門式鋼結構設計5大注意點
門式鋼結構設計5大注意點⑴門式鋼結構設計應首先確定是否有吊車,如廠房工藝要求需要布置吊車,則應注意以下幾點:①柱腳應設計成剛性柱腳;②柱應設計成等截面柱;③柱間支撐應由吊車縱向水平荷載控制設計,而不是簡單的構造設計,當有不小于5t的橋吊時,宜采用型鋼支撐。如門式鋼結構設計無吊車,則按楔形柱等常規設計,不再贅述。
柱間支撐與屋面支撐應布置在同一柱間,使鋼結構縱向形成穩定體系,便于鋼結構安裝且增加縱向剛度。支撐應布置在第一柱間或第二柱間,當布置在第二柱間時第一柱間相應布置剛性系桿,且剛性系桿與抗風柱沿縱向位置一致,使風荷載直接傳遞。在鋼結構轉折處(單跨房屋邊柱柱頂及屋脊以及多跨房屋某些中間柱柱頂和屋脊)應沿房屋全長設置剛性系桿。當門架的跨度較大時,在布置支撐的柱間,應適當增加剛性系桿的數量,使支撐的夾角在45°左右。當受建筑功能限制無法布置柱間支撐時,應布置縱向鋼結構。本人就曾經做過一個在端部柱間做剛接鋼梁,從而取消柱間支撐的工程,使建筑布置更加靈活,應用效果良好。
⑶屋面、墻面構造
屋面及墻面構造措施是增大鋼結構剛度,防止鋼結構平面外失穩的關鍵措施。檁條、墻梁一般由冷彎薄壁構件制成,當柱距小于6m時,設一道拉條,大于6m時,設兩道拉條。在這里應特別提到斜拉條,在校圖過程中,常常可以看到許多鋼結構廠家或設計者設斜拉條而不設撐桿的情況。原因是結構概念不是很清楚,因為通過結構力學知識,在斜拉條間設置撐桿,方可形成穩定體系。在屋面、墻面設計中還應注意隅撐布置,隅撐不是可有可無,它是為防止受壓翼緣屈曲而設置。研究表明門式鋼結構設計的破壞首先是由于受壓很大翼緣屈曲引起的。斜梁下翼緣與鋼結構柱內翼緣連接處是出現屈曲的關鍵部位,該處設隅撐十分重要。另外,《門式鋼結構設計輕型房屋鋼結構技術規程》CECS102:2002(以下簡稱CECS102:2002)中規定:在斜梁下翼緣受壓區亦設置隅撐,其間距不得大于相應受壓翼緣寬度的16(235/fy)0.5倍。按一般的門式鋼結構設計,檁距1500mm左右時,隔一個檁條設一道隅撐可滿足上述條件。
⑷抗剪鍵
《CECS102:2002》中規定:柱腳錨栓不宜用于承受柱腳底部的水平剪力,水平剪力可由底板與混泥土基礎間的摩擦力(摩擦系數可取0.4)或設抗剪縫承受。這就是我們計算門架時,往往出現警告提示:“柱腳需要設抗剪!”
分析上述原因,主要是門架結構一般自重較輕,柱腳底板與基礎混凝土間的摩擦力較小,不足以抵抗水平的風荷載與地震作用,所以應設置抗剪鍵。抗剪鍵一般用角鋼或工字鋼制成,其截面與焊縫的抗剪承載力應進行計算,柱腳底板與基礎表面間的空隙進行二次注漿。具體做法可參考《多、高層民用建筑鋼結構節點構造詳圖》01SG519圖集中第30頁大樣1、2的做法。
⑸柱腳錨栓的安裝定位
這是設計人員往往忽視的問題,而在實際工程中錨栓定位不準確造成鋼結構或框架安裝困難的工程案例比比皆是,本人也遇到過這種情況,后來不得不加固處理。分析原因,主要是錨栓之間無連接,整體剛度差,在澆筑混凝土的過程中錨栓難免移位。針對上述原因,采取澆筑混凝土前預埋柱腳錨栓固定支架處理,具體做法見圖1。固定支架與錨栓形成一個小的格構柱,這樣錨栓的定位就方便準確了。⑹抗風柱與鋼結構的連接目前門式鋼結構設計的抗風柱設計存在兩種錯誤的做法:一種是將抗風柱與鋼結構做成一樣,抗風柱與鋼結構梁或鉸接或剛接,抗風柱既參與抗風又參與豎向荷載作用及橫向水平作用。而設計人員往往又不做這樣鋼結構的縱向抗風驗算。這樣做是漏算荷載的,是工程設計的一大忌。本人認為一個受力明確的排架結構不應讓它的受力復雜化。這種做法是欠妥的;另一種做法是抗風柱與鋼結構在一條軸線上,但不考慮抗風柱受豎向荷載作用,抗風柱與鋼結構梁之間用一塊鋼板通過焊縫相連。這種做法仍然將一部分豎向荷載傳給了抗風柱,而且鋼板的側向剛度很小,在豎向荷載的作用下發生屈曲后就很難保證有效地傳遞風荷載了。以上兩種做法都存在弊端。在這里推薦以下做法:
采用廠房做法定軸網,第一榀鋼結構軸線與抗風柱錯開500～600mm,抗風柱翼緣通過連接板與鋼結構梁腹板加勁肋相連,且連接板及加勁肋上開豎向長圓孔,連接螺栓采用普通螺栓,做法見圖2。圖2 抗風柱與鋼結構連接大樣
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