探析轻钢结构设计中若干问题

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1、探析轻钢结构设计中若干问题　　摘要：轻钢结构自身重量轻，基础的竖向荷载相对小，具有施工工期短、抗震性能好等特点，轻型房屋钢结构我国已经进行了广泛的应用，技术上取得了长足的进步，但是值得研究和需要提高的方面还有很多。只有充分理解轻钢结构设计的概念，才能设计出更为经济合理，而且安全可靠地轻钢结构。本文根据笔者工作实践，对轻钢结构的特点以及轻钢结构刚度及稳定设计、基础设计、支撑体系、檩条的计算分析以及节点连接等问题进行了探讨。关键词：轻钢结构设计问题中图分类号：TU392文献标识码：A轻钢结构是指由钢材所组成主要构造的结构，其材质主要为钢材，安装方式为焊接或螺栓连

2、接等。轻钢结构具有施工工期短、抗震性能好等特点，因此得到了广泛的应用和推广。但是目前国内专业的轻钢设计相对还少，在进行轻钢的结构设计过程中，很多设计人员往往沿用传统的钢结构概念，这样虽然保证了安全，但是造成了很大浪费，增加了建设投资。在轻型钢结构建筑的结构设计过程中如何把轻钢结构设计得更轻更安全，是设计人员所要考虑和探讨的问题。轻钢结构的建筑物相对于其他结构来说，主要有以下一些特点。1、轻钢结构的特点71.1、轻钢结构适应了建筑的工业化生产需求轻钢结构具有很多砖混结构和钢筋混凝土结构、框架结构等所不具有的优点。相对于砖混结构、钢筋混凝土结构等传统结构形式来说

3、，轻钢结构具有轻便、精确、快速、成行方便等优点。轻钢结构的这些优点，适应了建筑的工业化生产需求，在建筑建设过程的运输、施工以及安装等过程中显得尤为方便。轻钢结构建筑物施工工期短、造价低、施工不受外界天气等影响，保证了工程工期和成本等要求。1.2、轻钢结构施工工期短轻钢结构的所有构件，都可以通过工厂现场制作为成品，然后运输到施工现场直接进行拼接施工。这个特点同钢筋混凝土的结构相比，可以将建设工期缩短一半。因为缩短了施工周期，就能完全可以能够提前使用，这样对于投资来说也带来了极大的效益。同时，轻钢结构的夹心使用聚苯乙烯泡沫，而单板上采取加保温被的措施，所以在保温

4、、隔热与隔音等方面具有明显优势。1.3、轻钢结构抗震性能好7轻钢结构由于材质的原因，是一种柔性极大的结构，且相对于钢筋混凝土结构来说自重较轻，具有较大的柔韧性，因而能够极其有效的降低地震的影响，是一种极利于抗震的结构，适应于在地震频繁的地区使用。但也正是由于其材质的原因，轻钢结构的防火性能差，发生火灾时极易被破坏，因此在设计过程中，要注意提高其消防等级。2刚度及稳定设计2.1刚度设计有重级及多层框架的工作厂房的变形监控，《钢结构设计规范》中做了具体的要求。《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》对普通单层结构做出了明确的规定。适用性问题是结构变形所涵盖的问题，相对

5、于安全性其考虑的并不深。笔者认为，单层钢结构厂房的变形在设计是可以放宽标准，变形控制的建筑中，放宽变形容许条件可以降低经济成本。通过比较已经建成的轻钢结构厂房，在檐口的高度小于9m的单层厂房，强度条件是唯一考虑的因素，刚度变形不在考虑范围。这种做法同美国标准一致。2.2稳定设计在设计时，屋面梁柱外翼缘和上翼缘由檩条约束，但是轻钢结构屋面相对质量轻，内力的方向容易被风载荷改变，由此柱内翼缘和梁下翼缘都有受到压力的可能，此时，可通过设置隅撑来解决，下翼缘的整体稳定有隅撑连接下翼缘与檩条，行成侧向约束解决。设计采用Z型和C7型檩条时，搭接连续性檩条，此时的连续梁的

6、计算模式相对简支梁为模式效果更好一些。此时简支梁模式相对连续梁模式刚度小，稳定性也不如连续梁。美国钢结构图纸和技术中，他们的连续梁中反弯点之间的长度作为计算稳定的自由长度。此种方法比我国采用的自由长度小，稳定性也相对较好。3基础设计轻钢结构结构自身重量轻，基础的竖向荷载相对小，在钢结构的设计中基础大小的控制因素往往是水平载荷。工业厂房的偏心值在规范中并没有明确的给出，基础底面在偏心荷载作用下反力不均匀，会影响厂房的使用，同时也可能使基础发生倾斜。研究表明对基底土压力的分布做一下限制合理：基柱要承担一般吊车载荷的情况下，Pmin≥0，地基与基底底面没有出现脱离

7、，在此条件下，偏心距的最大值为b/6；柱基在没有吊车载荷而仅仅有风载荷的条件下，地基和基础底面可以不完全接触，接触部分长度和基础长度比值大于0.75，此时，还应该验证底板受拉一边的抗弯强度。为了满足上述要求，我们可以增加基础压重，使用偏心基础、增加埋深等措施。4支撑体系、檩条的计算分析7张紧的圆钢组成的柔性支撑的支撑体系，一般用于没有吊车的情况下。我们通常采用的是花篮螺栓，缺点是相对于圆钢支撑端部用螺母张紧的做法成本低，优点是能有有效减少有支撑松弛造成的影响。规范中指出，在檩条的下翼缘在风吸力组合作用下受压的条件下，拉条适当布置在檩条的上、下翼缘附近。目前具

8、有争论的在于，规范中没有给出对拉条位置具体的设置方法