門式剛架鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1、門式剛架鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)摘要：本文總結(jié)了鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的一些問(wèn)題，如正確選用鋼材質(zhì)量等級(jí)和焊縫質(zhì)量等級(jí)，合理設(shè)置隅撐，拉條和獨(dú)立的空間穩(wěn)定支撐體系，并對(duì)門式剛架應(yīng)采取下列構(gòu)造措施做了簡(jiǎn)單的闡述關(guān)鍵詞：門式鋼架；設(shè)計(jì)；常見(jiàn)問(wèn)題引言 門式剛架房屋鋼結(jié)構(gòu)是近十年來(lái)在我國(guó)迅速發(fā)展起來(lái)的一種新型結(jié)構(gòu)體系，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)廠房、倉(cāng)庫(kù)等眾多的工業(yè)和民用建筑中。此種結(jié)構(gòu)形式具有許多優(yōu)點(diǎn)，如：大跨度、大空間能滿足業(yè)主在空間上的要求；自重輕，地震作用小，抗震性能好；施工速度快、周期短能滿足業(yè)主工程建設(shè)時(shí)間緊的要求?？傊T式剛架房屋鋼結(jié)構(gòu)這一新型結(jié)構(gòu)形式有許多優(yōu)點(diǎn)，近些年來(lái)在我國(guó)取得了廣泛的應(yīng)用。本人從事的有色金屬行

2、業(yè)選礦工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，常常設(shè)計(jì)超出門式剛架鋼結(jié)構(gòu)規(guī)程范圍的鋼結(jié)構(gòu)廠房。2010年版建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范的出臺(tái)，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)廠房設(shè)計(jì)有了一些要求。本人結(jié)合新的規(guī)范談?wù)勯T式剛架輕型鋼結(jié)構(gòu)房屋設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)。 1、鋼材質(zhì)量等級(jí)和焊縫質(zhì)量等級(jí) 按照規(guī)范要求,在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)文件中,應(yīng)當(dāng)注明鋼結(jié)構(gòu)所采用的材料的質(zhì)量等級(jí)(包括相適應(yīng)的焊接材料型號(hào)) ,并對(duì)焊縫質(zhì)量提出質(zhì)量等級(jí)要求。的要求不當(dāng)。在建筑鋼結(jié)構(gòu)房屋時(shí)使用的鋼材，必須具有國(guó)家關(guān)于鋼材的相關(guān)指標(biāo)的合格保證。在抗震設(shè)計(jì)中，當(dāng)焊接鋼結(jié)構(gòu)的鋼板厚度不小于40mm且承受沿板厚方向的拉力時(shí)，還要保證板厚方向截面收縮率符合相關(guān)規(guī)定要求的不低于Z15級(jí)。在地震多發(fā)地區(qū)，鋼結(jié)構(gòu)所

3、使用的鋼材，除了必須具備以上合格保證外，還須具有很強(qiáng)的沖擊韌性能力。對(duì)沖擊韌性的合格保證，要根據(jù)不同結(jié)構(gòu)情況提出不同要求。為了達(dá)到鋼結(jié)構(gòu)有安全儲(chǔ)備和高度的變形能力的目的，建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范(GB5001 1-2001)還對(duì)鋼材的抗各項(xiàng)物理力學(xué)指標(biāo)做出了詳細(xì)而明確的規(guī)定，這些指標(biāo)也必須寫到設(shè)計(jì)文件中。板材的對(duì)接焊縫，承受動(dòng)力荷載構(gòu)件(如吊車梁) 的較重要的焊縫，需作疲勞驗(yàn)算的焊縫，以及須與鋼材等強(qiáng)的受拉、受彎對(duì)接焊縫(如框架梁、柱及其連接節(jié)點(diǎn)的對(duì)接焊縫，工字形截面與其端板的對(duì)接焊縫) ,其焊縫應(yīng)采用坡口全熔透對(duì)接焊縫，其焊縫質(zhì)量等級(jí)不得低于二級(jí)。其他部位的焊縫，一般均可采用角焊縫。角焊縫由于應(yīng)力集

4、中現(xiàn)象嚴(yán)重，內(nèi)部探傷亦很困難，其焊縫質(zhì)量等級(jí)一般只能是三級(jí)，其中某些重要角焊縫可允許要求其外觀缺陷符合二級(jí)的要求。 2、荷載取值 門式剛架設(shè)計(jì)時(shí)，通常剛架的受荷水平投影面積 60m2，故屋面均布活荷載標(biāo)準(zhǔn)值可取為0.3kN/m2。但應(yīng)注意在計(jì)算屋面檁條的強(qiáng)度、穩(wěn)定時(shí)，屋面均布活荷載標(biāo)準(zhǔn)值依然要取為0.5 kN /m2，且屋面均布活荷載與雪荷載不應(yīng)同時(shí)考慮，二者取大值即可。對(duì)于風(fēng)荷載由于門式剛架自重輕，整體性相對(duì)較差，對(duì)風(fēng)荷載作用較敏感，且各構(gòu)件對(duì)風(fēng)荷載作用的敏感性也不同。門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程按不同構(gòu)件分為剛架、檁條等5類，分別給出了不同的風(fēng)荷載體型系數(shù)。這些體型系數(shù)與建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范

