鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)減少用鋼量

1、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)減少用鋼量 一、建造物長與寬的抉擇 一般來說，在布置柱網(wǎng)時(shí)應(yīng)遵循長度大于寬度的原則，能減輕剛架用鋼量，同時(shí)也能削減柱間支撐的風(fēng)荷載，從而降低支撐系統(tǒng)的用鋼量。 例1：建造物尺寸為60×50m，則在布置廠房時(shí)應(yīng)將60m作為長度方向，50m作為跨度方向，即：60（L）×50（W），而不是50（L）×60（W）。 二、柱距抉擇 技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較表明，標(biāo)準(zhǔn)荷載作用下的最經(jīng)濟(jì)柱是89m，超過9m時(shí)，屋面檁條與墻架體系的用鋼量增強(qiáng)太多，綜合造價(jià)并不經(jīng)濟(jì)。這里標(biāo)準(zhǔn)荷載是指：屋面活載0.3KN/m2，基本風(fēng)壓0.5KN/m2，當(dāng)荷載更大時(shí)，經(jīng)濟(jì)柱距應(yīng)相應(yīng)削減。對于帶有10噸

2、以上行車的廠房，經(jīng)濟(jì)術(shù)距應(yīng)當(dāng)是67m。 在布置柱距時(shí)，如需采用不等柱距時(shí)，應(yīng)盡量將端跨距布置得比中間跨小，這是因?yàn)槎丝顼L(fēng)荷載要比中間跨大，另外在采用繼續(xù)檁條設(shè)計(jì)時(shí)，端跨的撓度及跨中彎距總是比其他跨要大。采用較小的端跨能使屋面檁條設(shè)計(jì)更便利節(jié)約。 例1：建造物長度 = 70m 經(jīng)濟(jì)柱距可?。?7 + 78 + 17 或者 18 + 69 + 18 例2：建造物長度 = 130m，行車10噸 經(jīng)濟(jì)柱距可?。?5.5 + 177 +15.5 或者 206.5 三、合理跨度確實(shí)定 不同的生產(chǎn)工藝流程和使用功能在很大程度上確定著廠房跨度，有的業(yè)主甚至要求輕鋼生產(chǎn)廠家按照自己的使用功能，決定較為經(jīng)濟(jì)的跨度

3、。在盡可能滿意生產(chǎn)工藝和使用功能上，應(yīng)按照房屋的高度決定合理的跨度。一般狀況下，當(dāng)柱高、荷載一定時(shí)，適當(dāng)加大跨度，剛架的用鋼量增強(qiáng)不太顯然，但節(jié)約空間，基礎(chǔ)造價(jià)低，綜合效益較為可觀。通過大量計(jì)算發(fā)覺，當(dāng)檐高6m、柱距為7.5m，荷載狀況徹低全都下，跨度在18-30m之間的剛架單位用鋼量（Q345-B）為10-15kg/m2，當(dāng)跨度在21-48m之間的剛架單位用鋼量為12-24kg/m2，當(dāng)檐高為12m、跨度超過48m時(shí)宜采用多跨剛架（中間設(shè)計(jì)擺動(dòng)柱），其用鋼量較單跨剛架節(jié)省40%以上，因此設(shè)計(jì)門式剛架時(shí)按照詳細(xì)要求抉擇較為經(jīng)濟(jì)的跨度，不宜盲目追求大跨度。 四、屋面坡度的抉擇 屋面坡度需要根據(jù)屋

4、面板的構(gòu)造與排水坡面長度及柱結(jié)構(gòu)高度等綜合因素考慮決定，一般取1/101/30。研究表明不同的屋面坡度對剛架的用鋼量有較大的影響。 以下我們通過對單跨42m，檐口高度為6m的在不同屋面破度下的用鋼量舉行計(jì)算分析得出的結(jié)果： 當(dāng)屋面破度為0.5：10時(shí)，一榀框架分量為：3682 Kg 當(dāng)屋面破度為1.0：10時(shí)，一榀框架分量為：3466 Kg 當(dāng)屋面破度為1.5：10時(shí)，一榀框架分量為：3328 Kg 當(dāng)屋面破度為2.0：10時(shí)，一榀框架分量為：3240 Kg 通過研究計(jì)算，較經(jīng)濟(jì)的坡度為： 多跨建造：1：20 單跨，跨度小于45m： 0.5：10 單跨，跨度小于60m：1.5：10 單跨，跨度

