輕型房屋鋼結構論文范文

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該規程適用主要承重結構是單跨及多跨的下列單層門式輕鋼結構的設計、制作及安裝。a．具備輕型屋蓋和外墻的房屋。輕型屋蓋和外墻主要指采用壓型鋼板的屋面和外墻，該建筑除了重量輕，其蒙皮剛度對門式剛架的平面結構的整體剛度起到有利的加強作用，這就是門式輕型房屋鋼結構與普通鋼結構的主要區別點。b．門式輕鋼結構跨度最長不超過36m，最合適的經濟跨度為12m～20m;檐口要求不高于15m，特殊情況下檐口高度不超過18m。這是主要考慮檐口太高或跨度太大，其剛架構件本身剛度很大，墻面或屋面的蒙皮剛度相對較小，對加強門式剛架輕鋼結構的整體剛度的作用微乎其微，可以忽略不計，跟普通鋼結構區別不大，《門式剛架輕型房屋鋼結構規程》規定的位移限值、長細比等都不適用，而是按GB50017-2010鋼結構設計規范的相關規定執行。c．對吊車情況的要求:A1～A5的輕、中級工作制橋式吊車的起吊量不大于20t或懸掛式起重機起吊量不大于3t。依照門式剛架輕型房屋鋼結構規程的規定，用于橋式吊車的吊車梁放置于剛架柱子伸出的牛腿上，故橋式吊車的起吊量不宜太大。d．對于頂層為門式剛架輕鋼結構的多層房屋設計時，該部分鋼結構的設計、制作和安裝可依照《門式剛架輕型房屋鋼結構規程》執行，但應將多層房屋和門式輕鋼結構作為一體一起分析計算，特別是抗震部分，著重應注意多層房屋結構與頂層輕鋼房屋內力和位移的影響。有些同行認為，門式輕鋼結構很輕，放置在多層房屋頂上不會有問題。當然對于多層房屋結構的影響極小，但是多層房屋的剛度普遍都大于頂層門式輕鋼結構的剛度，由于剛度的突變，在地震力或風荷載作用下，多層房屋結構的位移對頂層門式輕鋼結構的影響就不能忽略不計，做整體結構分析，就能考慮多層房屋結構對頂層門式輕鋼結構的影響了。e．從耐久性考慮，因門式輕鋼結構的構件截面較薄，故《門式剛架輕型房屋鋼結構規程》不適用于強侵蝕介質環境的房屋。f．以上條件僅適用于梁、柱為H型鋼構件，超出部分也可以采用門式剛架結構形式，但梁、柱采用格構式或兩型鋼組合的實腹式，主結構基本上按照GB50017-2010鋼結構設計規范的相關規定執行。3)在門式輕型房屋鋼結構中由壓型鋼板組成的圍護板的應力蒙皮效應的概念，以及在應力蒙皮效應在規范中的體現。

