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鋼結(jié)構(gòu)方案如何選擇,才能減少用鋼量?

閱讀:38發(fā)布時(shí)間:2021-7-6

一、建筑物長(zhǎng)與寬的選擇

一般來說,在布置柱網(wǎng)時(shí)應(yīng)遵循長(zhǎng)度大于寬度的原則,能減輕剛架用鋼量,同時(shí)也能減少柱間支撐的風(fēng)荷載,從而降低支撐系統(tǒng)的用鋼量。

例1:建筑物尺寸為60×50m,則在布置廠房時(shí)應(yīng)將60m作為長(zhǎng)度方向,50m作為跨度方向,即:60(L)×50(W),而不是50(L)×60(W)。



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二、柱距選擇

技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較表明,標(biāo)準(zhǔn)荷載作用下的柱是8~9m,超過9m時(shí),屋面檁條與墻架體系的用鋼量增加太多,綜合造價(jià)并不經(jīng)濟(jì)。這里標(biāo)準(zhǔn)荷載是指:屋面活載0.3KN/m2,基本風(fēng)壓0.5KN/m2,當(dāng)荷載更大時(shí),經(jīng)濟(jì)柱距應(yīng)相應(yīng)減少。對(duì)于帶有10噸以上行車的廠房,經(jīng)濟(jì)術(shù)距應(yīng)該是6~7m。

在布置柱距時(shí),如需采用不等柱距時(shí),應(yīng)盡量將端跨距布置得比中間跨小,這是由于端跨風(fēng)荷載要比中間跨大,另外在采用連續(xù)檁條設(shè)計(jì)時(shí),端跨的撓度及跨中彎距總是比其他跨要大。采用較小的端跨能使屋面檁條設(shè)計(jì)更方便節(jié)省。


例1:建筑物長(zhǎng)度 = 70m

經(jīng)濟(jì)柱距可?。?@7 + 7@8 + 1@7 或者 1@8 + 6@9 + 1@8

例2:建筑物長(zhǎng)度 = 130m,行車10噸

經(jīng)濟(jì)柱距可?。?1@5.5 + 17@7 +1@5.5 或者 20@6.5

三、合理跨度的確定

不同的生產(chǎn)工藝流程和使用功能在很大程度上決定著廠房跨度,有的業(yè)主甚至要求輕鋼生產(chǎn)廠家根據(jù)自己的使用功能,確定較為經(jīng)濟(jì)的跨度。在盡可能滿足生產(chǎn)工藝和使用功能上,應(yīng)根據(jù)房屋的高度確定合理的跨度。一般情況下,當(dāng)柱高、荷載一定時(shí),適當(dāng)加大跨度,剛架的用鋼量增加不太明顯,但節(jié)省空間,基礎(chǔ)造價(jià)低,綜合效益較為可觀。通過大量計(jì)算發(fā)現(xiàn),當(dāng)檐高6m、柱距為7.5m,荷載情況*一致下,跨度在18-30m之間的剛架單位用鋼量(Q345-B)為10-15kg/m2,當(dāng)跨度在21-48m之間的剛架單位用鋼量為12-24kg/m2,當(dāng)檐高為12m、跨度超過48m時(shí)宜采用多跨剛架(中間設(shè)計(jì)搖擺柱),其用鋼量較單跨剛架節(jié)約40%以上,因此設(shè)計(jì)門式剛架時(shí)根據(jù)具體要求選擇較為經(jīng)濟(jì)的跨度,不宜盲目追求大跨度。


四、屋面坡度的選擇

屋面坡度需要按照屋面板的構(gòu)造與排水坡面長(zhǎng)度及柱結(jié)構(gòu)高度等綜合因素考慮確定,一般取1/10~1/30。研究表明不同的屋面坡度對(duì)剛架的用鋼量有較大的影響。

以下我們通過對(duì)單跨42m,檐口高度為6m的在不同屋面破度下的用鋼量進(jìn)行計(jì)算分析得出的結(jié)果:

當(dāng)屋面破度為0.5:10時(shí),一榀框架重量為:3682 Kg

當(dāng)屋面破度為1.0:10時(shí),一榀框架重量為:3466 Kg

當(dāng)屋面破度為1.5:10時(shí),一榀框架重量為:3328 Kg

當(dāng)屋面破度為2.0:10時(shí),一榀框架重量為:3240 Kg

可以看出,對(duì)于單跨剛架,一種較好的減少剛架重量的方式是增大屋面坡度,坡度越大用鋼量越節(jié)省。

然而對(duì)于多跨框架來說情況就不同了,坡度大反而會(huì)增加框架用鋼量,這是由于大的破度將導(dǎo)致內(nèi)柱長(zhǎng)度增加。當(dāng)建筑物跨度較大時(shí),破度增加能降低屋面鋼染的撓度。

通過研究計(jì)算,較經(jīng)濟(jì)的坡度為:

多跨建筑:1:20

單跨,跨度小于45m: 0.5:10

單跨,跨度小于60m: 1.5:10

單跨,跨度大于60m: 2.0:10

實(shí)際上,屋面坡度的選取還與建筑有無女兒墻有關(guān)系,坡度則增大將會(huì)導(dǎo)致女兒墻造價(jià)的增加。


五、檐口高度選擇

檐口高度對(duì)造價(jià)影響較大,主要表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面

1.檐口高度增加將導(dǎo)致墻面板面積增加,墻面檁條增加,同時(shí)柱的用鋼量也將增加;

2.如果鋼柱無側(cè)向支撐(如中柱,或邊柱無法設(shè)置隅撐),則檐口高度對(duì)框架重量影響將更為突出;

