工程案例
業(yè)務(wù)范圍
門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程
發(fā)布時間:2014-08-05
1. 形式和尺寸 單層,單跨或多跨,雙坡、單坡或多坡,常用屋面坡度小于10°屋面應(yīng)為壓型鋼板(夾心板很少用),外墻除壓型板外也可用砌體跨度宜為9~36m(不是限定),國內(nèi)最大72m;
高度一般不超過12m,不應(yīng)大于18m;柱距應(yīng)與跨度匹配,常用6、7.5、9m常用截面尺寸:單跨:加腋端高L/30左右,高寬比6.5以內(nèi),加腋長度(0.15~0.25)L;跨中高(1/50~1/60)L;工形截面高寬比2~5;多跨:中柱加腋端L/25左右,加腋長度(1/45~1/55)L;
單元運輸長度≤12m.溫度區(qū)間:縱向不大于300m,橫向不大于150m橫向為門式剛架(含搖擺柱),縱向設(shè)柱間支撐剛架構(gòu)件腹板寬厚比允許不超過250,常用150左右剛架為變截面構(gòu)件,單元間采用高強度螺栓端板連接次結(jié)構(gòu)包括檁條、墻梁、面板、墻架等
2. 適用范圍
1)吊車起重量不大于20t的輕中級(A1~A5)橋式吊車或3t懸掛式起重機(有需要并采取可靠技術(shù)措施時允許不大于5t)。
2)不適用于有強烈侵蝕性介質(zhì)的環(huán)境。
3)多層以鋼材制作為主的結(jié)構(gòu),是主要的建筑結(jié)構(gòu)類型之一。鋼材的特點是強度高、自重輕、剛度大,故用于建造大跨度和超高、超重型的建筑物特別適宜;材料勻質(zhì)性和各向同性好,屬理想彈性體,最符合一般工程力學(xué)的基本假定;材料塑性、韌性好,可有較大變形,能很好地承受動力荷載;建筑工期短;其工業(yè)化程度高,可進行機械化程度高的專業(yè)化生產(chǎn);加工精度高、效率高、密閉性好,故可用于建造氣罐、油罐和變壓器等。
鋼結(jié)構(gòu)房屋的頂層采用了門式剛架及其屋時者,該部分的設(shè)計可參照本規(guī)程,但應(yīng)作整體分析,并作抗震計算。
4)關(guān)于排架的應(yīng)用。
1)鋼梁與砼柱宜采用鉸接;
2)結(jié)構(gòu)應(yīng)作整體分析;
3)柱頂位移和橫梁撓度應(yīng)按GB50017
3.調(diào)整結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)設(shè)計使用年限為50年時,重要性系數(shù)取1.0;
為25年時,重要性系數(shù)取不小于0.95,但宜慎用。
3.結(jié)構(gòu)抗震驗算規(guī)定
1)因自重輕,低矮型,國外報導(dǎo)這種房屋抗震性能相當好。GB50011規(guī)定,單層鋼結(jié)構(gòu)廠房的規(guī)定,“不適用于單層輕型鋼結(jié)構(gòu)廠房”。
2)地震對單層鋼結(jié)構(gòu)廠房有時控制有時不控制,試設(shè)計表明,跨高比大于3.5時一般不控制。地震不控制時寬厚比可按《門規(guī)》,地震控制時翼緣和柱長細比應(yīng)適當減小,斜梁檐口部位和柱的翼緣寬厚比應(yīng)特別注意,本規(guī)程對不同烈度時的要求未作具體規(guī)定。
