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轻型门式刚架设计

时间:2022-09-30 12:55:36 机电一体化毕业论文 我要投稿
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轻型门式刚架设计

  摘要:与其它结构形式相比,轻型门式刚架具有施工迅速、物廉价美、维护方便以及扩建灵活等特点,其在建筑工程中的应用也十分广泛,因而在当前建筑市场中,占据着主要地位。文章阐述了轻型门式刚架特点,并分析了其设计要点。

  关键词:轻型 门式刚架 设计 结构

  轻型门式刚架结构最早在我国出现于上世纪80年代,通过几十年的发展,轻型门式刚架结构在我国的应用十分普遍,尤其在轻型厂房、仓库以及大型体育馆、展览馆等等。

  1.轻型门式刚架概述

  随着我国经济的飞速发展以及现代化进程的不断推进,轻钢建筑工程应运而生并在轻型的厂房、仓库、展览厅、体育馆及加层建筑、活动房屋等工程中得到了广泛应用,轻型门式刚架房屋结构凭借其质轻价廉,安装维修方便等特点迅速在建筑市场中占据了主要地位。轻型门式刚架结构多是由等截面或变截面的轻型焊接H形钢、冷弯薄壁型钢或等截面的热轧H形钢等构成的,而墙梁多采用槽形或Z形冷弯薄壁型钢,以压型钢板、铝板等压型金属板做墙面及屋面等维护结构,并采用聚苯乙烯泡沫塑料、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。独特的结构决定了其不同于钢筋混凝土结构,总的来讲,主要有以下几方面的特点:

  1)质轻价廉

  一方面轻型门式钢架结构所采用的材料吨位轻质型材料:屋面及墙面等维护结构采用压型金属板,保温材料采用玻璃棉,钢结构则较多采用了轻型薄壁钢等材料。另一方面轻型门式钢架结构钢用量较少,一般为0-30kg/m2,与钢筋混凝土结构相比仅为其相同荷载和跨度情况下钢结构用量的5%左右。鉴于轻型门式钢架结构结构总体质量较轻,相应的基础也可以做得较小,地基处理费用也较低。

  2)施工周期短,综合经济效益高

  门式刚架结构中的构件一般是工厂直接制作,其质量能够有所保证,而且在施工中,安装非常方便,而且构件之间的相互连接多为螺栓连接,安装相当迅速。而且在门式刚架结构的设计中,大多采用计算机辅助设计,自动化程度高,而且运输非常方便,综合经济效益非常高。

  3)柱网布置比较灵活

  传统钢筋混凝土结构形式由于受屋面板、墙板尺寸的限制,其柱网布置受到约束,而门式刚架结构的围护体系采用金属压型板,所以柱网布置不受模数限制,柱距大小主要根据使用要求和用钢量最省的原则来确定。

  2.轻型门式刚结构设计分析

  2.1钢梁设计

  钢梁的设计,必须把握节点的设计,在梁的长度超过14m,必须设置刚性节点,其位置的设定必须根据刚架的力矩图来确定,一般位于弯矩最小处。一般在跨度的l/4至l/3之间,设置刚节点,充分保证钢料断面高度能够降低。一般而言,钢粱的高度受到钢结构应力图和钢材料梁挠度的影响,所以设计中,保证应力系数≤l,在梁挠度设计中,当无吊顶与悬挂物时,挠度控制在l/180L之内,当有吊顶时,挠度控制在l/240L之内,特殊情况如有悬挂起重机时,挠度控制在l/400L之内。门式钢架结构的构件,一般情况下抗弯刚度以及抗扭刚度不高,其整体刚性比较弱,所以在实际的设计中,必须充分考虑运输以及安装过程中的相关保护措施。

  2.2荷载及荷载组合

  1)永久荷载

  所谓永久荷载,必须考虑结构构件的自身重量,不仅如此,还要考虑悬挂在构件上的荷载,包括屋面荷载、吊顶荷载以及墙面构件等的荷载。

  2)可变荷载

  可变荷载也就是几个方面的荷载,如当设计屋面以及檩条时考虑的施工以及检修过程中的荷载,即屋面活荷载,还有地震荷载、风荷载以及积雪荷载等等。

  3)荷载组合

  荷载组合是门式刚架结构设计中必须考虑的,在设计过程中必须遵循《建筑结构荷载设计规范》相关规定,荷载组合设计中,必须遵循以下基本组合原则:a.屋面均布活荷载以及雪荷载都必须考虑时,设计荷载应取两者之间的最大值。c.雪荷载和积灰荷载都应该考虑,取各自最大值的叠加值为设计值。c.施工检修的集中荷载、屋面材料以及檩条自重以外的荷载不能同时考虑。d.在建筑设计考虑地震等级时,可不考虑风荷载。

  2.3结构布置

  1) 刚架的建筑尺寸和布置

  一般而言,刚架跨度不能超过36m,也不宜小于9m,当柱的宽度并不统一时,遵循外侧对齐原则,其高度由是室内净高来控制,宜取4.5-9m。门式刚架的间距必须考虑刚架跨度、荷载条件及使用要求相关因素,设计中,一般间距为6m、7.5m、9m。在温度区的设计中,纵向温度区段不宜超过300m,横向温度区段不宜超过150m。

  2)檩条的布置

  在檩条间距的设计中,必须把天窗、通风屋脊、采光带、屋面材料、檩条规格等方面考虑进去,通过合理的计算,确定其间距,并采取等间距布置形式,在屋脊处应沿屋脊两侧各布置一道,在天沟附近布置一道。

  2)支撑和刚性系杆的布置

  不同的温度区段,应设置独立的支撑体系,设置支撑时,不仅设置纵向支撑,而且必要情况下,同时设置屋盖横向支撑,这样便可形成几何不变体系,达到稳定状态。在第一个或者是第二个开间处,设置端部支撑。一般而言,柱间支撑的间距设计值为30-45m,特殊情况如有吊车时,设计值控制在60m之内。房屋的高度超过一定范围时,柱间支撑必须分层进行设置,如果房屋的宽度超过60m。如果是在第二个开间处设置端部支撑,必须在第一个开间处设置刚性系杆。一般情况下,刚性系杆可由檩条兼做,但是檩条的承载力以及刚度应满足相关要求。

  3.结语

  与钢筋混凝土结构相比,轻型门式刚架结构有着十分显著的特点,因此其应用十分广泛。在设计中必须充分把握结构的的整体性,加强荷载的核算,把握各个环节,才能达到理想的设计效果。

  参考文献:

  [1]李莉.浅谈轻型门式刚架的设计[J].科技创新导报,2009, (8) :24―25.

  [2]李丙辰,赵巍.浅谈轻型门式刚架的设计与施工[J].中小企业管理与科技,2009,(3):234―234.

  [3]赖东林.浅谈轻型门式刚架结构设计[J].广东科技,2007,(5):92―94.

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