今天给各位分享钢结构门式钢架设计作业的知识,其中也会对钢结构门式钢架是什么进行解释,如果能碰巧解决你现在面临的问题,别忘了关注本站,现在开始吧!,本文目录一览:,1、,门式钢架结构的中文摘要!,2、,生产车间厂房钢结构设计—门式钢架???
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门式钢架结构的中文摘要!
大跨度索支承实腹式门式钢架钢结构应用研究
提要:本文针对普通大跨度实腹式门式刚架随着跨度的增大经济性指标下降的问题,提出了索支承实腹式门式刚架结构体系。索支承实腹式门式刚架只须通过伸长撑竿施加预应力,比较于其他需要张拉钢索的预应力钢结构它是一种节点构造简单、施工简便,预应力效果明显的结构。本文详细分析了这种结构的受力性能,施工工艺和主要结点构造。通过对某72m跨度的粮食仓库采用索支承门式刚架的实例计算,得出了一些有实用意义的结论和建议,为工程设计和施工提供了参考。
关键词:大跨度 索支承实腹式门式刚架
一、概述
我国有多例跨度60~72米的实腹式轻钢门式刚架工程,包括湛江港从美国引进的60米跨的保税仓库、北京西郊机场从美国引进的一座跨度72米的飞机库,和国内自行设计大连72米门式刚架粮仓储备库,跨度再大的就非常少见。这是因为随着跨度的增大,刚架梁的挠度和梁柱节点弯矩显著增加,对刚架起控制作用的往往是刚架梁的跨中挠度,这时候采用较高强度的钢材不能解决问题,须要加大刚架截面。此时,增大截面是为了控制变形,没有充分利用钢材的强度。
因此普通大跨度实腹式门式刚架用钢量大幅度增加,经济性指标大大下降,削弱了轻钢结构自重轻这一优势。国内自行设计的大连72米门式刚架粮仓储备库,最大截面已达到1800Ⅹ300Ⅹ12Ⅹ14,用钢量(仅刚架部分,不包括围护结构)达到49.7kg/m2[9]。
针对上述问题,目前有几种解决方法,例如采用预应力格构式门式刚架、在普通实腹式门式刚架柱顶布置直线式预应力钢索。但是预应力格构式刚架对部分杆件施加预应力,预应力钢索的布置比较复杂,节点构造繁琐给施工带来不便。门式刚架柱顶布置直线式钢索须待刚架整体安装完毕后张拉钢索施加预应力,无法避免高空作业。而且刚架中直线式预应力索的效率往往不能充分发挥作用,而且预应力对梁的平面内稳定非常不利。
为了增加斜梁刚度,并降低结构用钢量,本文提出了索支承实腹式门式刚架这种新型预应力钢结构形式。
二、索支承实腹式门式刚架的结构形式和施工工艺
索支承门式刚架梁下的拉索通过三根竖撑杆与刚架梁发生作用,此时的拉索不仅仅是给结构施加预应力的手段,而且成为刚架横梁的下弦杆,较传统采用的紧贴刚架梁下弦布置预应力索的方式具有更大的结构刚度。钢拉索两端锚固在刚架柱顶,梁跨中屋脊位置设置一道撑竿,视刚架跨度和所需预应力大小可在半跨内再各设一道,其中拉索采用高强度钢绞线,撑竿采用双层的套丝钢套管,通过旋动钢套管的外管使撑竿伸长(图1和图2)。