3)試設(shè)計表明,無吊車時橫向和縱向框架7度可不作抗震驗算,但有吊車時,和無吊車8度時,一律應(yīng)作抗震驗算。
4)橫向剛架和縱向框架應(yīng)分別進行抗震計算
5)抗震計算宜采用底部剪力法;反應(yīng)譜計算時阻尼比取0.05;
6)大跨度結(jié)構(gòu)應(yīng)按規(guī)定考慮豎向地震作用。
7) 當有局部多于一層并與門式剛架相連接的附屬房屋時,應(yīng)按有關(guān)規(guī)范進行抗震驗算(重型樓蓋尤其應(yīng)重視);
8)當設(shè)計由抗震控制時,應(yīng)采取相應(yīng)的抗震構(gòu)造措施。構(gòu)件之間應(yīng)盡量采用螺栓連接;斜梁下翼緣與剛架柱連接處的腋部宜加強,承載力宜留有余地;該處附近翼緣受壓區(qū)的寬厚比應(yīng)適當減;柱間支撐的連接是關(guān)鍵部位,角鋼連接要考慮單面連接和凈截面對承載力影響,按高于支撐屈服承載力設(shè)計;柱腳錨栓充分考慮抗剪和抗拔要求等。
4.調(diào)整鋼材設(shè)計指標
1)承重結(jié)構(gòu)原則上應(yīng)采用Q235B級或Q345B級以上鋼材制作。
受靜荷載的次要構(gòu)件,允許用Q345A.(Q235A和Q345A都不做沖擊韌性試驗, B級規(guī)定做常溫(20℃) 沖擊,C級規(guī)定做0℃沖擊,D級規(guī)定做-20℃沖擊)
2)Q345鋼材16mm以下的,由315 N/mm2改為310N/mm2.
3)高強度螺栓連接應(yīng)為摩擦型,承壓型很少用。
5.屋面活荷載標準值由0.3kN/m2提高到0.5kN/m2,荷載面積>60m2的構(gòu)件取0.3 kN/m2.兩級荷載的必要性。
6.補充檁條風荷載體型系數(shù)規(guī)定
1)低矮型和非低矮型房屋風荷載的劃分和適用條件
2)低矮型房屋風荷載的特點
3)兩套荷載不能混用
4)《門規(guī)》采用MBMA規(guī)定得到荷載規(guī)范組支持
5)對檁條受風面積小于10m2風荷載的體型系數(shù)作了補充。
例如,角部檁條受風面積A>10m2時為-1.4, A<1m2時為-2.9.墻面風載對受風面積不敏感。
6)風荷載改用50年一遇,基本風壓調(diào)整系數(shù)由1.1改為1.05.
7)風荷載附錄簡介,封閉式房屋,部分封閉式房屋,敞開式房屋
7.調(diào)整結(jié)構(gòu)剛度指標
1)剛架柱頂位移限值,無吊車且采用輕型鋼墻板時由1/50改為1/60,有橋式吊車且有駕駛室時由1/240改為1/400,有橋式吊車由地面操作時仍取1/180.
2)斜梁豎向撓度表3.4.2-2注1有誤,應(yīng)采用GB50018如下規(guī)定:“對單跨山形門式剛架,L系一側(cè)斜梁的坡面長度”,而不是構(gòu)件跨度。此外,由于柱頂位移和構(gòu)件撓度產(chǎn)生的屋面坡度改變值,不應(yīng)大于坡度設(shè)計值的1/3. 3) 跨度大于30m的斜梁宜起拱。
4)表3.4.2-2應(yīng)為剛架柱頂位移(計算值)的限值。
8. 支撐布置要求
1)圓鋼支撐僅能用于無吊車廠房,直徑應(yīng)由計算確定,考慮凈截面要求,不得小于10mm.圓鋼支撐與構(gòu)件腹板的連接處,t≤5mm時應(yīng)腹板補強。宜采用專用楔形連接件,宜設(shè)置花蘭螺絲。
2)有5t及以上吊車時,柱間支撐應(yīng)采用型鋼支撐。
