金沙js333娱乐场

江门市凌志餐厨用品概公司A厂房门式刚架的设计体会

发布时间:2013-11-11作者:admin浏览量:


江门市建筑设计院广东江门529000

【搐?】门式刚架是钢结构房屋中最常见的结构形式,尤其常用于工业厂房,在近年我国工业快速发展的背景下,更是得到了越来越广泛 的应用。本文以凌志餐厨用品有限公司A厂房的结构设计为实例,介绍了单层门式刚架轻型钢结构的特点,并就整个结构体系的布置、单个构件 的设计要点、设计中应注意的一些问?做了系统阐述。

【关键词】门式刚架结构;结构设计;计算
1工程概况

单层门式刚架轻型钢结构是指以轻型焊接H形钢(等截面或变截 面)、热轧H形钢(等截面)或冷弯薄壁型钢等构成的实腹式门式刚架 或格构式门式刚架作为主要承重骨架,用冷弯薄壁型钢(槽形、Z形等) 做檩条、墙梁;以压型金属板(压型钢板、压型铝板)做屋面、墙面; 采用聚苯乙烯泡沫塑料、硬质聚氨酯泡沫塑料、岩棉、矿棉、玻璃棉 等作为保温隔热材料并适当设置支撑的一种轻型房屋结构体系。门式 刚架轻型钢结构在我国的应用大约始于20世纪80年代初期。近十多年 来得到迅速的发展,目前国内每年有上千万平方米的轻钢建筑工程, 主要用于轻型的厂房、仓库、体育馆、展览厅及活动房屋、加层建筑 等。它具有布局灵活、实用性广、自重轻、节省材料、工业化和商品 化程度?、设计制造周期短、施工方便环保兼快捷等显著优点,因而 越来越受到业界的关注和认可,具有非常大的发展空间。江门市凌志 餐厨用品有限公司A厂房就是一个典型的门式刚架轻型钢结构项目, 该厂房建筑面积23654.14nf,檐口高度9米,双坡四跨,坡度6.67%, 单跨跨度30米,车间总跨度120米,纵向区段总长210米,柱距7.5米, 屋面采用轻质压型钢板,墙面采用灰砂砖。

2门式刚架设计

2.1刚架初步选型

该厂房边柱为混凝土柱,中柱底部为1.2m高的混凝土柱。根据项 目特点,选取初步刚架形式为柱脚刚接、边柱与梁刚接、中柱与梁刚 接的方案,尽量充分利用强接点,达到节省材料的目的,柱子采用平 截面H型钢,梁选用变截面H型钢。

根据笔者经验,刚架模型中梁的分段比较关键,合理的节点分段 可以让梁的变截面情况与受力情况基本一致,原则上受力大的部位截 面较大,受力小的部位截面相应较小。为做到这一点,笔者的做法是 按刚架模型初步计算,给上述模型一个梁柱截面(初步选择,不需太 准),在梁上布上均布荷载,柱上加上雨篷荷载,考虑风荷载并考虑抗 震等计算之后得到一个弯矩包络图,然后根据该弯矩包络图对刚架梁 进行分段,梁中间分段点尽可能取在弯矩最大或最小处,当然,同时 应该考虑钢构件的运输限制,单段梁总长度宜在12米以下。

2.2刚架建模与设计

在选取合理的梁截面分段之后,就可以进行刚架的建模了。对于 本项目,初步计算的弯矩图形状详见图1。
ms
从弯矩图可以看出,刚架弯矩最大的点集中在梁柱交接处,从而 可以合理选取梁柱截面,保证变截面梁在这些部位较大。截面的选取 除了根据弯矩图的变化而变化之外,主要改变截面腹板和翼缘板的厚 度,以达到节约钢材的目的。根据规范,设计时可利用构件腹板的屈 曲后强度,故采用高而薄的腹板。本工程中,刚架柱腹板厚度取6mm, 翼缘板厚度取10mm,翼缘板宽度取250mm;斜梁腹板厚度取6-8mm, 翼缘板厚度10— 12mm,翼缘板宽度取220mm,刚架材料选用Q345钢。 《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》对H型钢的受压翼缘板的外伸
宽度b与厚度t的比值(翼缘宽厚比)做了规定,不应大于15V^57^, 同时要求钢构件腹板的计算高度ho与其厚度&之比(腹板?厚比)应 小于250^5^。此处腹板高厚比及翼缘板宽厚比均可以满足《门式 刚架轻型房屋钢结构技术规程》的要求。对刚架的平面外计算长度的 选取,本工程根据隅撑的间距选取,取为3米。

选取截面之后,要对刚架进行荷载取值计算。门式刚架的永久荷 载主要包括结构构件的自重和悬挂在结构上的非结构构件的重力荷载, 如屋面、檩条、支撑、吊顶、墙面构件和刚架自重等。可变荷载包括 屋面活荷载(设计屋面板和檩条时应考虑施工和检修集中荷载,其标 准值为1KN)、屋面雪荷载和积灰荷载、吊车荷载、地震作用、风荷载 等。屋面均布活荷载根据规范,验算刚架时取为0.3KN/M2,对屋面板 和檩条计算的时候,取0.5KN/M2。荷载组合一般应遵从《建筑结构荷 载设计规范》GB5_-2002的规定,针对门式刚架的特点,《门式刚 架轻型房屋钢结构技术规程》CECS102 : 2002 (下称《门刚规程》)给 出下列组合原则:屋面均布活荷载不与雪荷载同时考虑,应取两者中 较大值;积灰荷载应与雪荷载或屋面均布活荷载中的较大值同时考虑; 施工或检修集中荷载不与屋面材料或檩条自重以外的其他荷载同时考 虑;多台吊车的组合应符合《建筑结构荷载设计规范》的规定;当需 要考虑地震作用时,风荷载不与地震作用同时考虑。

笔者选用PKPM的STS钢结构软件进行计算,经截面调整与计算, 得到较为合理的截面和受力结果。具体截面见图2。
m2剐架截《示意图
在计算过程中,除应力比需满足要求外,《门刚规程》对门式刚 架对结构变形方面也有相关规定:对受弯构件的挠度与跨度的比限值, 屋面斜梁为1/180 (有吊顶为1/240);且规定单层门式刚架在风荷载标 准值作用下的柱顶位移限值,不设吊车时为1/60 (轻质钢墙板),设桥 式吊车时为h/400 (吊车有驾驶室),h/180 (地面操作吊车),本项目吊 车为桥式吊车,柱顶位移按照1/400控制。经验算挠度最大值和柱顶位 移最大值均满足要求,此处不一一累述。值得注意的是,许多设计人 员在进行钢结构的设计时,经常忽略《门刚规程》对结构变形方面的 另一个方面的限定,那就是由于柱顶位移和构件挠度产生的屋面坡度 改变值,不应大于坡度设计值的1/3。

2.3节点设计

节点设计是门式刚架设计中的一项十分重要的内容,其中应用最 为广泛的就是端板连接形式,主要分端板平齐式(常用于受力较小时) 和端板外伸式(用于受力较大时)。本项目的梁柱连接节点及梁与梁的 拼接节点均采用高强螺栓的端板连接节点,因平齐式端板连接的刚度 较小,一般情况下达不到刚性节点的要求,本项目中一律采用外伸式 端板连接节点。门式刚架端部梁柱节点一般可采用端板竖放、平放或 斜放三种形式。三种形式中端板斜放节点刚度相对而言最大,但易受 施工条件限制,当梁柱截面不太大时,常常无法满足施工需要(安装 螺栓空间不够),故本项目中采用了端板竖放的形式,如图3。而对于