索支承实腹式门式刚架的特点在于施加预应力的方法有两种:可以直接张拉钢索施加预应力,也可以通过伸长撑竿施加预应力。后一种预应力施加方法是靠旋长撑杆来实现的,给索支承刚架施加预应力就是通过人为伸长撑竿来张紧和拉长钢索使钢索中产生预应力的过程。拉索预先锚固在柱顶的连接牛腿中(图5),旋长撑竿必然撑紧拉索,也就给拉索施加了预拉力。由于撑竿所受的力是拉索预应力的竖向分力,而拉索于竖直方向夹角接近90度,所以此分力相比于拉索预应力非常小。而旋转撑竿本身又是利用杠杆原理,这样施加预应力是便不需要张拉设备,采用电动扳手甚至于人工便可完成。
由于预应力的大小随钢索的伸长量变化,而钢索的伸长量可以通过撑竿的伸长来控制,因此预应力水平易于控制,同时改变撑竿的数目和位置就可以控制加在刚架梁上的向上的顶力。
索支承刚架的梁柱节点构造与普通刚架相同,但是撑竿和钢索、撑竿和梁以及钢索和刚架的连接节点需要作特殊处理。两端带有反向螺纹的钢管撑杆一端通过焊接与钢梁相连(图4),另一端焊接在槽形夹片上通过螺栓与拉索相连(图3)。钢索通过多孔夹片锚具锚固在柱牛腿上(图5)。撑竿和梁下翼缘以及槽形夹片的焊接都应采用工厂焊接以保证质量。
三、索支承大跨度门式刚架的力学性能
与一般预应力结构一样预应力调整了刚架梁、柱受力状态,降低了外荷载作用下的内力峰值和刚架梁的跨中挠度,从而使预应力刚架比普通刚架的内力和变形有大幅度下降,提高了刚架的承载力、增大了结构刚度。从刚架梁柱节点和梁跨中弯矩在受力全过程三个阶段的变化(图7)不难看出索支承刚架三个阶段的受力就是加载——卸载——再加载的过程。
索支撑门式刚架除了具有传统预应力结构增强结构刚度、降低柱顶弯矩及柱脚反力的优点外,还具有一些自身的特点:
(1) 较传统预应力门式刚架预应力效果更明显、具有更大的承载能力
施加预应力后,不难从刚架内力图(图3)上看出,不仅钢拉索对柱顶产生向内的拉力,同时与传统预应力结构比较撑竿还对刚架产生向上的顶力。向上的顶力能够抵消很大一部分竖向外荷载,因此施加了预应力后的索支撑门式刚架承受外荷载后,梁柱中最终弯矩减小甚至反号。
预应力钢索和撑竿的内力随着外荷载的施加而变化(图8和图9),在起控制作用的竖向荷载作用下钢索和撑竿的内力有显著增加,对整个刚架承受更大的外荷载起到很大作用。
(2) 较传统预应力门式刚架结构具有更大的结构刚度
拉索不仅仅给结构施加了预应力,而且成为刚架横梁的下弦杆,无疑较传统采用的紧贴刚架梁下弦布置预应力索的方式具有更大的结构刚度。
此外,在竖向荷载作用下,索支承刚架的撑竿和钢拉索分别对刚架梁和柱起到弹性支撑的作用,增强了刚架特别是梁的刚度。
(3)避免刚架梁在平面内失稳
对于一般屋面坡度较小的实腹刚架来说,刚架横梁的轴向力较小,所以设计时不需验算横梁的平面内稳定承载力,而横梁的平面外的稳定性则靠檩条和隅撑来保证。预应力门式刚架中的横梁面外稳定性同样靠檩条和隅撑来保证,但其面内的力学性能与一般刚架不同。因为拉索中的预拉力在使刚架梁产生上拱变形的同时,还给斜梁施加了一个较大的轴向压力,这样斜梁就成为一个典型的压弯构件,其稳定问题不容忽视。而索支承门式刚架结构则很好的解决了这一问题:索支承结构中的拉索通过竖撑竿杆不仅给刚架施加了预应力,而且竖杆端部也成为了刚架梁在刚架平面内的一个弹性支承点,这样刚架横梁在平面内的稳定计算长度便可大为折减。布置若干个这样的竖杆便可保证了刚架梁平面内的稳定性[2]。
