浅谈门式刚架结构设计中若干问题.pdfVIP

中壤土木工程学会-水．￡业分奈结构专业委员套五届二次会议论文纂2013 浅谈门式刚架结构设计中的若干问题 王跃磊 (天津市市政工程设计研究跷，300051) 淹墨舅该文盼砖门式捌架轻型钢娉薅房囊结构设谤孛遇到的诸多惩题，知蔫戴取植、藏萄选取、钢梁的 分段、山墙刚架计算模型等进行了探讨。 【关缝蠲】门式明架；抗风咎；鲷黎分段 l引言 门式刚架轻型钢结构房屋具有传力路径孵瞻、构件便于工厂化加工、自重轻、施工周期 短、造价低等诸多优点，目前在工业、商业及公共设施等工业与民用建筑中得到了广泛应用。 发展的过程中也出现了一些设计和施工上的问题，如雪压将隧面压垮、风荷载将屋面掀起、 结构挠度太大影响正常使用等等。该文就结构设计中经常遇到的问题进行了阐述。 2荷载取值 鼷面恒载是指屋面材料的自重，包括屋面板，支撑系统，檩条系统。一般支撑自重为 0．04 kSid-O．06kN艋，檩条自重也基本是这个数。对于屋面板，不同的屋面材料自重差 别比较大。比如100厚彩钢岩棉夹芯板，自重约0．24kN／m2，100厚彩钢夹聚苯乙烯保温板， 自重约0．12kN／f，轻质GRC保温板，自重约0．14kN／m2。很多设计入轻率的将屋面恒荷取 值为0．3kN／舻，有时会造成浪费，而有时则可能会埋下安全隐患。因此对于羼面恒荷，应针 对不同的屋面板材料计算出瑟面恒荷，且不威低于0。2磷／叠。 对于屋面活荷，《钢结构设计规范》(GB50017—2012)、《冷弯薄蹙型钢结构技术规范》 值为0．5kN／m2，但当构件的荷载面积大子60舻时可以乘折减系数0．6，即0．3kN／m2。门式刚 架符合此条粹时，活荷载可取为0．3磷／岔。美国、欧溅等翻家癀范规定，针对门式锈架轻 型钢结构房屋，设计时要考虑0．15-0．5N／m2的附加荷载，主要是考虑到超大风、超大雪 压或其缝原因造成的超载。墨前我国的规范中尚无此规定。因茈建议不应在鸯限的活旖载孛 挖潜，屋面活荷载的取值不应小于0．5kN／m2。 3钢材与刚架截面缒选取 一般情况下，当刚架跨度较小时，结构主要由强度控制，此时可选用较高强度等级的钢 材，较厚的翼缘，这样可以减夺构件截面高度，降低造徐，同时又熊满是结构戆安全性。僵 当刚架跨度较大时，结构往往由钢梁挠度控制，此时宜选用较薄的翼缘，较高的腹板，来达 到控制钢粱挠度的目的，同时又不至于使缝{奄应力比过小。融子钢材强发对挠度没有影响， 此时设计人应优先选用价格较低的钢材型号，以达到即安全又经济的目的。 在潢是强度、挠度等静同时，构传还应满足局部稳定的要求，霹翼缘应满足宽厚比，菔 板应满足高厚比。轻钢规程规定，翼缘宽厚比不应大于15、压衙万，腹板高厚比不应大于 25咄瑟历。 4钢梁的分段 很多设计入认为，应当将钢粱的拼接节点设在锶粱弯矩最小的位鐾，因为与型钢本身摆 ·35。 中国土木工程学会水工业分会结构专业委员会五届二次会议论文纂2013 比，拼接节点的质量更不易保证。但其实这只是一种一厢情愿的想法。因为作为超静定结构， 构件截面的变化(梁的分段位置不同，意味着梁截面也不同)会导致结构弯矩的变化。以一 榀跨度18m，柱高6m，柱距6Ⅲ的门式刚架为例，将钢梁分别分为一段、两段(1：1)、三段 (1：2：1)，在结构计算软件PKPM下的STS模块中进行计算，得到恒荷下的弯矩图，见图1、 图2、图3。 图1不分段梁恒荷下的弯矩 图2二分段梁(1：1)恒荷下的弯矩 图3三分段梁(1：2：1)恒荷下的弯矩 可见，钢梁不同的分段对结构弯矩有较大影响，且弯矩零点的位置也不同。由于弯矩零 点位置的不确定，设计人很难根据弯矩图确定钢梁的分段。 确定钢梁的分段，应当考虑以下因素。 加工方便。应尽可能设置少量的拼接节点，因为每个节点均有高强螺栓，而且还要有厚 的接头板，拼接接头越多，加工越繁琐。另外不能把梁分成单件具有复杂形状的构件，难以 加工，难以校正。 运输方便。梁的分段应满足运输的要求。公路运输一般要求构件不能太长，一般最长为 11、12米左右，否则车辆转弯困难，就需要用轮船或者火车运输了，费用会相应增加。同 时构件过长运输过程