门式刚架轻型钢构造紧张指承重构造为单跨或多跨实腹门式刚架、具有轻型屋盖和轻型外墙、可以设置起重量不大于 20t 的 A1~A5 事情级别桥式吊车或 3t 悬挂式起重机的单层钢构造房屋。
在轻型门式刚架构造体系中,屋盖应采取压型钢板屋面板和冷弯薄壁型钢檩条,主刚架可采取变截面实腹刚架,外墙宜采取压型钢板墙板和冷弯薄壁型钢墙梁,也可以采取砌体外墙或底部为砌体、上部为轻质材料的外墙。主刚架斜梁下翼缘和刚架柱内翼缘的出平面稳定性,由与檩条或墙梁相连接的隅撑来担保。主刚架间的交叉支撑可采取角钢或张紧的圆钢。
单层门式刚架轻型房屋可采取隔热卷材做屋盖隔热和保温层,也可以采取带隔热层的板材作屋面门式刚架轻型房屋屋面坡度宜取 1/8~1/20,在雨水较多的地区宜取个中较大值。
门式刚架尺寸应符合下列规定:
(1)、门式刚架的跨度,应取横向刚架柱轴线间的间隔。
(2)、门式刚架的高度,应取地坪至柱轴线与斜梁轴线交点的高度。门式刚架的高度,应根据利用哀求的室内净高确定,设有吊车的厂房应根据轨顶标高和吊车净高哀求而定。
(3)、柱的轴线可取通过柱下端(较小端)中央的竖向轴线。工业建筑边柱的定位轴线宜取柱外皮。斜梁的轴线可取通过变截面梁段最小端中央与斜梁上表面平行的轴线。
(4)、门式刚架轻型房屋的建筑尺寸:其檐口高度,应取地坪至房屋外侧檩条下缘的高度;其最大高度,应取地坪至屋盖顶部檩条上缘的高度;其宽度,应取房屋侧墙墙梁外皮之间的间隔;其长度,应取两端山墙墙梁外皮之间的间隔。
(5)、门式刚架的跨度,单跨宜为 12~48m,以 3m 为模数。边柱的宽度不相等时,其外侧要对齐。
(6)、门式刚架的高度,宜为 4.5~9.0m,必要时可适当加大。当有桥式吊车时不宜大于 12m。
(7)、门式刚架的间距,即柱网轴线在纵向的间隔宜为 6m,也可采取 7.5m 或 9m,最大可用 12m。跨度较小时可用 4.5m。
(8)、挑檐长度可根据利用哀求确定,宜采取 0.5~1.2m,其上翼缘坡度宜与斜梁坡度相同。门式刚架的形式分为单跨双坡、双跨单坡、多跨双坡以及带挑檐和带毗屋的刚架等。多跨刚架中间柱与刚架斜梁的连接,可采取铰接。多跨刚架宜采取双坡或单坡屋盖,必要时也可采取由多个双坡单跨相连的多跨刚架形式。
单层轻型门式刚架构造是指以轻型焊接 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紧张承重骨架,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;采取聚苯乙烯泡沫塑料、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构造体系。
在目前的工程实践中,门式刚架的梁、柱多采取焊接 H 形变截面构件,单跨刚架的梁柱节点采取刚接,多跨则大多刚接和铰接并用;柱脚可与根本刚接或铰接;围护构造多采取压型钢板;保温隔热材料多采取玻璃棉。
2.设计要点
(1)由于门式刚架构造构件的抗弯刚度、抗扭刚度较小,构造的整体刚度较弱,因此设计时应考虑运输和安装过程中要采纳的必要方法,防止构件发生波折和扭转变形。
(2)要重视支撑体系和隅撑的支配,重视屋面板、墙面板与构件的连接布局,使其能参与构造的整体事情。
(3)组成构件的杆件较薄,设计中应考虑对制作、安装、运输的哀求。
(4)设计中应充分考虑锈蚀对构造构件截面削弱的影响。
(5)门式刚架的梁柱多采取变截面杆件,梁柱腹板在设计时考虑利用屈曲后的强度,以是塑性设计不再适用。
(6)设计中对轻型化带来的后果必须把稳和精确处理,比如风力可使轻型屋面的荷载反向等。
支撑构造设计要屋面支撑:
1) 门式刚架的屋面支撑应和系杆、斜梁构成几何不变的桁架体系。
2) 在房屋的每个温度区段或分期培植的区段中,应分别设置独立的空间稳定构造的支撑体系。
3) 柱距越大,吊车起重量越大且事情级别越高,支撑的刚度应越大。
4) 地震区的支撑应适当增加,并加强节点布局。
5) 屋面支撑一样平常采取交叉支撑形式,仅按轴心拉杆设计,不考虑压杆的事情。非地震区,考虑用圆钢截面作为支撑。此时由于圆钢末端设有分外的张紧装置,可以不掌握其长细比。地震区或风荷载较大时,一样平常用型钢截面作为支撑,支撑一样平常按长细比掌握,当荷载较大时,还应根据内力情形,验算材料强度。
6) 系杆一样平常按压杆设计,常用截面为圆管截面。
柱间支撑:
1) 厂房的每一开间每一柱列,都应设置柱间支撑,且边柱与中柱柱列应在同一开间内。
2) 有吊车时,柱间支撑应在牛腿高下分别设置上柱支撑和下柱支撑。
3) 当抗震设防烈度为 8 度或者有桥式吊车时,厂房单元两端开间宜设置上柱支撑。
4) 厂房各柱列的柱顶及屋脊的位置应设置通长的水平系杆。
5) 柱间支撑的形式紧张有十字形,人字形和门形等。十字形支撑传力直接,布局大略,用料节省,刚度较大,是运用较多的一种形式;人字形和门形紧张用于柱距较大或于建筑功能限定不能利用十字支撑的情形。
