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门式钢架设计8条经验总结
发布时间:2020/01/05 阅读次数:664
一、门式刚架一般多采用变截面构件,当有吊车时,柱多采用等截面。常用的柱截面高度一般为300~700mm。

截面定义时考虑的原则有:

(1)翼缘必须满足宽厚比要求,腹板满足高厚比要求。对于腹板,当不满足要求时,程序按考虑屈曲强度计算。所以说,截面翼缘满足宽厚比,显得很重要。

(2)截面选择要考虑常用的板型,结合市场上常用的材料规格选择比较好。对于翼缘,常选用的规格有180、200、220、250等。

(3)选择截面还要考虑节点螺栓布置的实际情况,满足规范对于螺栓的容许距离要求。

(4)对于腹板截面,考虑的往往是制作问题,以及和翼缘截面厚度的协调问题。腹板的厚度一般以比翼缘的小些为宜,其高厚比用到150左右比较合适。这样,制作中的变形也比较小,板件厚度不宜低于6mm,否则焊穿。

(5)常用的门式刚架翼缘截面一般为:180×8, 180×10, 200×8, 200×10, 220×10, 220×12, 240×10, 240×12, 250×10, 250×12, 260×12, 260×14, 270×12, 280×12, 300×12, 320×14等。

(6)常用的腹板截面一般为6mm和8mm厚。对6mm的其高度范围一般为300~750mmzui最大可到900mm;对8mm厚的腹板高度范围一般为300~900mm,最大可到1200mm。

二、梁的平面外计算长度通常情况下对于下翼缘取隅撑作为其侧向支撑点,计算长度取隅撑之间的距离。对于上翼缘,一般也可以取有隅撑的檩条之间的距离。檩距1.5m,隅撑隔一个檩条布置。所以,梁的平面外计算长度取3m。

柱的平面外长度取决于其平面外支点距离,本刚架在牛腿位置设置面外支撑。由于设置 了吊车,程序在此把柱分为2段,柱子平面外长度取各段柱实际长度即可。对于平面内计算长度,在通常情况下不需要修改。但有时平面内长度需要根据实际修改。当有夹层时,对于按框架设计的柱的平面内计算长度需要修改。

三、铰接构造相对刚接来说,简单很多,方便制作和安装,有条件时宜尽量采用。采用的节点形式要保证结构形式为几何不变体系。柱脚采用铰接哈哈死刚接,当自重较轻时,柱高一般关系不大。柱底弯矩不太大,一般采用驻地为铰接的形式;有吊车且吊车吨位较大时,采用刚接柱脚。多跨门架中柱,柱顶弯矩较小,常作为摇摆柱。

柱脚采用铰接还是刚接还要看房屋的高度和风荷载的大小,当风荷载很大,即使没有吊车,也宜设成刚接柱脚,以控制侧移。

铰接与否还应结合土质情况。刚接柱脚由于存在弯矩,基础尺寸会较大,使综合造价上升。

对于门式刚架来说,典型的恒载有:○1屋面恒荷载,用程序的【梁间荷载】布置。○2当有吊车时,对于吊车梁及吊车轨道的自重,用【节点恒载】实现。○3对于墙面系统的自重,在有需要时,用【节点恒载】实现。

屋面恒载计算:

0.8mm厚压型钢板

100mm保温棉 0.2kN/m2

0.6mm厚压型钢板

檩条 0.1kN/m2

合计 0.3kN/m2

四、门式刚架结构与一般厂房结构不同,其高度一般都不大,但是其跨度和长度都比较大,这类房屋的风荷载体形系数有自己的特点,必须按《门规》中规定执行。

五、(1)多台吊车组合时的吊车荷载折减系数

当有多台吊车时,吊车荷载应 按《建筑结构荷载规范》表5.2.2乘以多台吊车的荷载折减系数。

(2)门式刚架梁按压弯构件验算平面内稳定性

实腹式门式刚架斜梁当坡度较小时,可不进行平面内的稳定计算,仅按压弯构件计算强度和平面外稳定性。但当斜梁坡度较大时,斜梁轴梁轴力较大,平面内稳定不能忽略,此时应勾选“钢梁还要按压弯构件验算平面内稳定性”。

(3)摇摆柱设计内力放大系数

如果考虑两端铰接的摇摆柱非理想铰接的不利影响。可修改“摇摆柱设计内力放大系数”,在强度和稳定性设计时,将柱的轴力设计值乘以该放大系数进行计算。

(4)单层厂房排架柱计算长度折减系数

当采用《钢结构设计规范》设计时,对于下端刚性固定的阶形柱(如没有桥式吊车的门式刚架),可以按《钢结构设计规范》表5.3.4考虑在排架平面内的计算长度折减系数。

(5)钢柱计算长度系数计算方法

只在按《钢结构设计规范》线刚度比计算柱平面内计算长度系数时考虑此参数,有侧移或无侧移框架应按《钢结构设计规范》的有关规定确定。当按《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》计算时,与此参数无关。

在进行门式刚架截面优化时,应注意以下问题:

