門式剛架一般多采用變截面構件,當有吊車時,柱多采用等截面。常用的柱截面高度一般為300~700mm。
截面定義時考慮的原則有:
(1)翼緣必須滿足寬厚比要求,腹板滿足高厚比要求。對於腹板,當不滿足要求時,程式按考慮屈曲強度計算。所以說,截面翼緣滿足寬厚比,顯得很重要。
(2)截面選擇要考慮常用的板型,結合市場上常用的材料規格選擇比較好。對於翼緣,常選用的規格有180、200、220、250等。
(3)選擇截面還要考慮節點螺栓佈置的實際情況,滿足規範對於螺栓的容許距離要求。
(4)對於腹板截面,考慮的往往是製作問題,以及和翼緣截面厚度的協調問題。腹板的厚度一般以比翼緣的小些為宜,其高厚比用到150左右比較合適。這樣,製作中的變形也比較小,板件厚度不宜低於6mm,否則焊穿。
(5)常用的門式剛架翼緣截面一般為:180x8, 180x10, 200x8, 200x10, 220x10, 220x12, 240x10, 240x12, 250x10, 250x12, 260x12, 260x14, 270x12, 280x12, 300x12, 320x14等。
(6)常用的腹板截面一般為6mm和8mm厚。對6mm的其高度範圍一般為300~750mmzui最大可到900mm;對8mm厚的腹板高度範圍一般為300~900mm,最大可到1200mm。
二知識點:
梁的平面外計算長度通常情況下對於下翼緣取隅撐作為其側向支撐點,計算長度取隅撐之間的距離。對於上翼緣,一般也可以取有隅撐的檁條之間的距離。檁距1.5m,隅撐隔一個檁條佈置。所以,梁的平面外計算長度取3m。
柱的平面外長度取決於其平面外支點距離,本剛架在牛腿位置設定面外支撐。由於設定 了吊車,程式在此把柱分為2段,柱子平面外長度取各段柱實際長度即可。對於平面內計算長度,在通常情況下不需要修改。但有時平面內長度需要根據實際修改。當有夾層時,對於按框架設計的柱的平面內計算長度需要修改。
三知識點:
鉸接構造相對剛接來說,簡單很多,方便製作和安裝,有條件時宜儘量採用。採用的節點形式要保證結構形式為幾何不變體系。柱腳採用鉸接哈哈死剛接,當自重較輕時,柱高一般關係不大。柱底彎矩不太大,一般採用駐地為鉸接的形式;有吊車且吊車噸位較大時,採用剛接柱腳。多跨門架中柱,柱頂彎矩較小,常作為搖擺柱。
柱腳採用鉸接還是剛接還要看房屋的高度和風荷載的大小,當風荷載很大,即使沒有吊車,也宜設成剛接柱腳,以控制側移。
鉸接與否還應結合土質情況。剛接柱腳由於存在彎矩,基礎尺寸會較大,使綜合造價上升。
對於門式剛架來說,典型的恆載有:○1屋面恆荷載,用程式的【梁間荷載】佈置。○2當有吊車時,對於吊車梁及吊車軌道的自重,用【節點恆載】實現。○3對於牆面系統的自重,在有需要時,用【節點恆載】實現。
屋面恆載計算:
0.8mm厚壓型鋼板
100mm保溫棉 0.2kN/m2
0.6mm厚壓型鋼板
檁條 0.1kN/m2
合計 0.3kN/m2
四知識點:
門式剛架結構與一般廠房結構不同,其高度一般都不大,但是其跨度和長度都比較大,這類房屋的風荷載體形係數有自己的特點,必須按《門規》中規定執行。
五知識點:
(1)多臺吊車組合時的吊車荷載折減係數
當有多臺吊車時,吊車荷載應 按《建築結構荷載規範》表5.2.2乘以多臺吊車的荷載折減係數。
(2)門式剛架樑按壓彎構件驗算平面內穩定性
實腹式門式剛架斜梁當坡度較小時,可不進行平面內的穩定計算,僅按壓彎構件計算強度和平面外穩定性。但當斜梁坡度較大時,斜梁軸梁軸力較大,平面內穩定不能忽略,此時應勾選“鋼樑還要按壓彎構件驗算平面內穩定性”。
(3)搖擺柱設計內力放大係數
如果考慮兩端鉸接的搖擺柱非理想鉸接的不利影響。可修改“搖擺柱設計內力放大係數”,在強度和穩定性設計時,將柱的軸力設計值乘以該放大係數進行計算。
(4)單層廠房排架柱計算長度折減係數
當採用《鋼結構設計規範》設計時,對於下端剛性固定的階形柱(如沒有橋式吊車的門式剛架),可以按《鋼結構設計規範》表5.3.4考慮在排架平面內的計算長度折減係數。
(5)鋼柱計算長度係數計算方法
只在按《鋼結構設計規範》線剛度比計算柱平面內計算長度係數時考慮此引數,有側移或無側移框架應按《鋼結構設計規範》的有關規定確定。當按《門式剛架輕型房屋鋼結構技術規程》計算時,與此引數無關。
在進行門式剛架截面最佳化時,應注意以下問題:
