輕鋼結構在工業(yè)廠房設計中的應用

1、<p>　　輕鋼結構在工業(yè)廠房設計中的應用</p><p>　　摘要：就目前來講，對于輕鋼結構設計制作尚未有正式規(guī)范；同時與國外相比，我國的輕鋼結構設計制作尚有諸多不足。筆者通過本文對輕鋼設計制作中的問題進行了分析與討論，希望能對此有所幫助。 </p><p>　　關鍵詞：門式剛架；輕鋼結構；廠房設計 </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：TU392.5文獻標識

4、碼：A文章編號：2095-2104(2013) </p><p>　　在輕鋼結構的設計制作中，由于國情不同，國外公司通常按照其國內(nèi)規(guī)范設計，因而與我國市場會有某種程度的差異。針對這種情況，北京與上海分別出臺了《門式剛架輕型鋼結構房屋設計規(guī)程》（CECS102：98）和《上海輕型鋼結構設計規(guī)程》(DBJ08-68-97)，為我國輕鋼結構市場的發(fā)展做出規(guī)范，并極大地推動了輕鋼結構設計的發(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)值相對較大，輕鋼結構與普通鋼結構的區(qū)別就在于此。普通的門式剛架并無較大的高度，同時有較

6、小的屋面荷載，因此對于此數(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)將輕鋼結構應用到廠房建設中，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構應用到廠房的設計和建筑中。但是目前國內(nèi)輕鋼結構設計與制作尚不成熟，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計施工中，采用CECS102:98與DBJ08-68-97各自的表中所取柱頂位移水平限值會出現(xiàn)一些不適用的情況，需要我們從實際出發(fā)，充分考慮施工現(xiàn)場情況，進

7、行合理改進和完善。按照規(guī)定，輕鋼廠房高度通常為10～20m，可設20～30t的橋式吊車。例如1000 t以上壓力機的廠房軌頂標準高度大于12 m，其高度約為15 m。參照相關規(guī)定，本廠房柱頂在吊車有駕駛室的情況下，其位移</p><p>　　二、高強度螺栓的應用 </p><p>　　很多工程技術人員談及輕鋼結構時，往往認為其采用的高強度螺栓不是承壓型，就是摩擦型。在鋼結構梁柱的施工作業(yè)中

8、，當螺栓連接處因屋面荷載較大而承受較大的剪切力時，其合理有效辦法就是采用承壓型和摩擦型的高強度螺栓作為節(jié)點處的摩阻力載體。然而在輕鋼結構廠房中，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)點處是很小的數(shù)值，與彎矩0點近似相同。同時屋面荷載較小，剪力相應也很小。在均布荷作用影響下，第2節(jié)點處為跨中的最大彎矩。剪力近似為0。這個時候

9、第1和第2節(jié)點所受剪力都比較小，因此并無必要采用承壓型或者摩擦型的高強度螺栓，此時可選擇較高強度的普通螺栓，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)程及時對普通螺栓做出了8.8級螺栓抗剪、抗拉強度設計值的規(guī)定，并較好地國內(nèi)輕鋼結構的螺栓連接要求相適應。 </p><p>　　圖 1 連接節(jié)點位置示意圖 </p><p&

10、gt;　　第3節(jié)點處，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）結構體對連接面施加的垂直剪力最大。對于普通的輕鋼結構廠房來說，其結構體產(chǎn)生的實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>　　通過計算，節(jié)點受彎時產(chǎn)生的拉力需用 16M22，8.8 級螺栓來承受，用 2 個普通螺栓承擔 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)程中對此作出的相關規(guī)定，提供了輕鋼結構連接計算的依據(jù)，為輕鋼結構設計工作帶來很大便利。 </p>&

13、lt;p><b>　　三、節(jié)點構造 </b></p><p>　　在單層剛架廠房設計中，往往對基礎與柱子連接處設計為鉸接方式，橫梁與柱子則設計為剛接方式。但是由于客觀因素的多變性，設計方案與實際施工狀況會有一定程度的不符。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算標準對連接節(jié)點進行設計，并采用了高強度螺栓，但是柱頂截面高度遠

14、遠小于梁端截面，其剛度的差異很大，柱子由于較小的剛度不能有效對梁產(chǎn)生嵌固作用，因此就達不到設計要求的剛性，連接節(jié)點看似固接，同時又傾向于鉸接的狀態(tài)，這必然導致增大梁的撓度，實際跨中彎矩值也隨之增大，進而極大影響了結構體的承載能力和正常工作狀態(tài)，甚至會對剛架結構的幾何不可變性產(chǎn)生影響。這實際上是設計剛架結構整體受力狀態(tài)時出現(xiàn)的誤差。因此，必須保證柱子剛度，進而有效對柱頂處梁端施以嵌固作用。 </p><p><

15、;b>　　四、結語 </b></p><p>　　以上是關于鋼結構廠房設計的幾點思考，筆者對輕鋼結構施工過程中的一些問題展開探討，提出了自己的看法，希望能對提高施工技術有所幫助。 </p><p><b>　　參考文獻： </b></p><p>　　[1]高喜艷.廠房設計中輕鋼結構的應用[J].商品與質(zhì)量:建筑與發(fā)展,201