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中山轻型钢结构厂房的设计与研究

文章出处:admin 人气:发表时间:2019-11-07 09:45

目前,我国钢结构厂房数目开始上升,尤其轻钢结构厂房,日益得到人们的认可。轻钢结构厂房假如没有进行科学的设计,就不能够具有很好的使用效果。因此,对轻钢结构厂房的设计方法进行分析和研究长短常有必要的。下面跟中山钢结构公司小编一起来看看轻型钢结构厂房的设计与研究。

中山钢结构公司轻型钢结构

 

轻型钢结构概念、结构特点

轻型钢结构概念

通常情况下,轻型钢结构指的是以热轧H型钢、焊接H型钢、高频焊接型钢、冷弯薄壁型钢、薄壁钢管和焊接薄钢板变截面梁、柱等构成的结构。与普通钢结构有很大区别。普通钢结构通常是由组合柱、钢屋架和大吨位的吊车梁等组成,比较合用于荷载或者是吊车起重量较大的结构。伴跟着我国工业结构的调整,普通的钢结构不断减少,但轻型的钢结构在逐渐增加。

 

轻型钢结构的特点

 

轻型钢结构的特点包括以下内容:

经济指标好,节省投资,用钢量少,结构自重轻。其中单层轻钢的仓库用钢量是16~30k/m3,低于同前提下钢筋混凝土结构用钢量,还能减少大量的水泥、木材等其他的建筑材料的使用量,同时轻型钢结构能大大降低自身重力,节省建设资金。

一般情况下,无需打桩,工期短,投资少。因为轻型钢结构厂房自重轻,且工艺荷载小,通常情况下只用柱下的自然地基基础就可知足承载的要求。因此,可大大缩短建设的周期。

同时轻钢结构具有普通钢结构抗震机能好的长处。钢材是延性材料,所以抗震机能好。另外大部门的钢结构杆件都在工厂制造加工,检测手段完善,且加工质量有保障。

结构布置灵活 ,可知足不同功能的要求。

 

轻型钢结构厂房的设计实例

 

工程概况

某厂房总建筑面积19600m2,长144m,宽(34×4)m,为四跨双坡对称门式结构。主跨为34m,檐高8m,厂内无吊车。屋面活载为0.3kN/m2,恒载0.3kN/m2,基本风压0.55kN/m2,基本雪压0.3kN/m2,墙面恒载0.3kN/m2。该工程以焊接H型钢及圆钢管作为主要承力构件,外围护为彩色压型复合钢板,梁与梁及梁与柱之间采用高强螺栓连接,主刚架为工厂加工,焊缝为二级焊缝,其他均为三级。

 

柱网布置及结构立面

刚架间距对于主结构的用钢量影响很大。当柱距增大时,主结构所用钢量减少,但屋面及墙面所用钢量会随之增加,综合考虑这两方面因素及施工的便利性,最后取柱间距为8m。门式刚架轻钢结构不设伸缩缝的要求为纵向温度区段不大于300m,横向温度区段不大于150m,因此无须设置分割缝。屋面采用轻质材料的彩板代替传统粗笨的预制钢筋混凝土屋面板,并采用轻型彩板墙,使结构轻型化,简洁美观。刚架立面如图1所示。

因为跨度大,梁上弯矩值较大,对钢材强度要求较高,故采用Q345钢材,与Q235钢材比拟节省15%~20%。

 

内力计算及设计

根据现行GB500922001建筑荷载规范对恒载、活载及风载进行取值;根据CECS102∶2002门式刚架轻型房屋钢结构技术规程及GB5001722003钢结构设计规范等规范对门式刚架进行参数控制及计算。

 

变形控制

该工程轻型钢结构门式刚架采用轻型墙板作为围护结构,因为不设吊车,柱顶的水平位移与柱高的限值为L/60;门式刚架仅支承压型钢板屋面和冷弯薄壁型钢檩条,容许挠度限值为L/180。主要构件长细比限值为180。

 

柱设计

 

根据边柱的内力包络图,选择边柱为焊接楔形H型柱。因为檐口较高,边柱的平面外应力过不去,在不影响使用功能的条件下,在柱上加设两道隅撑,解决了仅靠调大柱子截面方法来知足平面外应力的题目,节省了大量的钢材。

 

因为中柱太高且无平面外支撑,平面外不乱很难知足,变大柱子截面很不经济。所以选择了各个方向受力都比较平均的圆管柱。

 

梁设计

 

