用正向或反向作用及最大、最小吊車輪壓可分別作用在左柱或右柱的最不利組合。最不利內力組合應按梁、柱控制截面分別進行,一般可選柱底、柱頂、柱階形變截面處及樑端、梁跨中等截面進行組合和截面的驗算。

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作者 楊君 城市建設理論研究 2013年第27期 摘要 本文圍繞門式鋼架輕型鋼結構的設計進行了具體的論述。其中闡述了門式鋼架結構受力體系,其中依託以往對鋼結構設計的經驗,結合輕型門式鋼架結構,對輕型門式鋼結構設計的特點進行了概述與分析,重點對門式剛架輕型房屋鋼結構設計要點進行了具體的闡述。以及在進行...

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