钢结构设计的难点分析与探讨.pdfVIP

第九届全国现代结构工程学术研讨会 钢结构设计的难点分析与探讨 钱起潮 天津市建筑设计院，天津市300074 提要：从设计角度出发，针对目前钢结构设计中经常出现并忽视的几个问题，阐述了设计人应该注意的事项及解决方法， 内容从容易忽视的节点设计到组合梁的使用，以供在类似工程设计中参考． 关键词：支撑，抗风柱柱脚，锚板，钢梁一混凝土柱，组合梁 一、轻钢厂房的支撑设计 轻钢厂房的支撑设计是重要环节，一般无吊车门刚厂房均采用柔性支撑，也就是是带张紧装置的十字 交叉圆钢支撑，许多设计人认为支撑当然是越大越好，所以很多人不论厂房高度，迎风面大小一律采用大 直径圆钢，甚至屋面支撑也都一律采用同一直径的大圆钢。以为这样安全。其实圆钢支撑可不是越大越好。 是满足受力要求够用最好。因为圆钢必须张紧才可以起到支撑的作用。大的圆钢本身比小直径圆钢难张紧。 我看过的很多厂房圆钢较大，在安装施工时是直的。等过几个月验收时，季节一变，就发现明显有变形， 呈曲线形状。轻钢厂房平面外的稳定完全是依靠支撑和系杆，这么重要的构件如果有问题将成为工程隐患。 所以柔性支撑应该通过计算，够用即可。而不是越大越好。 轻钢厂房的抗风柱柱脚设计 抗风柱柱脚设计规范手册写的是柱脚是按照刚接和铰接设计均可。但是实际设计中具体怎么使用，何 时采用铰接柱脚，什么情况采用刚接柱脚呢?这首先要分析力的传递途径，山墙风力传递是通过山墙传至 刚架，然后经过屋面桁架到柱间支撑最后传至基础。天津钢管集团有限公司焊管基地工程的厂房宽度达93 米，檐口高度为13．9米。屋脊最高处接近19米。厂房山墙很宽而且比较高，山墙的迎风面风力很大。这 时屋面与刚架的纵向变形较大。经过比较分析，决定柱脚采用刚接设计，因为这样可以有效减小传至屋面 的风力并减少变形，尽管基础增大，但对于刚架的整体稳定，减小纵向变形是有利的。所以当厂房山墙很 宽而且比较高时，建议抗风柱采用刚接柱脚。 三、锚板的节点设计 随着钢结构工程的增多，越来越多的工程会遇到钢梁与砼结构相交的节点设计问题。一般钢梁与砼结 构相交节点大多如图1所示： 工业建筑2009增刊 第九届全国现代结构工程学术研讨会 钢梁与混凝土构件连接做珐示意 图1 锚筋通过塞焊与锚板相连，钢梁与节点板又通过10．9级高强螺栓相连传递剪力，在计算中按规范的公 式计算并不难，但有一点需注意，每个锚筋从微观上讲受力是不同的。靠近钢梁腹板一列的锚筋受力 即 应力水平 高于远离钢梁腹板一列相应位置上的锚筋的应力水平。这点比较类似于钢结构工程中常见的焊 缝和螺栓受力中的纽扣效应 边缘大，中间小 。现在有些工程锚板过薄，我见过一工程施工图，20m跨 的轻板屋顶，钢桁架梁与砼柱相交处的锚板仅8姗厚，这样刚度的锚板如何保证锚筋均匀受力，实在是工 程的隐患。有鉴于此，保证锚板厚度，提高锚板刚度，使不同位置的锚筋均匀受力，充分发挥每一根锚筋 的锚固力的确非常重要。这也体现了规范强节点，强锚固的原则。 四、钢梁与混凝土柱相交的节点设计 混凝土柱屋面采用钢梁的厂房做法由于造价低，现在在很多工程中采用。但是现行规范对这种做法很 少涉及，在不同受力状态下其工作性能是有很大区别的，其节点连接大家都普遍倾向于铰接，但是这种节 点怎样设计才更合理更贴近工程实际呢?实际设计中我见过很多设计方法，主要做法见下图： 2H20一 ．r!h—l箜螫亘塑鋈 砼柱l 图C 图2 工业建筑2009增刊 第九届全国现代结构工程学术研讨会 这种设计斜梁为等截面梁，在节点处传来的水平力是很大的，其大小一算即知。造成柱顶部剪力大， 规范是不考虑锚栓抗剪的，自重力不够时要加抗剪件。那么高的柱子，进行二次灌浆太难了。这在实际