3)有15t以上吊車時,應(yīng)設(shè)置屋蓋縱向支撐和增加吊車梁的側(cè)向剛度。
4)無吊車時柱間支撐間距不大于30~45米,應(yīng)與屋蓋橫向支撐位于同一開間。
5)建筑物寬度大于60米時,在內(nèi)柱宜適當設(shè)置柱間支撐。(在外柱支撐相應(yīng)位置設(shè)置)。內(nèi)柱不能設(shè)置交叉支撐時,可改用角撐或縱向剛架。
6)有吊車時,下柱支撐設(shè)在溫度區(qū)間中部或三分點處,端部不設(shè)。
7)保證房屋縱向剛度的措施。
9. 剛架構(gòu)件計算主要規(guī)定1)彈性設(shè)計,不能考慮塑性。
2)板件最大寬厚比,翼緣為15/ ,腹板250/
3)通常改變腹板高度,不改變翼緣。
4)剛架的穩(wěn)定歸結(jié)為楔形柱的穩(wěn)定,注意計處公式特點,搖擺柱和柱腳連接對計算長度的影響。
5)腹板受彎時的有效寬度計算,受剪時的屈后強度計算方法和加勁肋設(shè)置。
6)剛架柱的平面外穩(wěn)定計算。
7)斜梁平面內(nèi)只計算強度,不計算穩(wěn)定。平面外穩(wěn)定歸結(jié)為下翼緣的隅撐設(shè)置。
8)考慮屈后抗剪強度時,變截面構(gòu)件楔率應(yīng)小于60mm/m.
9)無吊車時柱腳鉸接,下部最小寬度200mm,注意抗剪計算。有橋吊時柱腳剛接,宜用等截面柱。
10. 檁條計算
1)受力特點,風吸力使下翼緣受壓,上翼緣為彈性嵌固。
2)截面有冷彎C形和Z形,高頻電焊H型鋼;構(gòu)件有簡支、搭接連續(xù)、懸臂式幾種。
3)檁條的作用和設(shè)置,Z形檁時的設(shè)置特點。
4)簡支檁條不同情況的幾種計算方法:
1)搭接板可考慮面板約束;5)浮動式面板不考慮面板約束,3)有可靠檁間支撐可僅計算強度。
6)附錄E的計算特點。
算例勘誤:P.113,末行①應(yīng)為②。
P.115,第1行,公式根號中的“+”應(yīng)為“-”。
7)搭接連續(xù)柃條的計算建議,搭接長度達到跨度10%時,可基本滿足均勻連續(xù)梁模式;支座處基本上具有雙柃承載力,因連接松動可考慮支座彎矩降低10%;風吸力作用下可僅計算跨中反彎點間的梁段穩(wěn)定。
8)懸臂式檁條隔跨布置,懸臂端部設(shè)鉸接段,彎矩可比簡支減少一半,僅有計算建議。
11.隅撐計算規(guī)定
1)用隅撐代替通長系桿,減小受壓翼緣側(cè)向自由長度。
2)僅在斜梁下翼緣和柱內(nèi)翼緣翼緣受壓區(qū)布置。
3)斜梁下翼緣與剛架柱內(nèi)側(cè)相交處為關(guān)鍵點,此點附近應(yīng)確保設(shè)置隅撐。
4)在斜梁下翼緣受壓區(qū)均應(yīng)設(shè)置隅撐,其間距不應(yīng)大于相應(yīng)受壓翼緣寬度的16 倍。沿柱高應(yīng)適當設(shè)置。
5)業(yè)主不愿設(shè)隅撐時,應(yīng)采取保證剛架穩(wěn)定的其它可靠措施,如設(shè)置剛性撐桿或加大截面等。
6)隅撐允許單面設(shè)置,但承載力應(yīng)符合下式要求。
7)隅撐軸力N按下式計算,A為斜梁被支撐翼緣的截面面積。
12.柱腳錨栓抗拔抗剪設(shè)計
1)存在只重視上部結(jié)構(gòu),不重視錨栓設(shè)計現(xiàn)象。
