輕鋼結(jié)構(gòu)在工業(yè)廠房設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

1、<p>　　輕鋼結(jié)構(gòu)在工業(yè)廠房設(shè)計(jì)中的應(yīng)用</p><p>　　摘要：就目前來講，對(duì)于輕鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)制作尚未有正式規(guī)范；同時(shí)與國外相比，我國的輕鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)制作尚有諸多不足。筆者通過本文對(duì)輕鋼設(shè)計(jì)制作中的問題進(jìn)行了分析與討論，希望能對(duì)此有所幫助。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：門式剛架；輕鋼結(jié)構(gòu)；廠房設(shè)計(jì) </p><p>　　Abstract: at pre

2、sent, for the light steel structure design has no formal specification; at the same time, compared with foreign countries, China's production of light steel structure design there are many defects. Through this artic

3、le to the light steel design problems are analyzed and discussed, hoping to help in this regard. </p><p>　　Keywords: portal frame light steel structure; plant design; </p><p>　　中圖分類號(hào)：TU392.5文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)

4、碼：A文章編號(hào)：2095-2104(2013) </p><p>　　在輕鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)制作中，由于國情不同，國外公司通常按照其國內(nèi)規(guī)范設(shè)計(jì)，因而與我國市場(chǎng)會(huì)有某種程度的差異。針對(duì)這種情況，北京與上海分別出臺(tái)了《門式剛架輕型鋼結(jié)構(gòu)房屋設(shè)計(jì)規(guī)程》（CECS102：98）和《上海輕型鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)程》(DBJ08-68-97)，為我國輕鋼結(jié)構(gòu)市場(chǎng)的發(fā)展做出規(guī)范，并極大地推動(dòng)了輕鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的發(fā)展。 </p>

5、<p>　　一、門式剛架柱頂水平向位移限值 </p><p>　　門式剛架柱頂水平位移限值在CECS102:98 的表3.4.2-1中和 DBJ08-68-97 的表4.4.3中可以查得，兩表中所得的數(shù)值規(guī)范并不相同，但并無太大差異，與GBJ17-88的表3.3.5中的水平位移限值相比，門式剛架柱頂水平位移限值的規(guī)范數(shù)值相對(duì)較大，輕鋼結(jié)構(gòu)與普通鋼結(jié)構(gòu)的區(qū)別就在于此。普通的門式剛架并無較大的高度，同時(shí)有較

6、小的屋面荷載，因此對(duì)于此數(shù)值的規(guī)范較為合理，大大削減了鋼材用量。然而隨著國內(nèi)將輕鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用到廠房建設(shè)中，屋面板重量有了大幅度的減少，越來越多的大噸位吊車廠房開始將輕鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用到廠房的設(shè)計(jì)和建筑中。但是目前國內(nèi)輕鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與制作尚不成熟，也未積累充足的數(shù)據(jù)資料，因此在大噸位吊車廠房的設(shè)計(jì)施工中，采用CECS102:98與DBJ08-68-97各自的表中所取柱頂位移水平限值會(huì)出現(xiàn)一些不適用的情況，需要我們從實(shí)際出發(fā)，充分考慮施工現(xiàn)場(chǎng)情況，進(jìn)

7、行合理改進(jìn)和完善。按照規(guī)定，輕鋼廠房高度通常為10～20m，可設(shè)20～30t的橋式吊車。例如1000 t以上壓力機(jī)的廠房軌頂標(biāo)準(zhǔn)高度大于12 m，其高度約為15 m。參照相關(guān)規(guī)定，本廠房柱頂在吊車有駕駛室的情況下，其位移</p><p>　　二、高強(qiáng)度螺栓的應(yīng)用 </p><p>　　很多工程技術(shù)人員談及輕鋼結(jié)構(gòu)時(shí)，往往認(rèn)為其采用的高強(qiáng)度螺栓不是承壓型，就是摩擦型。在鋼結(jié)構(gòu)梁柱的施工作業(yè)中

8、，當(dāng)螺栓連接處因屋面荷載較大而承受較大的剪切力時(shí)，其合理有效辦法就是采用承壓型和摩擦型的高強(qiáng)度螺栓作為節(jié)點(diǎn)處的摩阻力載體。然而在輕鋼結(jié)構(gòu)廠房中，往往由于屋面荷載較小，因此柱、梁相接處并無太大的剪切力，因此螺栓主要承受的是在梁截面受彎狀態(tài)下作用于螺栓軸向的拉力，而非剪切力。在下圖1中，彎矩值在第1節(jié)點(diǎn)處是很小的數(shù)值，與彎矩0點(diǎn)近似相同。同時(shí)屋面荷載較小，剪力相應(yīng)也很小。在均布荷作用影響下，第2節(jié)點(diǎn)處為跨中的最大彎矩。剪力近似為0。這個(gè)時(shí)候

