淺談輕鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)理念及思路VIP

淺談輕鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)理念及思路 淺談輕鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)理念及思路李傳利（中機(jī)十院國際工程有限公司摘要結(jié)合筆者近幾年的工作經(jīng)驗(yàn)，以輕鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為研究對象一些看法并進(jìn)行了簡要分析。 從縱橫向溫度縫節(jié)點(diǎn)等幾方面進(jìn)行分析和討論。 本文又對同一問題的不同解決方案進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)性比較使結(jié)構(gòu)達(dá)到安全和經(jīng)濟(jì)的統(tǒng)一。 關(guān)鍵詞輕鋼結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、鋼結(jié)構(gòu)的防護(hù)、建筑設(shè)計(jì)、支撐TU392.5AAbstract:Combined withthe authorinlight steelstructure designas theresearchforward someideas andbriefly analyzes.temperature joint,structural layout,supportaspects areanalyzed anddiscussed.different solutionspared tothe economy,safe andeconomic unity.Key Words:light steelstructure,structuresteel structures,building design,support1輕鋼結(jié)構(gòu)建筑系統(tǒng)輕鋼建筑系統(tǒng)包括主次結(jié)構(gòu)、屋面、墻面系統(tǒng)，對此作出如下概括1）主結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)單層門式剛架輕鋼結(jié)構(gòu)在柱腳變形要求不高的情況下可采用鉸接；經(jīng)濟(jì)的跨度是21m36m。 多跨剛架的中柱多采用上下端均為鉸接的搖擺柱力狀態(tài)與連梁相似；稱為連梁式門式剛架。 剛架在設(shè)計(jì)時要考慮剛架彎矩包絡(luò)圖來變截面和選擇拼接節(jié)點(diǎn)；剛架梁在反彎點(diǎn)附近拼接。 2）次結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)次結(jié)構(gòu)指屋面檁條及墻梁；分為兩大類；由型鋼再加上隅撐成。 C形次結(jié)構(gòu)；一般支座簡支截面條件下承載力要大得多；剛度也大得多；因此是一個較好的做法。 規(guī)范規(guī)定跨度大于4m的檁條要設(shè)拉條；有的公司采用薄壁角鋼作拉條；這種拉條不但能起到很好的抗傾覆作用；對保溫棉也起到一定的支撐作用；外觀整齊；檁條定位準(zhǔn)確；便于屋面板安裝。 3）屋面系統(tǒng)輕鋼結(jié)構(gòu)的屋面做法有兩類a.采用彩色復(fù)合壓型鋼板作為屋面的保溫防水層。 b.采用厚0.6mm壓型鋼板防水并承受屋面荷載；鋼板下鋪設(shè)玻璃纖維保溫。 由于造價(jià)較低、構(gòu)造簡單；后一類是主流產(chǎn)品。 按構(gòu)造做法；屋面分為螺釘外露式、暗扣式和鎖縫式。 4）墻面系統(tǒng)。 墻面系統(tǒng)也分兩類a.壓型鋼板；玻璃纖維棉保溫；多數(shù)情況下；再鋪一層內(nèi)板；保護(hù)保溫棉并起到美觀作用；板多為豎放。 b.復(fù)合板；板多為橫放；其構(gòu)造復(fù)雜；造價(jià)較高；適合要求較高的廠房、商場及辦公用房。 復(fù)合板構(gòu)造的核心問題是如何解決好連接處的防水以及板的防火、保溫問題。 多數(shù)橫板在豎向連接處防水處理得較好；而橫向連接處不易處理；只有加防水壓條；使外墻面每隔6m9m就有一道豎向鋼板條而影響美觀。 2輕鋼建筑系統(tǒng)的設(shè)計(jì)2.1建筑設(shè)計(jì)建筑平面設(shè)計(jì)中如柱網(wǎng)的確定、交通通道布置一定要與廠家配合；廠家的工藝布置要求柱網(wǎng)與他們的產(chǎn)品相配合。 輕鋼結(jié)構(gòu)支撐是極其重要構(gòu)件；常常設(shè)計(jì)成X形；布置通道、門、窗時要考慮這些支撐是否有影響。 建筑立面設(shè)計(jì)要考慮輕鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)；墻面是靠墻梁來傳力；盡量避免設(shè)計(jì)大曲率弧形而破壞傳力途徑；而且以目前國內(nèi)的加工和安裝水平；弧形很難達(dá)到讓人滿意的效果；造價(jià)也高。 