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1、轻型钢结构厂房的设计与研究 【摘要】随着我国建筑行业的进步，钢结构的厂房开始增多，其中，轻型钢结构厂房成为了设计的一大选择。本文将从以下几个方面来分析轻型钢结构厂房设计的相关问题，以提高我国钢结构厂房设计的水平。 【关键词】轻型；钢结构；厂房；设计；研究 中图分类号：TU291文献标识码：A 1、前言 目前，我国钢结构厂房数量开始上升，尤其轻钢结构厂房，日益得到人们的认可。轻钢结构厂房如果没有进行科学的设计，就不能够具有很好的使用效果。因此，对轻钢结构厂房的设计方法进行分析和研究是非常有必要的。 2、轻型钢结构概念、结构特点 、轻型钢结构概念 通常情况下，
2、轻型钢结构指的是以热轧H型钢、焊接H型钢、高频焊接型钢、冷弯薄壁型钢、薄壁钢管和焊接薄钢板变截面梁、柱等构成的结构。与普通钢结构有很大区别。普通钢结构通常是由组合柱、钢屋架和大吨位的吊车梁等组成，比较适用于荷载或者是吊车起重量较大的结构。伴随着我国产业结构的调整，普通的钢结构不断减少，但轻型的钢结构在逐渐增加。 、轻型钢结构的特点 轻型钢结构的特点包括以下内容： 经济指标好，节省投资，用钢量少，结构自重轻。其中单层轻钢的仓库用钢量是16～30k/m3，低于同条件下钢筋混凝土结构用钢量，还能减少大量的水泥、木材等其他的建筑材料的使用量，同时轻型钢结构能大大降低自身重力
3、，节省建设资金。 一般情况下，无需打桩，工期短，投资少。由于轻型钢结构厂房自重轻，且工艺荷载小，通常情况下只用柱下的天然地基基础就可满足承载的要求。因此，可大大缩短建设的周期。 同时轻钢结构具有普通钢结构抗震性能好的优点。钢材是延性材料，所以抗震性能好。另外大部分的钢结构杆件都在工厂制造加工，检测手段完善，且加工质量有保障。 结构布置灵活，可满足不同功能的要求。 3、轻型钢结构厂房的设计实例 、工程概况 某厂房总建筑面积19600m2,长144m,宽(34×4)m,为四跨双坡对称门式结构。主跨为34m,檐高8m,厂内无吊车。屋面活载为/m2,恒载/m2,基本风
4、压/m2,基本雪压/m2,墙面恒载/m2。该工程以焊接H型钢及圆钢管作为主要承力构件,外围护为彩色压型复合钢板,梁与梁及梁与柱之间采用高强螺栓连接,主刚架为工厂加工,焊缝为二级焊缝,其他均为三级。 、柱网布置及结构立面 刚架间距对于主结构的用钢量影响很大。当柱距增大时,主结构所用钢量减少,但屋面及墙面所用钢量会随之增加,综合考虑这两方面因素及施工的便利性,最后取柱间距为8m。门式刚架轻钢结构不设伸缩缝的要求为纵向温度区段不大于300m,横向温度区段不大于150m,因此无须设置分割缝。屋面采用轻质材料的彩板代替传统笨重的预制钢筋混凝土屋面板,并采用轻型彩板墙,使结构轻型
5、化,简洁美观。刚架立面如图1所示。 由于跨度大,梁上弯矩值较大,对钢材强度要求较高,故采用Q345钢材,与Q235钢材相比节省15%～20%。 、内力计算及设计 根据现行GB50092XX建筑荷载规范对恒载、活载及风载进行取值;根据CECS102∶XX门式刚架轻型房屋钢结构技术规程及GB500172XX钢结构设计规范等规范对门式刚架进行参数控制及计算。 变形控制 该工程轻型钢结构门式刚架采用轻型墙板作为围护结构,由于不设吊车,柱顶的水平位移与柱高的限值为L/60;门式刚架仅支承压型钢板屋面和冷弯薄壁型钢檩条,容许挠度限值为L/180。主要构件长细比限值为18
6、0。 柱设计 根据边柱的内力包络图,选择边柱为焊接楔形H型柱。由于檐口较高,边柱的平面外应力过不去,在不影响使用功能的前提下,在柱上加设两道隅撑,解决了仅靠调大柱子截面方法来满足平面外应力的问题,节省了大量的钢材。 由于中柱太高且无平面外支撑,平面外稳定很难满足,变大柱子截面很不经济。所以选择了各个方向受力都比较均匀的圆管柱。 梁设计 门式刚架构件当截面变化率大于60mm/m时,按不考虑截面抗剪屈曲后的强度来控制截面的高厚比;当由于这个条件出现不满足高厚比时,可以通过以下任一种方式来进行调整: 调整截面高度变化,使截面高度变化率尽量满足不大于60mm的要求;
7、 加大腹板厚度,满足程序不考虑屈曲后强度对腹板高厚比限值的要求; 设置横向加劲肋。 该工程在第一跨和第二跨之间由于梁的楔形变化率太大,假如将腹板加厚或是调整变化率则很不经济,因此采用在腹板上加横向加劲肋的方法;另外因为跨度较大,梁的挠度变形较大,假如只考虑在挠度变形的条件下进行设计,强度得不到充分利用,最后选择在每跨的中间起拱的方法,既解决梁的挠度变形过大,又节省了材料。 屋面檩条设计 采用冷弯带直角卷边Z型钢,规格为Z180×70×20×镀锌连续檩条。这样每延米较简支檩条节省钢量左右,支座有弯矩起到调幅作用,同时也防
