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关于门式刚架轻型房屋钢结构设计中应注意的问题分析

关于门式刚架轻型房屋钢结构设计中应注意的问题分析 摘要:门式刚架轻型房屋钢结构是近年来我国发展最快的一种 新型钢结构,它因自重小、施工周期短、造价低等优点而为广大建 筑师、结构工程师所接受。现已被广泛应用于单层工业厂房,取得 了较明显的社会效益和经济效益。本文将针对门式刚架轻型房屋钢 结构在设计中应注意的问题进行分析。 关键字: 门式刚架轻型房屋钢结构;设计;基础 abstract: the portal frame steel structure of the light house is a new steel structure which accepted by our country’s development in recent years, it was accept by the majority of architects and structural engineers because of the small weight, short construction period and low cost. now it was widely used in single-layer industrial plants, and achieved obvious social and economic benefits. this article will focus on the light housing of the door frame steel structure which should be noted that in the design problem.key words: door frame light house steel structure; design; basic 中图分类号:tu391 文献标识码:a 文章编号:2095-2104(2012) 门式刚架轻型房屋钢结构是近年来我国发展最快的一种新型钢结 构,它因自重小、施工周期短、造价低等优点而为广大建筑师、结 构工程师所接受。现已被广泛应用于单层工业厂房,取得了较明显 的社会效益和经济效益。刚架的用钢量与刚架的跨度、柱高以及屋 面荷载大小有很大关系,特别是跨度加大,用钢量显著增加,所以, 轻型门式刚架的适宜跨度在 30m 以下,屋面应与各种彩色压型钢钣 或压型铝钣配套使用,墙体也应采用轻质围护材料,使结构具有美 观轻巧的特点。 有些设计人员因初次接触此类结构,不熟悉设计规程、规范,对 设计规程、规范理解不够全面,以致在设计中出现技术经济不合理 现象,甚至造成安全隐患。那么门式刚架轻型房屋钢结构在设计上 究竟要注意哪些问题呢? 一、基础与柱脚节点 基础形式选择应根据建筑物所在地的工程地质情况和建筑物上部 结构型式等几个方面 综合考虑,对于轻钢结构而言,由于柱网尺寸较大,上部结构传 至柱脚的内力较小,一般以 独立基础为主。若地质条件较差,可考虑采用条形基础,遇到不 良地质情况,可考虑采用桩 基础。一般情况下不采用片筏基础和箱形基础。 对钢结构基础除发生冲切、剪切破坏之外,由于存在较大的水平 力,对于固接柱脚,还存在较大的弯矩作用,从而导致基础产生倾 覆和滑移破坏。另外,在风荷载较大的情况下, 特别对于一些敞开和半敞开的结构,轻钢结构自重很轻,有可能 不足于抵抗风荷载产生的上 拔力,导致基础上拔破坏。为了防止这些破坏的发生,最经济有 效的办法是增加基础埋深,对于轻钢结构基础,还须预埋锚栓(也 称地脚螺栓) ,用于上部结构和基础的连接,若锚栓离混凝土基础 边缘太近,会产生基础劈裂破坏,因此,锚栓离基础边缘的距离不 得小于 150mm,若锚栓长度过短,会使锚栓从基础中拔出,导致基 础破坏,所以规范也规定了锚栓埋入长度。 柱脚根据能否抵抗弯矩分为刚接柱脚或铰接柱脚。在实际工程中, 绝对刚接或绝对铰接 都是不可能的,确切地说应该是一种半刚接半铰接状态。刚接和 铰接柱脚关键在于锚栓布置, 铰接柱脚一般采用两个锚栓,刚接柱脚一般采用四个或四个以上 锚栓连接。柱脚的区别在于 对侧移的控制,如果结构对侧移控制较严,则采用刚接柱脚,例 如有吊车荷载的情况,应将 柱脚设计成刚接柱脚,其余情况下,柱脚应设计成铰接。一般情 况下,柱底剪力是通过底板 和基础顶面的摩擦力来传递的,若不满足要求,则须设置抗剪键。 二、屋面支撑设计 门式刚架轻型房屋钢结构设置屋面支撑系统的目的是为了提高结 构的整体刚度,发挥结构的空间作用,保证结构的几何稳定性,为 刚架提供平面外可靠的支撑以减小刚架在平面外的计算长度,传递 房屋纵向水平荷载以及保证施工安装时刚架的稳定和安全。因此, 合理地设计屋面支撑对门式刚架轻钢结构房屋的质量和安全意义 重大,是整个结构设计中一个重要的组成部分。门式刚架轻钢结构 房屋应在横梁上翼缘平面设置横向水平支撑,以保证刚架横梁的侧 向稳定。当山墙抗风柱上端支承于横梁上翼缘或下翼缘某些特定位 置上时,横向水平支撑起着传递山墙纵向风荷载的作用。和普通钢 结构厂房一样,屋面横向水平支撑可以设在温度区间端部第一个开 间或第二个开间,当设在端部第二个开间时,在第一个开间的相应 位置宜设置刚性系杆。有的设计人员在设计屋面横向水平支撑时, 为了节约,不单独设置直腹杆,由屋面檩条兼作直腹杆。当山墙风 荷载传来时,兼作直腹杆的檩条除了承受屋面活载(雪载)之外,同 时还承受山墙风载引起的轴向压力,实际受力状态是一压弯构件。 而一般的檩条是双向受弯构件,两者的强度条件是不同的。因此, 设计中用檩条兼作直腹杆时,应经过验算,当檩条的承载能力以及 长细比均满足要求方能兼作横向支撑中的直腹杆。否则,应加大檩 条的截面尺寸,这一点应引起设计人员的注意。 所以,实际工程中, 也可采用檩条与直腹杆分开设置的方法,这样檩条只承受屋面荷 载,风荷载引起的轴向压力由单独设置的直腹杆承受,既统一了檩 条规格,又简化了计算。 屋面支撑设计中应注意的另一个问题是横

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