四、实例分析
为分析索支撑实腹式门式刚架的受力性能,本文对跨度72m,檐口高度24m,柱距9m,屋面坡度1:20的某粮食仓库采用索支撑门式刚架进行了计算。
考虑到撑竿在施加预应力过程中伸长量很大,计算时应考虑大变形。本文采用几何非线性方法进行计算,以一榀刚架为单元,按平面结构处理。
施工过程中刚架的实际受荷过程分三个阶段:
第一阶段——刚架在现场拼装完成后,此时刚架只承受自重。
第二阶段——刚架拼装后,安装钢拉索和撑竿,然后旋撑竿施加预应力,此时刚架同时承受自重和预应力。
第三阶段——刚架在正常使用阶段承受全部使用荷载。
因此,刚架受力性能分析计算按照以上三个阶段进行。
刚架在正常使用阶段的荷载最不利组合考虑以下几种计算工况:
(1)1. 2恒荷载+1.4活荷载
(2)1.0恒荷载+1.4风荷载(向右)
(3)1.2恒荷载+1.4风荷载(向右)
(4)1.2恒荷载+1.4×0.85(活荷载+风荷载(向右))
通过仔细分析表1中数据和不同阶段刚架内力变化图可以看出,施加了预应力后的梁柱节点弯矩由自重作用下的-503.67KNm增至217.03KNm,梁跨中弯矩由313.78KNm减至-365.96KNm(图7)。此时刚架梁柱的内(应)力几乎与竖向荷载作用下的内(应)力反号,预应力对刚架起到了很好的卸载作用,而且刚架梁柱的应力均不大(表1)。刚架承受外荷载作用时,虽然2、3两种荷载组合作用下由于风荷载对屋盖向上的吸力作用,刚架的内力在施加预应力后的内力基础上略有增加,但结果表明这两种工况引起的最终内力都不起控制作用。在竖向荷载作用下,刚架梁柱节点和跨中内力分别由第二阶段的217.03KNm和-365.96KNm逐渐变到-1273.12KNm和116.05KNm(图7)。
施加预应力后刚架梁的跨中挠度由自重作用下的180.2mm(向下)变为263.2mm(向上),柱顶侧移由7.2mm(向外)变为18.8mm(向内)(表1)。
对截面进行进一步优化后,上述72m跨度的粮仓采用索支承预应力门式刚架用钢量(仅为刚架部分,未包括钢拉索和撑竿)为32.2 kg/m2,比原来用普通门式刚架(文献[8])节省用钢量约35%左右。即采用撑竿和钢索施加预应力可以提高大跨度门式刚架的经济指标,从而增大门式刚架的经济适用跨度。
五、小结
索支承实腹式门式刚架增大了实腹式门式刚架的实用经济跨度,改善了梁柱的受力性能,提高了承载能力,增大了整体刚度。与直线式布索的普通预应力刚架比较索支承刚架的预应力效果更明显,整体刚度更大,施加预应力的方法施工简便,容易实现
生产车间厂房钢结构设计—门式钢架(局部带夹层)???
局部夹层钢结构门式钢架设计作业:整体厂房中有几间是作为夹层钢结构门式钢架设计作业的叫局部夹层
设计需要注意钢结构门式钢架设计作业的是:柱子最好用钢规,屋面梁还是按门规,主梁按压弯构件绕度控制500
次梁按简支梁绕度控制250
其余设计方法和普通厂房一样
还有注意的是主梁和柱子节点加强
门式钢架设计经验总结?
