文档介绍：单层轻型门式刚架结构设计要点
轻型门式刚架房屋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。
单层轻型门式刚架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。
在目前的工程实践中,门式刚架的梁、柱多采用焊接H形变截面构件,单跨刚架的梁柱节点采用刚接,多跨者大多刚接和铰接并用;柱脚可与基础刚接或铰接;围护结构多采用压型钢板;保温隔热材料多采用玻璃棉。
1. 单层轻型门式刚架结构的特点和设计中的注意事项
单层轻型门式刚架结构相对于钢筋混凝土结构具有以下特点:
(1)质量轻
围护结构采用压型金属板、玻璃棉及冷弯薄壁型钢等材料组成,屋面、墙面的质量都很轻。根据国内工程实例统计,单层轻型门式刚架房屋承重结构的用钢量一般为10~30kg/m2 ,在相同跨度和荷载情况下自重仅约为钢筋混凝土结构的1/20~1/30。由于结构质量轻,相应地基础可以做得较小,地基处理费用也较低。同时在相同地震烈度下结构的地震反应小。但当风荷载较大或房屋较高时,风荷载可能成为单层轻型门式刚架结构的控制荷载。
(2)工业化程度高,施工周期短
门式刚架结构的主要构件和配件多为工厂制作,质量易于保证,工地安装方便;除基础施工外,基本没有湿作业;构件之间的连接多采用高强度螺栓连接,安装迅速。
(3)综合经济效益高
门式刚架结构通常采用计算机辅助设计,设计周期短;原材料种类单一;构件采用先进自动化设备制造;运输方便等。所以门式刚架结构的工程周期短,资金回报快,投资效益相对较高。
(4)柱网布置比较灵活
传统钢筋混凝土结构形式由于受屋面板、墙板尺寸的限制,柱距多为6米,当采用12米柱距时,需设置托架及墙架柱。而门式刚架结构的围护体系采用金属压型板,所以柱网布置不受模数限制,柱距大小主要根据使用要求和用钢量最省的原则来确定。
设计中的注意事项
(1)由于门式刚架结构构件的抗弯刚度、抗扭刚度较小,结构的整体刚度较弱,因此设计时应考虑运输和安装过程中要采取的必要措施,防止构件发生弯曲和扭转变形。
(2)要重视支撑体系和隅撑的布置,重视屋面板、墙面板与构件的连接构造,使其能参与结构的整体工作。
(3)组成构件的杆件较薄,设计中应考虑对制作、安装、运输的要求。
(4)设计中应充分考虑锈蚀对结构构件截面削弱的影响。
(5)门式刚架的梁柱多采用变截面杆件,梁柱腹板在设计时考虑利用屈曲后的强度,所以塑性设计不再适用。
(6)设计中对轻型化带来的后果必须注意和正确处理,比如风力可使轻型屋面的荷载反向等。
2 结构形式和结构布置
结构形式
门式刚架的结构形式按跨度可分为单跨、双跨和多跨,按屋面坡脊数可分为单脊单坡、单脊双坡、多脊多坡。屋面坡度宜取1/20~1/8。单脊双坡多跨刚架,用于无桥式吊车的房屋时,当刚架柱不是特别