(1)优化结构类型应选取“轻型门式刚架”,这对这种轻型门式刚架的特定,程序采用了相应的优化搜索方法,同时能保证一跨中多段变截面梁截面高度的连续性。

(2)STS可以优化的门式刚架截面类型有:焊接工字形截面,H型钢截面。对于其他截面类型,不能采用门式刚架方式优化。

(3)截面优化时按照分组截面为优化对象(默认为建模输入的同一标准截面构件为一组),一个分组有最不利的构件控制,所以当收礼状态差异很大的构件应采用不同的截面分组。

(4)结构建模时,不允许存在加腋截面,应采用分段变截面输入。

(5)在建模时可以定义梁、柱的平面内计算长度系数。在优化计算时,程序可以采用定义的梁平面内计算长度系数,但不采用定义的柱平面内计算长度系数,应为当程序调整构件截面尺寸时,柱平面内计算长度系数时变化的。

六、STS 的门式刚架三维设计实际上采用的是三维建模,二维计算的设计方法,即通过立面编辑的方式建立门式刚架、支撑系统的三维模型,通过吊车平面布置的方法自动生成各榀刚架的吊车荷载;通过屋面、墙面布置建立维护构件的三维模型。自动完成主刚架、柱间支撑、屋面支撑的内力分析和构件设计,以及屋面檩条、墙面墙梁的优化和计算。

七、工字形截面构件腹板的受剪板幅,当腹板高度变化不超过60mm/m时可考虑屈曲强度。

八、门式钢架设计常见问题

1. 钢柱、钢梁的平面外计算长度怎么取?

答:a. 平面外计算长度程序默认值为杆件实际长度,平面外的计算长度应该取平面外有效支撑之间的间距,通常需要根据平面外支撑布置情况修改。(见《STS用户手册》) b. 见《钢结构设计手册》(第三版)460页9.8.3节

c. 见《钢结构设计手册》(第三版)435页,437页相关内容

2. 是否可以改变钢架工字型截面翼缘的厚度?

答:可以。见《门式钢架规范》4.1.3条

3. 关于STS中的错误信息:“梁高厚比超限”的解决方法?

答:网友认为该错误信息出现是因为钢架的楔率>60mm/m造成的,本人却无法验证该说法。但是增加腹板厚度确实可以解决该问题。见《门式钢架规范》6.1.1-6条,《钢结构规范》4.3节

4. 高强螺栓可以涂油漆吗?

答:不可以。油漆会使接触面的摩擦系数降低。

5. 如何确定钢架梁的分段比例?

答:可根据弯矩包络图确定。一般单跨取0.3:0.7或0.4:0.6,多跨可取0.3:0.45:0.25

6. 如何估算钢架梁柱截面?

答:根据荷载与支座情况,钢梁的截面高度通常在跨度的1/20~1/50之间选择。翼缘宽度根据梁间侧向支撑的间距按l/b限值确定时,可回避钢梁的整体稳定的复杂计算。确定了截面高度和翼缘宽度后,其板件厚度可按规范中局部稳定的构造规定预估。

柱截面按长细比预估,通常50<λ<150,简单选择值在100附近。根据轴心受压、双向受弯或单向受弯的不同,可选择钢管或H型钢截面等。

7. 关于门式钢架的恒载?

答:压型钢板及保温层 0.25kN/m2

檩条 0.05kN/m2

悬挂设备 0.2kN/m2

8. 如果钢架截面是以强度控制而非挠度控制时,可以考虑使用高强钢材。

9. 钢构的除锈方式有哪些?

答:手动,适用于小型要求不高的构件,除锈不彻底

喷砂,适用于比较厚实的构件,除锈彻底

酸洗,适用于薄壁构件或不方便用喷砂方法除锈的构件或部位,除锈彻底

10. 拉条采用圆钢时直径不宜小于10mm(见《门式钢架规范》6.3.5条);檩托的常用厚度是8mm;隅称按设计确定(见《门式钢架规范》6.16条);屋面彩钢板厚度不宜小于0.4mm(见《门式钢架规范》6.6.2条)。

11. 各种截面形式檩条的区别及适用条件?

答:槽钢檩条,用料较大,不经济;

H型钢檩条,适用于大跨度(超过10m)的情况;

C型钢檩条,截面互换性大,应用普遍,用钢量省,制作安装方便

Z型钢檩条,在主平面x轴的刚度大,用作檩条时挠度小,用钢量省,制造安装方便。斜卷边Z型钢还可以折叠

堆放,占地少。当屋面坡度较大时候,这种檩条较常用;

格构式檩条,用于大跨度情况。

12. 如何估算檩条截面?

答:实腹式檩条的截面高度h,一般取跨度的1/35~1/50;桁架式檩条的截面高度h,一般取跨度的1/12~1/20。

13. 撑杆的作用及如何设置?

答:撑杆设置在檐檩和天窗缺口处边檩。因为该处檩条只是单边有拉条,如不设撑杆,檩条在平面外方向向一侧弯曲。
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