文档介绍：浅谈门式刚架轻型钢结构的设计
摘要:笔者基于近年来的工程实践,对门式刚架轻型钢结构的设计与应用进行了分析与探讨,以供业界参考。
关键词:门式刚架轻型钢结构;设计
门式刚架是典型的轻型钢结构,它具有刚度,还应注意考虑屋面排水要求(屋面坡度不应小于5%),防止屋面板长度过长引起的渗漏问题以及房屋通风采光问题。
通常的经济用钢跨度和刚架间距,是仅从总用钢量最少的角度来讨论的。无桥式吊车和悬挂吊车时,刚架的经济跨度约为21m~24m,大于36m就不经济了;当有桥式吊车时,其经济跨度大概在30m~34m之间。有桥式吊车时的经济跨度反而大于无桥式吊车时的经济跨度,主要是因为吊车梁的用钢量在主结构(刚架与吊车梁)中所占比重随刚架跨度增加而减少。门式刚架的间距通常采用6m,,9m,12m等,大跨度刚架宜采用大间距,~5为宜。无桥式吊车时,~9m为宜,有桥式吊车或较大的悬挂荷载的单层门式刚架,刚架间距以6m~。
三、材料选择
(1)钢材选用:一般认为,当计算所需梁柱截面由强度控制时,可优先选用较高强度等级的钢材。但当结构由变形或稳定控制时,则应优先选用较低强度等级的钢材。《规程》规定,门式刚架、吊车梁和焊接的檩条、墙粱等构件宜采用Q235一B或Q345一A及以上等级的钢。实际上,当Q235附加冷弯试验合格的保证及核算碳当量满足要求后,可以用于不承受低温环境和动荷载较大的结构。
(2)焊接材料选用:设计者一般只需根据母材的种类选择与其匹配的相同等级焊条或焊丝、焊剂即可,无需给出具体的牌号。但直接承受动力荷载的焊接连接或重要的厚板焊接宜选用低氢型焊条,如E4315、E4316、E5015、E5016等。
(3)螺栓选用:对于钢结构主材的连接,一般采用高强度螺栓()。应该注意,设计中仅指定螺栓的性能等级和连接材料的摩擦系数即可。承压型或摩擦型只是抗剪连接的两种形式,大六角头或扭剪型高强度螺栓都可以用于这两种连接,不能混淆两个概念。
四、跨度与柱距的选择
门式刚架的跨度宜采用9-36m,~9m,当有桥式吊车时不宜大于12m,门式刚架的柱距宜采用6~9m。笔者认为规范中门式刚架跨度和柱距的规定是从经济的角度来考虑的。相关资料显示,一般情况下,当柱高、荷载一定时,适当加大跨度,刚架的用钢量增加不太明显,但节省空间,基础造价低,综合效益较为可观。相关资料显示,当檐高6m、,荷载情况完全一致下,跨度在18~30m之间的刚架单位用钢量(Q235一B)为18~28kg/m2,当跨度在21~48m之间的刚架单位用钢量为25~40kg/m2,当檐高为12m、跨度超过48m时宜采用多跨刚架(中间设置摇摆柱),其用钢量较单跨刚架节约18%左右,因此设计门式刚架时应根据具体要求选择较为经济的跨度,不宜盲目追求大跨度。刚架的间距与刚架的跨度、屋面荷载、檩条形式等因素有关,当刚架跨度较小时,选用较大的间距,会增加檩条的用钢量是不经济的。随着柱距的增大,刚架的用钢量是逐渐下降的,但当柱距增大到一定数值后,刚架用钢量随着柱距的增大下降的幅度较为平缓,而其他如檩条、吊车