门式刚架轻型房屋钢结构设计的几点体会.pdf

第2 期 2 伽l6 年2月 广东 土木与建 筑 GUANGD0N G ARCHI T E CT U RE C I VI L E NGI NE ERI NG № ． 2 F E B 2 0 o 6 门式刚架轻型房屋钢结构设计的几点体会 刘药 钟智斌 广州市同璋规划建筑设计有限公司 广州5 1 0 0 1 2 摘要 根据 工程 实践 ， 简单论 述门式刚架轻型房屋钢结构设计 中荷栽取值 、 计算模 型的选取 、 檩条计 算以及压 型钢板 连接 计算等方 面的若干体会。 关键词 门式刚架 ；荷栽取值 ；计算模 型；压型钢板 ；檩 条 1 屋 面 活荷载 的取 值 G B 5 0 0 1 7 2 0 0 3 钢结构设计规范 第 3 ， 2 ， 1 条规 定 ， 屋 面活荷 载 应 按 G B 5 0 0 0 9 2 0 0 1 建 筑结 构 荷 载 规范 第 4 ． 3 ． 1 条取用 ， 即对于不上人的屋面 ， 均布活 荷载标准值 按水平投影面积计算 取 O ．5 k N ／ m ； 对 支承轻屋面的构件或结构如檩条 、 屋架 、 框架等 ， 当 仅有一个可变荷载且受荷水平 投影面积超 出 6 0 m 时， 应取O ．3 k N ／ m z 。但在实际设计过程中存在以下 几个 问题 1 ． 1 各类构件或结构活载标准值的取用相混淆 门式刚架轻型屋面房屋钢结构的屋面一般采用 压型钢板 ， 自重很小 ， 故活荷载标准值应相对增大 ， r 以确保结 构安 全 。对于 受荷 水平 投影 面积 超过 6 0 m 的刚架构件 ， 则活荷载标 准值可相对 降低。一般来 说 ， 屋面构件计算时的活荷载取值 大于刚架构件计 算 时的取值是合理的。 1 ． 2 当同时满足仅有一个可变荷载作用和受荷水 平投影面积超过 6 0 m 的条件时． 应取O ，3 k N ／ m 。 对于一般工程门式 刚架 ， 设计人员在计算屋架 时通常取活荷载标准值为O ．3 k N ／ m 。 ， 但笔者深人理 解规范后认为此法存在不 当之处 ， 因屋架仅有一个 可 变 荷 载作 用 的情 况并 不 多 ， 除考 虑屋 面活 荷 载 下 通常还有风荷载和积灰荷载等 ， 故活荷 载标准值应 取 O ． 5 k N ／ m 较为合理。 1 ． 3 超载的可能性较大。 如屋面防水施工质量较差 ， 保 温层吸收大量水 或屋面排水不通畅 ， 而活荷载标准值 的取用又没有 任何富余 ． 则较易出现安全问题。国外规范考虑取 O ． 1 5 ～ 0 ．5 N ／ m 2 的附加荷载，就是出于对这个问题的 考虑， 故活荷载标准值取 O ．5 k N ／ m 较为合理。 1 4 2 结构计算模型的取用 在排架结构斜梁设计时 ， 部分设计 人员简单地 直接套用相同跨度门式刚架 中钢梁 的截面尺寸 ， 并 未考虑两种结构形式计算模型的不同。 2 ， 1 门式 刚架 中梁 柱 为 刚接 ， 柱脚 为 铰 接 。有 吊车 荷 载 时 ， 柱 脚 为刚接 。 2 ． 2 排 架结 构 中梁柱 为铰 接 ， 柱 脚为 刚接 。 由上 述分 析 可 知 ． 由于 梁柱 节 点 连 接及 结 构 形 式的不同， 构件内力也有所不同。在相同的情况下 ， 排架结构 中钢梁截面尺寸应大于门式刚架 ， 故简单 的套用必将影响结构的安全性与适用性。 3 压型钢板连接的计算 用于压型钢板之间和压型钢板与冷弯型钢构件 之间紧密连接的抽芯铆钉 、 自攻螺钉或射钉 ， 其连接 的强度计算可按 G B 5 0 0 1 8 2 0 0 2 冷弯薄壁型钢结 构技术规范 第 6 ， 1 ． 7条进行 。 屋面在风吸力下的角部板还必须按 以下计算过 程进行验算 如房屋高度 1 0 m， 位于沿海地 区， 基本 风压 0 ．