一、门式刚架
一般多采用变截面构件,当有吊车时,柱多采用等截面。常用的柱截面高度一般为300~700mm。
截面定义时考虑的原则有:
(1)翼缘必须满足宽厚比要求,腹板满足高厚比要求。对于腹板,当不满足要求时,程序按考虑屈曲强度计算。所以说,截面翼缘满足宽厚比,显得很重要。
(2)截面选择要考虑常用的板型,结合市场上常用的材料规格选择比较好。对于翼缘,常选用的规格有180、200、220、250等。
(3)选择截面还要考虑节点螺栓布置的实际情况,满足规范对于螺栓的容许距离要求。
(4)对于腹板截面,考虑的往往是制作问题,以及和翼缘截面厚度的协调问题。腹板的厚度一般以比翼缘的小些为宜,其高厚比用到150左右比较合适。这样,制作中的变形也比较小,板件厚度不宜低于6mm,否则焊穿。
(5)常用的门式刚架翼缘截面一般为: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为6mm和8mm厚。对6mm的其高度范围一般为300~750mmzui最大可到900mm;对8mm厚的腹板高度范围一般为300~900mm,最大可到1200mm。
二、梁的平面外计算长度通常情况下对于下翼缘取隅撑作为其侧向支撑点,计算长度取隅撑之间的距离。对于上翼缘,一般也可以取有隅撑的檩条之间的距离。檩距1.5m,隅撑隔一个檩条布置。所以,梁的平面外计算长度取3m。
柱的平面外长度取决于其平面外支点距离,本刚架在牛腿位置设置面外支撑。由于设置 了吊车,程序在此把柱分为2段,柱子平面外长度取各段柱实际长度即可。对于平面内计算长度,在通常情况下不需要修改。但有时平面内长度需要根据实际修改。当有夹层时,对于按框架设计的柱的平面内计算长度需要修改。
三、铰接构造相对刚接来说,简单很多,方便制作和安装,有条件时宜尽量采用。采用的节点形式要保证结构形式为几何不变体系。柱脚采用铰接哈哈死刚接,当自重较轻时,柱高一般关系不大。柱底弯矩不太大,一般采用驻地为铰接的形式;有吊车且吊车吨位较大时,采用刚接柱脚。多跨门架中柱,柱顶弯矩较小,常作为摇摆柱。
柱脚采用铰接还是刚接还要看房屋的高度和风荷载的大小,当风荷载很大,即使没有吊车,也宜设成刚接柱脚,以控制侧移。
铰接与否还应结合土质情况。刚接柱脚由于存在弯矩,基础尺寸会较大,使综合造价上升。
对于门式刚架来说,典型的恒载有:○1屋面恒荷载,用程序的【梁间荷载】布置。○2当有吊车时,对于吊车梁及吊车轨道的自重,用【节点恒载】实现。○3对于墙面系统的自重,在有需要时,用【节点恒载】实现。
屋面恒载计算:
0.8mm厚压型钢板
100mm保温棉 0.2kN/m2
0.6mm厚压型钢板
檩条 0.1kN/m2
合计 0.3kN/m2
四、门式刚架结构与一般厂房结构不同,其高度一般都不大,但是其跨度和长度都比较大,这类房屋的风荷载体形系数有自己的特点,必须按《门规》中规定执行。
五、(1)多台吊车组合时的吊车荷载折减系数
当有多台吊车时,吊车荷载应 按《建筑结构荷载规范》表5.2.2乘以多台吊车的荷载折减系数。
(2)门式刚架梁按压弯构件验算平面内稳定性
实腹式门式刚架斜梁当坡度较小时,可不进行平面内的稳定计算,仅按压弯构件计算强度和平面外稳定性。但当斜梁坡度较大时,斜梁轴梁轴力较大,平面内稳定不能忽略,此时应勾选“钢梁还要按压弯构件验算平面内稳定性”。
(3)摇摆柱设计内力放大系数
如果考虑两端铰接的摇摆柱非理想铰接的不利影响。可修改“摇摆柱设计内力放大系数”,在强度和稳定性设计时,将柱的轴力设计值乘以该放大系数进行计算。
(4)单层厂房排架柱计算长度折减系数
当采用《钢结构设计规范》设计时,对于下端刚性固定的阶形柱(如没有桥式吊车的门式刚架),可以按《钢结构设计规范》表5.3.4考虑在排架平面内的计算长度折减系数。
(5)钢柱计算长度系数计算方法