2)錨栓上拔力計算應(yīng)計入柱間支撐產(chǎn)生拉力的豎向量。
3)柱腳錨栓不宜用于承受柱腳底部的水平剪力。
4)柱肢抗剪鍵的設(shè)置。
5)日本柱腳設(shè)計規(guī)定13.工形截面構(gòu)件T形連接單面焊
1)補充了單面焊的規(guī)定,列入附錄。
2)單面焊的應(yīng)用條件和適用范圍:在設(shè)備和其它技術(shù)條件具備時才能采用。僅可用于承受靜荷載和間接動荷載、非露天和無強腐蝕性介質(zhì)的結(jié)構(gòu)構(gòu)件。底板的連接、柱與牛腿的連接、梁端板的連接、吊車梁及支承局部懸掛荷載的吊架等,不得采用單面焊。單面焊適用于腹板厚度不大于8mm的板件,經(jīng)工藝評定合格后方可采用。
3)業(yè)界對單面焊的看法
14.高強度螺栓端板連接的設(shè)計規(guī)定
1)端板優(yōu)點安裝方便。超過設(shè)計承載力時為半剛性連接。不建議用普通拼接形式代替。
2)厚度計算公式簡述。
3)端板的三種布置形式。
4)外伸式和齊平式,后者是半剛性連接。
5)當端板連接只受軸力和彎矩,或剪力小于其實際抗滑移承載力(此時抗滑移系數(shù)取0.3)時,表面可不作專門處理。
6)端板連接不得采用普通螺栓代替高強度螺栓。
7) 端板厚度應(yīng)由計算確定,但不小于16mm.
8)端板連接抗彎計算的中和軸位置。
9)構(gòu)件與端板的連接焊縫。
計算疲勞的對接焊縫,受拉橫向焊縫應(yīng)為一級;
不要計算疲勞的結(jié)構(gòu)中,對接焊縫受拉不應(yīng)低于二級。
角焊縫只能達到三級,不能要求一或二級;
要驗算疲勞的對接焊縫,只能規(guī)定外觀質(zhì)量符合二級。
15.搖擺柱設(shè)計
1)在構(gòu)造上通常采用圓管,也有采用H型鋼的。
2)搖擺柱為負剛度,在多跨廠房不宜連續(xù)三根以上。
3)不應(yīng)用于支承托架或托梁。不宜設(shè)置牛腿支承吊車。
4)設(shè)計軸力應(yīng)適當增大,考慮端部嵌固引起的次應(yīng)力。
16.刪除結(jié)構(gòu)構(gòu)件制作的具體規(guī)定參見《門式剛架輕型房屋鋼構(gòu)件》JG144-2002.
17.補充結(jié)構(gòu)工程安裝允許偏差表8.2.7《支承面地腳螺栓允許偏差》,8.2.8《剛架柱安裝允許偏差》,8.2.9《剛架斜梁安裝允許偏差》,8.2.10《吊車梁安裝允許偏差》,8.2.11《壓型鋼板安裝允許偏差》。主要參考GB50205-2002. 18.與施工有關(guān)的幾個問題
1)剛架在施工中應(yīng)及時安裝支撐,嚴格執(zhí)行規(guī)定的安裝順序,必要時應(yīng)增設(shè)臨時支撐,并用纜風繩充分固定(強制性規(guī)定)。
2)柱腳底板下面的每根錨栓,應(yīng)設(shè)置調(diào)整螺母,校準后進行二次灌漿。底板上要留注漿孔。
3)壓型鋼板搭接長度范圍,可根據(jù)屋面坡度和所用膠條情況確定。宜采用丁基橡膠膠條。面板與檁條和面板與墻梁連接的最大釘距不得大于300.房屋端部風吸力較大,屋面板端頭搭接的釘距應(yīng)適當減小。
4)在房屋的檐口、角部等部位,應(yīng)設(shè)置具有良好密封性能和外觀的泛水板或包邊板。
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