浅谈工业厂房设计中轻钢结构的应用.docVIP

精品论文 参考文献 浅谈工业厂房设计中轻钢结构的应用 大冶有色设计研究院有限公司 湖北省黄石市 435005 摘要：就目前来讲，对于轻钢结构设计制作尚未有正式规范；同时与国外相比，我国的轻钢结构设计制作尚有诸多不足。笔者通过本文对轻钢设计制作中的问题进行了分析与讨论，希望能对此有所帮助。 关键词：门式刚架；轻钢结构；厂房设计 在轻钢结构的设计制作中，由于国情不同，国外公司通常按照其国内规范设计，因而与我国市场会有某种程度的差异。针对这种情况，北京与上海分别出台了《门式刚架轻型钢结构房屋设计规程》（CECS102：98）和《上海轻型钢结构设计规程》（DBJ08-68-97），为我国轻钢结构市场的发展做出规范，并极大地推动了轻钢结构设计的发展。 一、门式刚架柱顶水平向位移限值 门式刚架柱顶水平位移限值在CECS102：98 的表3.4.2-1中和 DBJ08-68-97 的表4.4.3中可以查得，两表中所得的数值规范并不相同，但并无太大差异，与GBJ17-88的表3.3.5中的水平位移限值相比，门式刚架柱顶水平位移限值的规范数值相对较大，轻钢结构与普通钢结构的区别就在于此。普通的门式刚架并无较大的高度，同时有较小的屋面荷载，因此对于此数值的规范较为合理，大大削减了钢材用量。然而随着国内将轻钢结构应用到厂房建设中，屋面板重量有了大幅度的减少，越来越多的大吨位吊车厂房开始将轻钢结构应用到厂房的设计和建筑中。但是目前国内轻钢结构设计与制作尚不成熟，也未积累充足的数据资料，因此在大吨位吊车厂房的设计施工中，采用CECS102：98与DBJ08-68-97各自的表中所取柱顶位移水平限值会出现一些不适用的情况，需要我们从实际出发，充分考虑施工现场情况，进行合理改进和完善。按照规定，轻钢厂房高度通常为10～20m，可设20～30t的桥式吊车。例如1000 t以上压力机的厂房轨顶标准高度大于12 m，其高度约为15 m。参照相关规定，本厂房柱顶在吊车有驾驶室的情况下，其位移限值为H/240，计算后为62.5mm；在地面操纵吊车时，其位移限值分别为H/150 或者H/100，即100mm或者150 mm。厂房柱顶水平向的位移值不应太大，若数值过大，则会对吊车作业有较大影响，导致厂房在使用过程中发生较大震动，由于轻钢结构的厂房屋顶较轻，因此与普通钢结构厂房相比，轻钢结构厂房的柱顶位移限值相对较大。但在吊车厂房中，在制定柱顶位移限值时，应充分考虑柱高的影响，对柱高水平位移的绝对值进行合理控制，从而对厂房正常使用做出保障。 二、高强度螺栓的应用 很多工程技术人员谈及轻钢结构时，往往认为其采用的高强度螺栓不是承压型，就是摩擦型。在钢结构梁柱的施工作业中，当螺栓连接处因屋面荷载较大而承受较大的剪切力时，其合理有效办法就是采用承压型和摩擦型的高强度螺栓作为节点处的摩阻力载体。然而在轻钢结构厂房中，往往由于屋面荷载较小，因此柱、梁相接处并无太大的剪切力，因此螺栓主要承受的是在梁截面受弯状态下作用于螺栓轴向的拉力，而非剪切力。在下图1中，弯矩值在第1节点处是很小的数值，与弯矩0点近似相同。同时屋面荷载较小，剪力相应也很小。在均布荷作用影响下，第2节点处为跨中的最大弯矩。剪力近似为0。这个时候第1和第2节点所受剪力都比较小，因此并无必要采用承压型或者摩擦型的高强度螺栓，此时可选择较高强度的普通螺栓，将其紧固来承受剪力与拉力螺栓的受力大部分来自弯矩所产生的压力。CECS102：98与 DBJ08-68-97 两种规程及时对普通螺栓做出了8.8级螺栓抗剪、抗拉强度设计值的规定，并较好地国内轻钢结构的螺栓连接要求相适应。 图 1 连接节点位置示意图 第3节点处，以下图2的三种方法将梁端和柱顶相连，在使用条件与屋面荷载相同的情况下，方案（c）结构体对连接面施加的垂直剪力最大。对于普通的轻钢结构厂房来说，其结构体产生的实际垂直剪力往往由于悬挂荷载、活荷载和屋面自重的作用并不会有很大数值。以柱距8.0 m，跨度为30 m的工程为例，以方案（c）所示方法进行连接： 柱顶内力值为：N=65 Kn V=91 kN M=550 kNmiddot;M 通过计算，节点受弯时产生的拉力需用 16M22，8.8 级螺栓来承受，用 2 个普通螺栓承担 91kN 的垂直剪力即可。 图 2 梁、柱连接的三种不同方案 在国外的实际工程施工中，普通螺栓连接方法或与其近似的方法已被诸多公司采纳，如 Butler、ABC 等等。在国内，行业内的固有观念是高强度螺栓就