只在按《钢结构设计规范》线刚度比计算柱平面内计算长度系数时考虑此参数,有侧移或无侧移框架应按《钢结构设计规范》的有关规定确定。当按《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》计算时,与此参数无关。
在进行门式刚架截面优化时,应注意以下问题:
(1)优化结构类型应选取“轻型门式刚架”,这对这种轻型门式刚架的特定,程序采用了相应的优化搜索方法,同时能保证一跨中多段变截面梁截面高度的连续性。
(2)STS可以优化的门式刚架截面类型有:焊接工字形截面,H型钢截面。对于其他截面类型,不能采用门式刚架方式优化。
(3)截面优化时按照分组截面为优化对象(默认为建模输入的同一标准截面构件为一组),一个分组有最不利的构件控制,所以当收礼状态差异很大的构件应采用不同的截面分组。
(4)结构建模时,不允许存在加腋截面,应采用分段变截面输入。
(5)在建模时可以定义梁、柱的平面内计算长度系数。在优化计算时,程序可以采用定义的梁平面内计算长度系数,但不采用定义的柱平面内计算长度系数,应为当程序调整构件截面尺寸时,柱平面内计算长度系数时变化的。
六、STS 的门式刚架三维设计实际上采用的是三维建模,二维计算的设计方法,即通过立面编辑的方式建立门式刚架、支撑系统的三维模型,通过吊车平面布置的方法自动生成各榀刚架的吊车荷载;通过屋面、墙面布置建立维护构件的三维模型。自动完成主刚架、柱间支撑、屋面支撑的内力分析和构件设计,以及屋面檩条、墙面墙梁的优化和计算。
七、工字形截面构件腹板的受剪板幅,当腹板高度变化不超过60mm/m时可考虑屈曲强度。
八、门式钢架设计常见问题
1. 钢柱、钢梁的平面外计算长度怎么取?
答:a. 平面外计算长度程序默认值为杆件实际长度,平面外的计算长度应该取平面外有效支撑之间的间距,通常需要根据平面外支撑布置情况修改。(见《STS用户手册》) b. 见《钢结构设计手册》(第三版)460页9.8.3节
c. 见《钢结构设计手册》(第三版)435页,437页相关内容
2. 是否可以改变钢架工字型截面翼缘的厚度?
答:可以。见《门式钢架规范》4.1.3条
3. 关于STS中的错误信息:“梁高厚比超限”的解决方法?
答:网友认为该错误信息出现是因为钢架的楔率60mm/m造成的,本人却无法验证该说法。但是增加腹板厚度确实可以解决该问题。见《门式钢架规范》6.1.1-6条,《钢结构规范》4.3节
4. 高强螺栓可以涂油漆吗?
答:不可以。油漆会使接触面的摩擦系数降低。
5. 如何确定钢架梁的分段比例?
答:可根据弯矩包络图确定。一般单跨取0.3:0.7或0.4:0.6,多跨可取0.3:0.45:0.25
6. 如何估算钢架梁柱截面?
答:根据荷载与支座情况,钢梁的截面高度通常在跨度的1/20~1/50之间选择。翼缘宽度根据梁间侧向支撑的间距按l/b限值确定时,可回避钢梁的整体稳定的复杂计算。确定了截面高度和翼缘宽度后,其板件厚度可按规范中局部稳定的构造规定预估。
柱截面按长细比预估,通常50λ150,简单选择值在100附近。根据轴心受压、双向受弯或单向受弯的不同,可选择钢管或H型钢截面等。
7. 关于门式钢架的恒载?
答:压型钢板及保温层 0.25kN/m2
檩条 0.05kN/m2
悬挂设备 0.2kN/m2
8. 如果钢架截面是以强度控制而非挠度控制时,可以考虑使用高强钢材。
9. 钢构的除锈方式有哪些?
答:手动,适用于小型要求不高的构件,除锈不彻底
喷砂,适用于比较厚实的构件,除锈彻底
酸洗,适用于薄壁构件或不方便用喷砂方法除锈的构件或部位,除锈彻底
10. 拉条采用圆钢时直径不宜小于10mm(见《门式钢架规范》6.3.5条);檩托的常用厚度是8mm;隅称按设计确定(见《门式钢架规范》6.16条);屋面彩钢板厚度不宜小于0.4mm(见《门式钢架规范》6.6.2条)。
11. 各种截面形式檩条的区别及适用条件?