门式刚架构件当截面变化率大于60mm/m时,按不考虑截面抗剪屈曲后的强度来控制截面的高厚比;当因为这个前提泛起不知足高厚比时,可以通过以下任一种方式来进行调整

 

调整截面高度变化,使截面高度变化率尽量知足不大于60mm的要求

 

加大腹板厚度,知足程序不考虑屈曲后强度对腹板高厚比限值的要求

 

设置横向加劲肋。

该工程在第一跨和第二跨之间因为梁的楔形变化率太大,如果将腹板加厚或是调整变化率则很不经济,因此采用在腹板上加横向加劲肋的方法;另外由于跨度较大,梁的挠度变形较大,如果只考虑在挠度变形的前提下进行设计,强度得不到充分利用,最后选择在每跨的中间起拱的方法,既解决梁的挠度变形过大,又节省了材料。

 

屋面檩条设计

采用冷弯带直角卷边Z型钢,规格为Z180×70×20×2.0镀锌连续檩条。这样每延米较简支檩条节省钢量2.5kg左右,支座有弯矩起到调幅作用,同时也防止檩条的侧向失稳和扭转。因为檩条跨度为8m,在三分点处设置一道拉条,采用Φ12圆钢。另外为了增强整体不乱性,防止檩条下弦在风吸力作用下失稳,在屋背和檐口及中间部位设置了撑杆和斜拉条。

 

节点设计

节点设计时既要考虑到传力明确、构造公道,梁有必要的延性,避免应力集中及产生过大的约束应力,同时又要考虑到制作安装利便、轻易就位和调整。螺栓端板连接是在构件端部截面上焊接一平板,并用螺栓与另一构件的端板或翼缘相连接的一种形式。因为其具有上述长处,因此在轻钢结构门式刚架的结点应用中较为广泛。

设计的步骤为:1)根据受力和构造要求选择连接形式并布置螺栓;2)计算螺栓所受拉力确定螺栓直径、端板厚度;3)验算构件腹板的局部强度;4)焊缝设计。为了便于工厂制作和现场安装,采用梁端部垂直于柱顶面的连接方式(见图2)。在节点设计时,对于采用高强螺栓的摩擦面,施工时保证其摩擦系数至关重要。

 

轻型钢结构厂房设计和施工中需要留意的题目

 

柱脚的设计安装方面

预埋地脚螺栓与砼基础边间隔过近时,轻易损坏基础,因此在设计时应知足该间隔的构造要求。同时,砼基础要保证达到设计强度后,方可组织刚架的吊装工作。

设计时应留意抗剪键和抗剪槽的留设。如未留设抗剪键和抗剪槽,将使柱脚锚栓被动承受剪力。柱脚锚栓一般按承受拉力设计,计算时不考虑锚栓承受水平力。若未设置抗剪键,所有由侧向风荷载、水平地震荷载、吊车水平荷载等产生的柱底剪力,几乎都有柱脚锚栓承担,从而破坏柱脚锚栓。

柱脚底板与砼基础间旷地空闲过小,将使得灌浆料难以填入或填实。一般二次灌料应该预留50mm旷地空闲。


梁、柱连接的设计安装方面

翼缘板与加厚或加宽连接板对接焊缝时,未按要求做成倾斜度的过渡。对接焊缝连接处,若焊件的宽度或厚度不同,且在统一侧相差4mm以上者,应分别在宽度或厚度方向从一侧或两侧做成坡度不大于1:2.5(1:4)的斜角。

端板连接面制作粗燥,切割不平整,或与梁柱翼缘板焊接时控制不当,使端板翘曲变形,造成端板间接触面不吻合,连接螺栓不得力,从而知足不了该节点抗弯受拉、抗剪等结构机能。

 

檩条、支撑等构件的设计安装方面

不能为了安装利便,随意增大、加长檩条或檩托板的螺栓孔径。檩条不仅仅是支撑屋面板或吊挂墙面板的构件,而且也是刚架梁柱隅撑设置的支撑体,设置一定数目的隅撑可减少刚架平面外的计算长度,有效的保证了刚架的平面外整体不乱性。若檩条或檩托板孔径过大过长,隅撑就失去了应有的作用。

不易将隅撑角钢与钢梁的腹板直接连接。当刚架受侧向力时,使腹板在该处局部受到侧向水平力作用,轻易导致钢梁局部侧向失稳。

有的工程所用檩条不留意防锈,造成工程尚未完工,檩条早已生锈。因此檩条作为厂房的次要构件,也应做好防锈处理。

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