5、大于60m：2.0：10 實(shí)際上，屋面坡度的選取還與建造有無女兒墻有關(guān)系，坡度則增大將會(huì)導(dǎo)致女兒墻造價(jià)的增強(qiáng)。 五、檐口高度抉擇 檐口高度對造價(jià)影響較大，主要表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面 1.檐口高度增強(qiáng)將導(dǎo)致墻面板面積增強(qiáng)，墻面檁條增強(qiáng)，同時(shí)柱的用鋼量也將增強(qiáng)； 2.倘若鋼柱無側(cè)向支撐（如中柱，或邊柱無法設(shè)置隅撐），則檐口高度對框架分量影響將更為突出； 3.檐口高度增強(qiáng)，將導(dǎo)致作用在框架上的風(fēng)荷載增強(qiáng)。倘若檐口高度/建造寬度 0.8，為控制側(cè)向位移，有時(shí)甚至需要將柱腳由鉸改為剛接。 檐口高度由以下因素確定： 1.檐口處的凈高要求； 2.有夾層時(shí)，夾層的凈高要求及夾層梁高度； 3.有吊車時(shí)，吊車梁及吊車

6、吊鉤高度。 六、溫度區(qū)段 按照輕鋼規(guī)程，最大縱向長度不大于300m，橫向不應(yīng)大于150m。縱向溫度區(qū)段的伸縮縫設(shè)置可采用雙柱布置（圖3-2a），或者將檁條銜接采用橢圓孔的單柱伸縮縫（圖3-2b）。 這里需要說明 的是規(guī)程所規(guī)定的最大長度并非是全部建造都允許所能達(dá)到的長度。對于不同建造，應(yīng)按照建造物本身的使用條件，所在地的自然條件，按照計(jì)算所能出最大的溫度區(qū)段。 七、支撐布置 （一）支撐的作用 在門式剛架柱網(wǎng)的每個(gè)溫度區(qū)段間，應(yīng)布置完整的支撐體系，以形成完整的空間結(jié)構(gòu)體系。輕型門式剛架沿寬度方向的橫向穩(wěn)定性，是通過剛架的自身剛度來抵擋所承受到的橫向荷載而保證的。因?yàn)樵陂L度方向的縱向結(jié)構(gòu)剛度較弱，

7、需要沿縱向設(shè)置支撐，以保證其縱向穩(wěn)定性。支撐所受力主要是縱向風(fēng)載、吊車剎車力和地震作用以及溫度作用等；計(jì)算支撐內(nèi)力時(shí)一般假定節(jié)點(diǎn)為鉸接，并忽視偏心的影響，并且一般的支撐都是按拉桿考慮。所以，一般適合雙向布置。 （二）支撐的常見類型 圖3-3顯示了層面支撐的一般布置方式及作用在山墻上的風(fēng)荷載的力的傳遞路徑。輕型門式剛架常用的柱間支撐類型見圖3-4。因?yàn)榻ㄔ旃δ芗巴庥^要求，或者工藝設(shè)備布置，上述支撐都不允許使用時(shí)，可考慮使用縱向框架。這時(shí)需要利用柱弱軸的抗彎剛度。 （三）支撐設(shè)置的基本原則 1.盡管有的屋面板有一定的蒙皮效應(yīng)，但這種作用目前還很難去量化，因此在設(shè)計(jì)支撐時(shí)還不能考慮這種蒙皮效應(yīng)； 2

8、.柱間支撐應(yīng)盡量與屋面支撐設(shè)在同一跨，當(dāng)因?yàn)閴γ嬗虚T洞而無法設(shè)置時(shí)，可以將柱間支撐設(shè)在臨跨； 3.通常來說，支撐的間距一般不宜超過5跨；當(dāng)無吊車時(shí)宜取3045m，有吊車時(shí)，間距一般不宜大于60m； 4.屋面支撐需要在屋脊處斷開。（見圖3-3） 5.以下狀況需要考慮設(shè)置縱向水平屋面支撐 （1）當(dāng)有抽柱時(shí)，如局部抽柱，僅局部設(shè)縱向支撐即可，見圖3-5a； （2）當(dāng)柱距較大，邊柱采用假墻架柱的方案時(shí)，見圖3-5b； （3）吊車噸位大于15噸，且?guī)в旭{駛室。 6.當(dāng)建造寬度大于60m進(jìn)，在內(nèi)列柱宜適當(dāng)增強(qiáng)柱間支撐，當(dāng)不能布置交錯(cuò)支撐時(shí)，可采用圖3-4b，3-4c的支撐形式。也可以不增強(qiáng)內(nèi)部柱間支撐而實(shí)行加大屋面支撐或柱間支撐的規(guī)格的方式，此時(shí)需要嚴(yán)格舉行內(nèi)力計(jì)算，確保支撐受力平安。 7.在同一柱列，不應(yīng)將不同類型的支撐混用，否則剛度小的支撐受力小，起不到應(yīng)有的作用，而剛度大的支撐因?yàn)槌?fù)荷工作而破壞。柱間支撐應(yīng)優(yōu)選抉擇使用交錯(cuò)支撐。 8.下列狀況柱間支撐需要分層設(shè)置。 （1）當(dāng)有凹凸跨時(shí)（或帶有通長大雨蓬時(shí)），需要在凹凸跨處（或大雨蓬處）分層設(shè)置柱間上支撐和下支撐（見3-6a）； （