5、（GB50009-2001）給出的體型系數(shù)有較大差別，這在設(shè)計(jì)中應(yīng)予以充分重視。由于門式剛架多為坡屋面，易積雪，剛架轉(zhuǎn)角處檁條應(yīng)加密布置，以應(yīng)對(duì)屋面積雪不均勻分布情況。 3、實(shí)腹式門式剛架應(yīng)按規(guī)范規(guī)定設(shè)置隅撐 在檁條或墻梁與剛架的連接處，在斜梁下翼緣的受壓區(qū)或剛架柱內(nèi)側(cè)翼緣的受壓區(qū)，至少每隔一根檁條或墻梁應(yīng)設(shè)置按受壓構(gòu)件設(shè)計(jì)的隅撐，將檁條或墻梁與翼緣受壓區(qū)直接連接起來(lái)。采用雙層屋面板時(shí)亦應(yīng)設(shè)置隅撐。隅撐雖小，作用很大，它是用來(lái)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。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應(yīng)設(shè)置隅撐。 4、關(guān)于剛架平面外的計(jì)算長(zhǎng)度 剛架梁平面外計(jì)算長(zhǎng)度

6、取上翼緣橫向支撐的節(jié)距，按剛架跨度、柱距確定。通常取檁距的倍數(shù)，一般取3m。支持的節(jié)距直接影響橫梁的截面和整體穩(wěn)定性。 鋼架柱平面外計(jì)算長(zhǎng)度一般取柱間支撐或剛性系桿的間距。 5、合理設(shè)置壓型鋼板輕型屋面的拉條 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(guò)程中的側(cè)向變形和扭轉(zhuǎn)，通常在檁條間要設(shè)置拉條(包括斜拉條和撐桿，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4m時(shí)，應(yīng)在檁條跨中設(shè)置一道拉條；當(dāng)檁條跨度大于6m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10mm。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

7、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。 6、連接螺栓的選用 高強(qiáng)螺栓連接是通過(guò)螺栓桿內(nèi)很大的擰緊預(yù)拉力把連接板的板件夾緊，足以產(chǎn)生很大的摩擦力，從而提高連接的整體性和剛度，當(dāng)受剪力時(shí)，按照設(shè)計(jì)和受力要求的不同，可分為高強(qiáng)螺栓摩擦型連接和高強(qiáng)螺栓承壓型連接兩種。在抗剪設(shè)計(jì)時(shí)，高強(qiáng)螺栓摩擦型連接是以外剪力達(dá)到板件接觸面間由螺栓擰緊力所提供的可能最大摩擦力作為極限狀態(tài)。板件不會(huì)發(fā)生相對(duì)滑移變形，被連接板件按彈性整體受力。高強(qiáng)

8、螺栓承壓型連接中允許外剪力超過(guò)最大摩擦力，這時(shí)被連接板件之間發(fā)生相對(duì)滑移變形，直到螺栓與孔壁接觸，此后連接就靠螺栓桿身剪切和孔壁承壓以及板件接觸面間的摩擦力共同傳力，最后以桿身剪切或壁承壓破壞作為連接受剪的極限狀態(tài)?？傊?，摩擦型高強(qiáng)螺栓和承壓型高強(qiáng)螺栓實(shí)際上是同一種螺栓，只不過(guò)是設(shè)計(jì)是否考慮滑移。摩擦型高強(qiáng)螺栓絕對(duì)不能滑動(dòng)，螺栓不承受剪力，一旦滑移，設(shè)計(jì)就認(rèn)為達(dá)到破壞狀態(tài)，在技術(shù)上比較成熟：承壓型高強(qiáng)螺栓可以滑動(dòng)，螺栓也承受剪力，最終破壞相當(dāng)于普通螺栓破壞。 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)最主要要做好的是結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性。門式剛架輕型鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)強(qiáng)度通過(guò)控制構(gòu)件的應(yīng)力比、剛度通過(guò)控制構(gòu)件的長(zhǎng)細(xì)比、穩(wěn)定性包括

9、結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定和構(gòu)件局部穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)整體的穩(wěn)定，在結(jié)構(gòu)的縱向，主要依靠結(jié)構(gòu)的支撐系統(tǒng)來(lái)保證，計(jì)算時(shí)主要考慮支撐系統(tǒng)能可靠地傳遞結(jié)構(gòu)縱向的風(fēng)荷載、地震荷載、廠房吊車荷載等。在結(jié)構(gòu)的橫向，主要依靠結(jié)構(gòu)自身的剛度來(lái)保證，計(jì)算時(shí)主要要考慮結(jié)構(gòu)自身能可靠地傳遞結(jié)構(gòu)橫向的水平荷載。計(jì)算時(shí)要保證構(gòu)件在荷載作用下不發(fā)生屈曲而喪失穩(wěn)定。在實(shí)際計(jì)算中，一般是用穩(wěn)定系數(shù)來(lái)限制鋼材的設(shè)計(jì)強(qiáng)度?？刂屏碎L(zhǎng)細(xì)比和高厚比也就等于控制了構(gòu)件的穩(wěn)定。在設(shè)計(jì)過(guò)程中遵循這個(gè)基本原則是做好鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本要求。 3 結(jié)語(yǔ) 門式剛架輕型鋼結(jié)構(gòu)具有造價(jià)低、重量輕、安裝方便、施工周期短等優(yōu)點(diǎn)，倍受青睞。除了設(shè)計(jì)有諸多的注意事項(xiàng)外，在施工過(guò)程中應(yīng)注意： (1)考慮運(yùn)輸和安裝過(guò)程中采取必要的措施，防止構(gòu)件發(fā)生彎曲和扭轉(zhuǎn)變形。 (2)剛架已經(jīng)吊裝好，但是柱間支撐未安裝時(shí)，剛架要設(shè)纜風(fēng)繩，防止大風(fēng)時(shí)將剛架柱螺栓拔出導(dǎo)致剛架倒塌。 (3) 做好屋面防水，防止雪融化后水逐漸滲入保溫材料，保溫材料吸水變重超出屋面的設(shè)計(jì)荷載導(dǎo)致結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力不滿足要求出現(xiàn)垮塌。 以上問(wèn)題設(shè)計(jì)人在設(shè)計(jì)和施工中經(jīng)常