9、第1和第2節(jié)點(diǎn)所受剪力都比較小，因此并無必要采用承壓型或者摩擦型的高強(qiáng)度螺栓，此時(shí)可選擇較高強(qiáng)度的普通螺栓，將其緊固來承受剪力與拉力螺栓的受力大部分來自彎矩所產(chǎn)生的壓力。CECS102:98與 DBJ08-68-97 兩種規(guī)程及時(shí)對(duì)普通螺栓做出了8.8級(jí)螺栓抗剪、抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值的規(guī)定，并較好地國內(nèi)輕鋼結(jié)構(gòu)的螺栓連接要求相適應(yīng)。 </p><p>　　圖 1 連接節(jié)點(diǎn)位置示意圖 </p><p&

10、gt;　　第3節(jié)點(diǎn)處，以下圖2的三種方法將梁端和柱頂相連，在使用條件與屋面荷載相同的情況下，方案（c）結(jié)構(gòu)體對(duì)連接面施加的垂直剪力最大。對(duì)于普通的輕鋼結(jié)構(gòu)廠房來說，其結(jié)構(gòu)體產(chǎn)生的實(shí)際垂直剪力往往由于懸掛荷載、活荷載和屋面自重的作用并不會(huì)有很大數(shù)值。以柱距8.0 m，跨度為30 m的工程為例，以方案（c）所示方法進(jìn)行連接： </p><p>　　柱頂內(nèi)力值為：N=65 Kn </p><p>

11、;<b>　　V=91 kN </b></p><p>　　M=550 kN·M </p><p>　　通過計(jì)算，節(jié)點(diǎn)受彎時(shí)產(chǎn)生的拉力需用 16M22，8.8 級(jí)螺栓來承受，用 2 個(gè)普通螺栓承擔(dān) 91kN 的垂直剪力即可。 </p><p>　　圖 2 梁、柱連接的三種不同方案 </p><p>　　在國外的

12、實(shí)際工程施工中，普通螺栓連接方法或與其近似的方法已被諸多公司采納，如 Butler、ABC 等等。在國內(nèi)，行業(yè)內(nèi)的固有觀念是高強(qiáng)度螺栓就是承壓型和摩擦型，并著重考慮摩擦系數(shù)和張緊力，而對(duì)輕型屋面下彎矩所產(chǎn)生的主要作用力，而非以連接處產(chǎn)生的垂直剪力為主的情況有所忽視。在 CECS102:98 與 DBJ08-68-97 兩種規(guī)程中對(duì)此作出的相關(guān)規(guī)定，提供了輕鋼結(jié)構(gòu)連接計(jì)算的依據(jù)，為輕鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作帶來很大便利。 </p>&

13、lt;p><b>　　三、節(jié)點(diǎn)構(gòu)造 </b></p><p>　　在單層剛架廠房設(shè)計(jì)中，往往對(duì)基礎(chǔ)與柱子連接處設(shè)計(jì)為鉸接方式，橫梁與柱子則設(shè)計(jì)為剛接方式。但是由于客觀因素的多變性，設(shè)計(jì)方案與實(shí)際施工狀況會(huì)有一定程度的不符。以吊車廠房或多層剛架廠房屋面梁與上柱的連接為例，其上柱截面高度通常比梁端截面要小。施工方雖然按照固接結(jié)算標(biāo)準(zhǔn)對(duì)連接節(jié)點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，并采用了高強(qiáng)度螺栓，但是柱頂截面高度遠(yuǎn)

14、遠(yuǎn)小于梁端截面，其剛度的差異很大，柱子由于較小的剛度不能有效對(duì)梁產(chǎn)生嵌固作用，因此就達(dá)不到設(shè)計(jì)要求的剛性，連接節(jié)點(diǎn)看似固接，同時(shí)又傾向于鉸接的狀態(tài)，這必然導(dǎo)致增大梁的撓度，實(shí)際跨中彎矩值也隨之增大，進(jìn)而極大影響了結(jié)構(gòu)體的承載能力和正常工作狀態(tài)，甚至?xí)?duì)剛架結(jié)構(gòu)的幾何不可變性產(chǎn)生影響。這實(shí)際上是設(shè)計(jì)剛架結(jié)構(gòu)整體受力狀態(tài)時(shí)出現(xiàn)的誤差。因此，必須保證柱子剛度，進(jìn)而有效對(duì)柱頂處梁端施以嵌固作用。 </p><p><

15、;b>　　四、結(jié)語 </b></p><p>　　以上是關(guān)于鋼結(jié)構(gòu)廠房設(shè)計(jì)的幾點(diǎn)思考，筆者對(duì)輕鋼結(jié)構(gòu)施工過程中的一些問題展開探討，提出了自己的看法，希望能對(duì)提高施工技術(shù)有所幫助。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn)： </b></p><p>　　[1]高喜艷.廠房設(shè)計(jì)中輕鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用[J].商品與質(zhì)量:建筑與發(fā)展,201