7 k N ／ m z ， 采用自攻螺钉， 其抗拉承载力设 计值为 Ⅳlf 8 ． 5 8 ． 5 x 0 ． 6 x 2 0 5 1 0 4 5 N N Q ．7 5 t c a f o ． 7 5 x 1 ． 2 x 5 ． 5 x 2 0 5 1 0 1 4 N 2 N, f 21 ． 01 42 ． 0 3k N。 经计算 ， 连接强度不满足要求 ， 房屋角部屋面压 型钢板在风吸力作用下会被掀起 ， 需增加 自攻螺钉 的数量 。 4 檩条 檩条属冷弯薄壁构件 ， 应按 G B 5 0 0 1 8 2 0 0 2 冷 弯薄壁型钢结构技术规范 进行计算。 4 ． 1 计算原理 实腹式檩条应按两个主轴平面 内受弯构件进行 计算 。按第 4 ． 1 ． 8 9条 ， 结构构件 的受拉强度应按净 截面计算 ； 受压强度应按有效净截面计算 ； 稳定性应 按有效截面计算 变形和各种稳定系数 可按毛截面 计算 。 受压板件的有效宽度计算可按第 5 ． 6条进行 ， 强度计算应按有效净截面特性进行 ， 而不能采用全 截面特性。但 目前不少设计仅简单地采用全截面特 性进行计算 ， 甚至某些设计软件也未加以考虑， 因此 我们在使用软件时还要进行准确判断 ， 如软件未考 虑 ， 则应进行手工核算 。 4 ． 2 C形檩条 和 Z形檩 条 的受力 及构 造 比较 1 檩条是分别按平行 和垂直于屋面进行验算 的 ， 当两种规格的檩条用钢量相同时， Z形檩条的受 力性 能稍好 ， 因无论 是 围绕平 行 或垂直 于 屋面 的轴 ， Z 形檩条 的截面特性均略大于 C形檩条。 2 当 0 2 0 。 时 ， Z形檩条绕 轴 、 y 一 ’ ， 轴 的 截面特性与绕 X I -- X 轴 、 Y ， - y ， 轴的截面特性较为接 近 ． 且 自重产生的偏心较小 ， 故 Z形檩条适用于屋 面坡度较大 的情况。 3 Z形檩条在 制作和安装上比 C形檩条更为 繁琐 。 5 复合保温板使用中的注意事项 保温材料一般采用玻璃纤维棉 、 岩棉等 ， 其厚度 根据热工计算确定。 5 ． 1 工厂复合保温板 它是由内外两层彩色涂层钢板作为面层 ， 自熄 性聚苯 乙烯泡沫等作为芯材 ， 通过高强度粘合剂粘 合成 的板材 。 一 般建筑物房屋板总存在接缝 ， 其处理是否合 理决定着整个屋面的防水效果。 5 ． 2 现场复合保温板 采用现场安装 ， 高空作业且施工难度大 ， 但具有 以下优 点 1 一般情况 下檩条的夹在 内外板之 间不外露 的， 整个建筑 内部显得较为整齐。 2 保温效果好 ， 主要是现场复合板不需用粘结 剂 ， 内外金属板之间还存在一定空隙 ， 有利于保温和 隔热。 但 目前不少施工单位使用玻璃棉时不设置任何 的隔气层 ， 在冷凝水的长期浸泡下， 随着时间的推移， 保温棉将被逐渐压实并最终失去应有的保温作用 。 如办公楼等需设计 吊顶天花 的建筑物 ， 可不设 金属内板 ，直接在屋面外板和吊顶间设置保温棉。 此时 ， 对于屋面外板 ， 板间接缝须考虑防水要求 ； 对 于屋 面内板则不存在防水 问题 ， 仅考虑相邻 两板间 的连接问题 。但现在有些工程考虑施工方便 ， 将保 温材料剪断后放在檩条之 间的吊顶上 ， 因而形成冷 桥 ， 当室内外温差大时， 屋顶将凝聚大量的冷凝水。 参考文献 [ 1 ]G B 5 0 0 1 8 2 0 0 2 冷弯薄壁型钢结构技术规范 [ S ] [ 2 ]G B 5 0 0 1 7 2 0 0 3 钢结 构设计规范 [ S ] [ 3 ]汪一骏等．钢结构设计 手册 [ M] ．北京 中国建筑工 业出 版社 ． 2 0 0 4 ． 1 [ 4 ]张 其林 ．轻 型门式 刚架 [ M] ．山东 山东 科学技 术 出版 社 ． 2 0 0 4． 5 l 5 维普资讯