2.2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1）支撐體系。 支撐體系的主要作用是將各個平面剛架聯(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應(yīng)按剛性系桿考慮；采用檁條兼做時；應(yīng)對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；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)件剛度不足以約束主構(gòu)件；對于所有的柱間支撐均采用了較強(qiáng)的角鋼支撐。 2）縱橫向溫度伸縮縫的處理。 對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)都做成可滑動的節(jié)點(diǎn)；同時將剛架上的屋面板、墻面板也處理成可以伸縮的構(gòu)造；整個廠房結(jié)構(gòu)在工作時可通過這些節(jié)點(diǎn)構(gòu)造的滑動伸縮來釋放溫度應(yīng)力。 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)件上開長圓孔的做法可以滿足節(jié)點(diǎn)有足夠的滑動能力。 對于橫向超長剛架的溫度伸縮問題可以考慮以下3種處理方案a.在適當(dāng)?shù)奈恢迷O(shè)置雙柱；將一榀剛架分為兩榀剛架；使每榀剛架的長度小于規(guī)程要求的橫向溫度區(qū)段的長度。 b.在柱頂或梁中適當(dāng)?shù)奈恢迷O(shè)滑動支座；用以消除溫度應(yīng)力。 c.對剛架不做處理；在剛架計(jì)算時進(jìn)行溫度應(yīng)力計(jì)算；考慮溫度應(yīng)力對剛架的影響。 對以上3種方案的計(jì)算分析，比較可知第一種設(shè)置雙柱的方法由于雙柱的設(shè)置大大削弱了剛架的剛度；使得剛架側(cè)移加大；剛架梁柱截面加大；使用鋼量增加；基礎(chǔ)費(fèi)用也相應(yīng)增加。 對于第二種設(shè)置滑動支座的處理方案考慮了以下兩種情況；一種是將支座設(shè)置在柱頂；另一種是將支座設(shè)置在梁中反彎點(diǎn)處；這兩種情況就側(cè)移和用鋼量而言比第一種處理方案要好；但是也存在以下不利因素梁截面變化較大；滑動支座難以實(shí)現(xiàn)；需增加大量的屋面支撐。 在保證安全可靠的前提下；綜合考慮到工期、造價(jià)等因素；相對來說還是第三種方案較好；即通過對剛架進(jìn)行溫度應(yīng)力計(jì)算來考慮溫度作用。 3）隅撐的設(shè)置。 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。 隅撐成對布置；與梁和檁條均采用單個螺栓連接。 梁的平面外計(jì)算長度可取隅撐間距。 帶吊車廠房為確保吊車梁對柱子的支撐效果；在邊柱的吊車梁上翼緣設(shè)置了隅撐。 由此來形成對柱子的側(cè)向支撐；同時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；連接處的斜梁下翼緣亦設(shè)置隅撐。 4）拉條的設(shè)置。 對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；應(yīng)在檁條跨中設(shè)置一道拉條；當(dāng)檁條跨度大于6m時；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,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；宜分別在距檁條上下翼緣1/3腹板高度范圍內(nèi)同時設(shè)置拉條。 5）梁柱截面及節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)。 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；由于輕鋼結(jié)構(gòu)腹板都很??；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。 6）在多跨剛架局部抽調(diào)中柱（或邊柱）處，可布置托梁或托架。 此時應(yīng)在其兩側(cè)（或一側(cè)）布置縱向水平支撐，并向兩端各延伸一個開間，以加強(qiáng)整體剛度，并保證托梁（托架）的整體穩(wěn)定性。 7）輕鋼建筑支撐一般采用圓鋼或型鋼，當(dāng)房屋中設(shè)有橋式或梁式吊車時，支撐宜采取型鋼支撐。 圓鋼支撐宜配置花籃螺絲或做成可張緊裝置。 支撐與構(gòu)件間的夾角在30。 60。 范圍。 8度地震區(qū)的工程柱間支撐應(yīng)進(jìn)行計(jì)算求得其桿件截面，一般采用角鋼或鋼管