在門式輕型房屋結構中檁條、脊檁把屋面壓型鋼板牢固連接，墻梁把墻面壓型鋼板牢固連接，門式剛架構件把檁條和墻梁牢固連接。從而屋面板和墻面板引起蒙皮應力作用的隔板。把單個所承受平面作用的剛架連接成整體，既而提高了門式剛架的整體剛度，從而減少了結構的實際位移量。由壓型鋼板組成的圍護板的應力蒙皮作用，極大的提高了由冷彎薄壁型鋼構成的檁條和墻梁的整體穩定性，同時使隅撐與由冷彎薄壁型鋼構成的檁條和墻梁所組成的體系，可以將門式剛架構件受壓翼緣作為側向支撐點。水平荷載作用下，坡度較小的雙坡頂門式剛架結構由外部蒙皮圍護構成體系的變形情況，沿剛架方向整個單坡屋面像平躺的深梁一樣工作，其脊檁和檐口的檁條就像鋼屋架的上、下弦桿，除了受剪力外，還受軸向壓力作用、拉力作用。為了保證受力具有蒙皮作用，山墻處的檁條端頭設置沿屋面坡度的墻梁。作用在屋面的豎向荷載的變形:兩側的屋面像傾斜放置的深梁一樣受彎，屋脊處受彎，檐口檁條處受拉。所以，脊檁、檐口處檁條及山墻部位都是構成屋面整體蒙皮作用的主要部位，在設計中要引起足夠的重視。4)在CECS101∶2002門式剛架輕型房屋鋼結構技術規程中體現應力蒙皮作用。a．規范第3．4．2條關于“鋼柱柱頂位移設計值的限值”和“受彎構件的撓度與跨度的比值”都大于GB50018-2002冷彎薄壁型鋼結構技術規范第10．1．6條和GB50017-2003鋼結構設計規范的第3．5．1條中規定的限值，其原因就是考慮圍護壓型鋼板的應力蒙皮效應。b．規范第3．5．2-1條關于受壓構件的長細比限值也是寬于GB50017-2003鋼結構設計規范第5．3．8條。也是考慮圍護壓型鋼板的應力蒙皮效應而適當放寬。c．規范第6．5．3條“當同一柱列設有多道豎向支撐時，縱向力在支撐間可按均勻分布考慮”，同理，當房頂有多道橫向支撐時，在支撐之間的風荷載也可以理解為均勻分布。這樣的規定同樣是考慮了圍護壓型鋼板的應力蒙皮效應，使結構考慮了一定量的空間作用。d．規范第6．6．3條“當在屋面板上開設直徑大于300mm的圓洞和單邊長度大于300mm的方洞時，宜根據計算采用次結構加強。不宜在屋脊開洞。屋面板上應避免通長大面積開孔(含采光孔)，開孔宜分塊均勻布置”。這個規定就是避免破壞屋面壓型鋼板的應力蒙皮效應。5)門式輕型房屋鋼結構地震(抗震)特點。a．門式輕鋼結構的房屋由于自重輕，具有低矮型的特點，因此有良好的抗震性能。其表現在兩個方面:其一具有良好的延性，它是采用端板連接，而不是鋼框架結構的剛性連接。在彈塑性階段，這種端板連接是半剛性連接，當外部荷載超過設計值時，產生彈塑性變形，加大變形，使受彎承載力減小。另一方面是其自重輕地震作用力小，雖然設計中屋面活荷載按0．5kN/m2考慮，但是在實際使用階段，屋面的荷載一般都很小。b．門式輕型房屋鋼結構在地震作用下，可能將橫向地震力作為設計控制值;也可能橫向地震力不作為設計控制值;或者可能將縱向地震力作為設計控制值，其橫向地震力不作為設計控制值。在《門式剛架結構抗震分析》［3］一文指出在水平地震力作用下，當門式輕鋼結構跨高比大于3．5時，地震力組合不起控制設計。6)門式輕型房屋鋼結構廠房因其圍護結構采用輕型材料，其自重輕，與一般單層鋼結構廠房的抗震規定不適用門式輕型房屋鋼結構廠房，故CECS101∶2002門式剛架輕鋼房屋鋼結構技術規程規定:a．第3．1．4條及其說明規定“當由抗震控制結構設計時，尚應采取抗震構造措施”，應執行GB50011-2010建筑抗震設計規范第8．1．3條關于房屋應根據房屋高度、抗震烈度和設防類別采用不同的抗震等級。b．單層門式輕鋼結構房屋屬于低矮型，高度一般不超過18m，屬于剪切變形，質量主要在屋頂處，即結構的上部，屬于單質點體系結構，滿足GB50011-2010建筑抗震設計規范第5．1．2條的底部剪力法條件，所以CECS101∶2002門式剛架輕鋼房屋鋼結構技術規程第3．1．6條規定抗震計算按底部剪力法。c．CECS101∶2002門式剛架輕鋼房屋鋼結構技術規程第3．1．4條及條文說明指出，當設計時由地震組合控制，需采取一定措施。例如:斜梁的下翼緣與鋼柱的連接宜使用加腋的方式加強節點強度;各個構件應采用螺栓連接;柱腳的抗拔和抗剪承載力設計值應有所提高，同時柱腳底板下設置抗剪鍵，鋼筋混凝土柱頭的錨栓應采取合適的構造措施來提高其抗拔力等。

作者：袁志昊單位：太原市熱力設計有限公司