6) 十字形支撑的设计,一样平常仅按受拉杆件进行设计,不考虑压杆的事情。在支配时,其倾角一样平常按 35 度~55 度考虑。
7) 柱截面高度小于 800mm 时,一样平常多是沿着柱子中央线设置单片支撑。其截面形多为单角钢组成的 T 形或两槽钢组成的工字钢截面。有吊车时,一样平常用双片支撑。
8) 柱间支撑的截面大小可由打算确定,并验算其长细比,对荷载不大的情形,一样平常由长细比掌握。
9) 山墙风荷载由独立温度区段的所有柱间支撑承担,打算时,可按柱列求得,然后再均匀分配到每道柱间支撑,分层时,可分别求出。
10) 吊车的纵向制动力由下柱柱间支撑承担。可按《建筑构造荷载规范》GB50009-2012第 6.1.2 条第一款
11) 纵向地震浸染打算可按柱列法进行,打算按两个质点考虑。
12) 纵向地震浸染不与山墙风荷载和吊车的纵向制动力同时组合。
3.构造形式和构造支配
3.1 构造形式
门式刚架的构造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
别高且风荷载也不是很大时,依据“材料集中利用的原则”,中柱宜采取两端铰接的摇摆柱方案。门式
刚架的柱脚多按铰接设计,当用于工业厂房且有 5t 以上桥式吊车时,宜将柱脚设计成刚接。
3.2 构造支配
3.2.1 刚架的建筑尺寸和支配。
门式刚架的跨度宜为 12~48m,当柱宽度不等时,其外侧应对齐。高度应根据利用哀求的室内净高
确定,宜取 4.5~9m。纵向温度区段小于 300m,横向温度区段小于 150m(当有打算依据时,温度区段可适当放大)。
3.2.2 檩条和墙梁的支配
檩条间距的确定应综合考虑天窗、透风屋脊、采光带、屋面材料、檩条规格等成分按打算确定,一样平常应等间距支配,但在屋脊处应沿屋脊两侧各支配一道,在天沟附近支配一道。侧墙墙梁的支配应考虑门窗、挑檐、雨蓬等构件的设置和围护材料的哀求确定。
3.2.3 支撑和刚性系杆的支配
(1)在每个温度区段或分期培植的区段中,应分别设置能独立构成空间稳定构造的支撑体系。
(2)在设置柱间支撑的开间,应同时设置屋盖横向支撑,以构成几何不变体系。
(3)端部支撑宜设在温度区段端部的第一或第二个开间。柱间支撑的间距应根据房屋纵向受力情形及安装条件确定,一样平常取 30~45m,有吊车时不宜大于 60m。
(4)当房屋高度较大时,柱间支撑应分层设置;当房屋宽度大于 60m 时,内柱列宜适当设置支撑。
(5)当端部支撑设在端部第二个开间时,在第一个开间的相应位置应设置刚性系杆。
(6)在刚架的迁移转变处(边柱柱顶、屋脊及多跨刚架的中柱柱顶)应沿房屋全长设置刚性系杆。
(7)由支撑斜杆等组成的水平桁架,其直腹杆宜按刚性系杆考虑。
(8)刚性系杆可由檩条兼做,此时檩条应知足压弯构件的承载力和刚度哀求,当不知足时可在刚架斜梁间设置钢管、H 型钢或其他截面形式的杆件。
(9)当房屋内设有不小于 5t 的吊车时,柱间支撑宜用型钢;当房屋中不许可设置柱间支撑时,应设置纵向刚架。
4.荷载及荷载组合
4.1 永久荷载
永久荷载包括构造构件的自重和悬挂在构造上的非构造构件的重力荷载,如屋面、檩条、支撑、吊顶、墙面构件和刚架自重等。
4.2 可变荷载
可变荷载包括屋面活荷载(设计屋面板和檩条时应考虑施工和检修集中荷载,其标准值为 1kN)、屋面雪荷载和积灰荷载、吊车荷载、地震浸染、风荷载等。
4.3 荷载组合
荷载组合一样平常应屈服《建筑构造荷载设计规范》GB50009-2012的规定,针对门式刚架的特点,《门式刚架轻型房屋钢构造技能规范》GB51022-2015 给出下列组合原则:
(1)屋面均布活荷载不与雪荷载同时考虑,应取两者中较大值。
(2)积灰荷载应与雪荷载或屋面均布活荷载中的较大值同时考虑。
(3)施工或检修集中荷载不与屋面材料或檩条自重以外的其他荷载同时考虑。
(4)多台吊车的组合应符合《建筑构造荷载设计规范》的规定。
(5)当须要考虑地震浸染时,风荷载不与地震浸染同时考虑。
5.掌握指标
5.1 构件掌握指标
门式刚架构件验算最显著的特点是考虑腹板屈曲后强度,这样能充分发挥材料的性能。
强度应力比:大于上限为不敷,小于下限为过大。
稳定应力比:大于上限为不敷,小于下限为过大。
抗剪应力比:大于上限为不敷,小于下限为过大。
局部稳定:须要知足翼缘外伸 15 ,腹板在知足 250 的条件下取有效截面。受压杆件长细比:大于 180 为不知足
5.2 整体掌握指标
构造柱顶水平位移:按规范表格 3.3.1 规定的限值,无吊车大于 1/60 为不敷;有不带操作室吊车的厂房大于 1/180 为不敷;有带操作室吊车的厂房大于 1/400 为不敷。受弯构件的挠度与其跨度的比值:不应大于规范表格 3.3.2 规定的限值。由于柱顶位移和构件挠度产生的屋面坡度改变值,不应大于坡度设计值的 1/3。
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