3.檐口高度增加,將導(dǎo)致作用在框架上的風(fēng)荷載增加。如果檐口高度/建筑寬度 >0.8,為控制側(cè)向位移,有時(shí)甚至需要將柱腳由鉸改為剛接。

檐口高度由以下因素決定:

1.檐口處的凈高要求;

2.有夾層時(shí),夾層的凈高要求及夾層梁高度;

3.有吊車時(shí),吊車梁及吊車吊鉤高度。


六、溫度區(qū)段

根據(jù)輕鋼規(guī)程,縱向長(zhǎng)度不大于300m,橫向不應(yīng)大于150m。縱向溫度區(qū)段的伸縮縫設(shè)置可采用雙柱布置(圖3-2a),或者將檁條連接采用橢圓孔的單柱伸縮縫(圖3-2b)。



  

鋼結(jié)構(gòu)方案如何選擇,才能減少用鋼量?

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這里需要說明 的是規(guī)程所規(guī)定的長(zhǎng)度并非是所有建筑都允許所能達(dá)到的長(zhǎng)度。對(duì)于不同建筑,應(yīng)根據(jù)建筑物本身的使用條件,所在地的自然條件,根據(jù)計(jì)算所能出的溫度區(qū)段。


七、支撐布置

(一)支撐的作用

在門式剛架柱網(wǎng)的每個(gè)溫度區(qū)段間,應(yīng)布置完整的支撐體系,以形成完整的空間結(jié)構(gòu)體系。輕型門式剛架沿寬度方向的橫向穩(wěn)定性,是通過剛架的自身剛度來抵抗所承受到的橫向荷載而保證的。由于在長(zhǎng)度方向的縱向結(jié)構(gòu)剛度較弱,需要沿縱向設(shè)置支撐,以保證其縱向穩(wěn)定性。支撐所受力主要是縱向風(fēng)載、吊車剎車力和地震作用以及溫度作用等;計(jì)算支撐內(nèi)力時(shí)一般假定節(jié)點(diǎn)為鉸接,并忽略偏心的影響,并且一般的支撐都是按拉桿考慮。所以,一般適宜雙向布置。



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(二)支撐的常見類型

圖3-3顯示了層面支撐的一般布置方式及作用在山墻上的風(fēng)荷載的力的傳遞路徑。輕型門式剛架常用的柱間支撐類型見圖3-4。由于建筑功能及外觀要求,或者工藝設(shè)備布置,上述支撐都不允許使用時(shí),可考慮使用縱向框架。這時(shí)需要利用柱弱軸的抗彎剛度。



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(三)支撐設(shè)置的基本原則

1.盡管有的屋面板有一定的蒙皮效應(yīng),但這種作用目前還很難去量化,因此在設(shè)計(jì)支撐時(shí)還不能考慮這種蒙皮效應(yīng);

2.柱間支撐應(yīng)盡量與屋面支撐設(shè)在同一跨,當(dāng)由于墻面有門洞而無法設(shè)置時(shí),可以將柱間支撐設(shè)在臨跨;

3.通常來說,支撐的間距一般不宜超過5跨;當(dāng)無吊車時(shí)宜取30~45m,有吊車時(shí),間距一般不宜大于60m;

4.屋面支撐需要在屋脊處斷開。(見圖3-3)

5.以下情況需要考慮設(shè)置縱向水平屋面支撐

(1)當(dāng)有抽柱時(shí),如局部抽柱,僅局部設(shè)縱向支撐即可,見圖3-5a;

(2)當(dāng)柱距較大,邊柱采用假墻架柱的方案時(shí),見圖3-5b;

(3)吊車噸位大于15噸,且?guī)в旭{駛室。


                                                                                              圖

鋼結(jié)構(gòu)方案如何選擇,才能減少用鋼量?


6.當(dāng)建筑寬度大于60m進(jìn),在內(nèi)列柱宜適當(dāng)增加柱間支撐,當(dāng)不能布置交叉支撐時(shí),可采用圖3-4b,3-4c的支撐形式。也可以不增加內(nèi)部柱間支撐而采取加大屋面支撐或柱間支撐的規(guī)格的方式,此時(shí)需要嚴(yán)格進(jìn)行內(nèi)力計(jì)算,確保支撐受力安全。

7.在同一柱列,不應(yīng)將不同類型的支撐混用,否則剛度小的支撐受力小,起不到應(yīng)有的作用,而剛度大的支撐由于超負(fù)荷工作而破壞。柱間支撐應(yīng)優(yōu)選選擇使用交叉支撐。

8.下列情況柱間支撐需要分層設(shè)置。

(1)當(dāng)有高低跨時(shí)(或帶有通長(zhǎng)大雨蓬時(shí)),需要在高低跨處(或大雨蓬處)分層設(shè)置柱間上支撐和下支撐(見3-6a);


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(2)當(dāng)檐口高度大于9m,可根據(jù)支撐的夾角設(shè)置雙層柱間支撐,交叉支撐與水平面的夾角以45°為佳,不宜大于55°;

(3)有吊車時(shí),需在吊車梁處分層設(shè)置柱間上支撐和下支撐。端開間可不設(shè)下層支撐以減少吊車梁的溫度應(yīng)力(見圖3-6b)。

(聚氨酯*,聚氨酯封邊*,金屬幕墻*,金屬幕墻板,彩鋼巖棉夾芯板,聚氨酯彩鋼板,聚氨酯夾芯板,聚氨酯墻面板,聚氨酯屋面板,聚氨酯巖棉夾芯板,聚氨酯玻璃絲棉板,聚氨酯封邊巖棉夾芯板,聚氨酯封邊玻璃絲棉板,聚氨酯板,聚氨酯PU板


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