(1)最佳化結構型別應選取“輕型門式剛架”,這對這種輕型門式剛架的特定,程式採用了相應的最佳化搜尋方法,同時能保證一跨中多段變截面梁截面高度的連續性。
(2)STS可以最佳化的門式剛架截面型別有:焊接工字形截面,H型鋼截面。對於其他截面型別,不能採用門式剛架方式最佳化。
(3)截面最佳化時按照分組截面為最佳化物件(預設為建模輸入的同一標準截面構件為一組),一個分組有最不利的構件控制,所以當收禮狀態差異很大的構件應採用不同的截面分組。
(4)結構建模時,不允許存在加腋截面,應採用分段變截面輸入。
(5)在建模時可以定義梁、柱的平面內計算長度係數。在最佳化計算時,程式可以採用定義的梁平面內計算長度係數,但不採用定義的柱平面內計算長度係數,應為當程式調整構件截面尺寸時,柱平面內計算長度係數時變化的。
六知識點:
STS 的門式剛架三維設計實際上採用的是三維建模,二維計算的設計方法,即透過立面編輯的方式建立門式剛架、支撐系統的三維模型,透過吊車平面佈置的方法自動生成各榀剛架的吊車荷載;透過屋面、牆面佈置建立維護構件的三維模型。自動完成主剛架、柱間支撐、屋面支撐的內力分析和構件設計,以及屋面檁條、牆面牆梁的最佳化和計算。
七知識點:
工字形截面構件腹板的受剪板幅,當腹板高度變化不超過60mm/m時可考慮屈曲強度。
八知識點:
門式鋼架設計常見問題
1. 鋼柱、鋼樑的平面外計算長度怎麼取?
答:a. 平面外計算長度程式預設值為杆件實際長度,平面外的計算長度應該取平面外有效支撐之間的間距,通常需要根據平面外支撐佈置情況修改。(見《STS使用者手冊》) b. 見《鋼結構設計手冊》(第三版)460頁9.8.3節
c. 見《鋼結構設計手冊》(第三版)435頁,437頁相關內容
2. 是否可以改變鋼架工字型截面翼緣的厚度?
答:可以。見《門式鋼架規範》4.1.3條
3. 關於STS中的錯誤資訊:“梁高厚比超限”的解決方法?
答:網友認為該錯誤資訊出現是因為鋼架的楔率>60mm/m造成的,本人卻無法驗證該說法。但是增加腹板厚度確實可以解決該問題。見《門式鋼架規範》6.1.1-6條,《鋼結構規範》
4.3節
4. 高強螺栓可以塗油漆嗎?
答:不可以。油漆會使接觸面的摩擦係數降低。
5. 如何確定鋼架樑的分段比例?
答:可根據彎矩包絡圖確定。一般單跨取0.3:0.7或0.4:0.6,多跨可取0.3:0.45:0.25
6. 如何估算鋼架樑柱截面?
答:根據荷載與支座情況,鋼樑的截面高度通常在跨度的1/20~1/50之間選擇。翼緣寬度根據梁間側向支撐的間距按l/b限值確定時,可迴避鋼樑的整體穩定的複雜計算。確定了截面高度和翼緣寬度後,其板件厚度可按規範中區域性穩定的構造規定預估。
柱截面按長細比預估,通常50<λ<150,簡單選擇值在100附近。根據軸心受壓、雙向受彎或單向受彎的不同,可選擇鋼管或H型鋼截面等。
7. 關於門式鋼架的恆載?
答:壓型鋼板及保溫層 0.25kN/m2
檁條 0.05kN/m2
懸掛裝置 0.2kN/m2
8. 如果鋼架截面是以強度控制而非撓度控制時,可以考慮使用高強鋼材。
9. 鋼構的除鏽方式有哪些?
答:手動,適用於小型要求不高的構件,除鏽不徹底
噴砂,適用於比較厚實的構件,除鏽徹底
酸洗,適用於薄壁構件或不方便用噴砂方法除鏽的構件或部位,除鏽徹底
10. 拉條採用圓鋼時直徑不宜小於10mm(見《門式鋼架規範》6.3.5條);檁託的常用厚度是8mm;隅稱按設計確定(見《門式鋼架規範》6.16條);屋面彩鋼板厚度不宜小於0.4mm(見《門式鋼架規範》6.6.2條)。
11. 各種截面形式檁條的區別及適用條件?
答:槽鋼檁條,用料較大,不經濟;
H型鋼檁條,適用於大跨度(超過10m)的情況;
C型鋼檁條,截面互換性大,應用普遍,用鋼量省,製作安裝方便
Z型鋼檁條,在主平面x軸的剛度大,用作檁條時撓度小,用鋼量省,製造安裝方便。斜卷邊Z型鋼還可以摺疊
堆放,佔地少。當屋面坡度較大時候,這種檁條較常用;
格構式檁條,用於大跨度情況。
12. 如何估算檁條截面?
答:實腹式檁條的截面高度h,一般取跨度的1/35~1/50;桁架式檁條的截面高度h,一般取跨度的1/12~1/20。
13. 撐杆的作用及如何設定?
答:撐杆設定在簷檁和天窗缺口處邊檁。因為該處檁條只是單邊有拉條,如不設撐杆,檁條在平面外方向向一側彎曲。