答:槽钢檩条,用料较大,不经济;
H型钢檩条,适用于大跨度(超过10m)的情况;
C型钢檩条,截面互换性大,应用普遍,用钢量省,制作安装方便
Z型钢檩条,在主平面x轴的刚度大,用作檩条时挠度小,用钢量省,制造安装方便。斜卷边Z型钢还可以折叠
堆放,占地少。当屋面坡度较大时候,这种檩条较常用;
格构式檩条,用于大跨度情况。
12. 如何估算檩条截面?
答:实腹式檩条的截面高度h,一般取跨度的1/35~1/50;桁架式檩条的截面高度h,一般取跨度的1/12~1/20。
13. 撑杆的作用及如何设置?
答:撑杆设置在檐檩和天窗缺口处边檩。因为该处檩条只是单边有拉条,如不设撑杆,檩条在平面外方向向一侧弯曲。
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钢结构厂房设计要注意哪些问题
钢结构厂房设计应注意问题门式轻钢刚架常见设计质量问题及预防措施
18.9 门式轻钢刚架常见设计质量问题及预防措施
18.9.1梁、柱拼接节点一般按刚接节点计算,但往往由于端部封板较簿而导致与计算有较大出入,故应严格控制封板厚,以保证端板有足够刚度。
18.9.2有的设计斜梁与柱按刚接计算而实际工程则把钢柱省去,把斜梁支承在钢筋混凝土柱或砖柱上,造成工程事故,设计时应注意把节点构造表达清楚,节点构造一定要与计算相符。
18.9.3多跨门式刚架中柱按摇摆柱设计,而实际工程却把中柱和斜梁焊 死致使计算简图与实际构造不符,造成工程事故。
18.9.4檩条设计常忽略在风吸力作用下的稳定,导致大风吸力作用下很 容易失稳破坏,设计时应注意验算檩条截面在风吸力作用下是否满足要求。
18.9.5有的工程在门式刚架斜梁拼接时,把翼缘和腹板的拼接接头放在同一截面上,造成工隐患,设计拼接接头时翼缘接头和腹板接头一定要错开。
18.9.6有的单位檩条设计时只简单要求镀锌,没有提出镀锌方法镀锌量 ,故施工单位用电镀,造成工程尚未完成,檩条已生锈,设计时要提出宜采用热镀锌带钢压制而成的翼缘,并提出镀锌量要求。
18.9.7隅撑的位置和檩条(或墙梁)和拉条的设置是保证整体稳定的重要措施,有的工程设计把它们取消,可能造成工程隐患。如果因特殊原因不能设隅撑时,应采取有效的可靠措施保证梁柱翼缘不出现曲屈。
18.9.8柱脚底板下如采用剪力键,或有空隙,在安装完成时,一定要用灌浆料填实,注意底板设计时一定要有灌浆孔。
18.9.9檩条和屋面金属板要根据支承条件和荷载情况进行选用,不应任意减薄檩条和屋面板的厚度。
18.9.10为节省檩条和墙梁而采取连续构件。但其塔接长度不少单位没有经过试验确定,而塔接长度和连接难于满足连续梁的条件。在设计时,要强调若采用连续的檩条和墙梁,其塔接长度要经试验确定 ,也应注意在温度变化和支座不均匀沉降下可能出现的隐患。
18.9.11不少单位为了省钢材和省人工,将檩条和墙梁用钢板支托的侧向肋取消,这将影响檩条的抗扭刚度和墙梁受力的可靠性。设计时应在图纸标明支座的具体做法,总说明应强调施工单位不得任意更改。
18.9.12门式刚架斜梁和钢柱的翼缘板或腹板可以变厚度,但有的单位翼缘板由20mm突然变成8mm,相邻板突变对受力很不利,设计时应逐步变薄,一般以2mm至4mm板厚的级差变化为宜。
18.9.13有的工程建在8度地震区,可是其柱间支撑仍用直径不大的圆纲,建议在8度地震区的工程,柱间支撑应进行计算,一般采用角钢断面为宜。
18.9.14有的工程,不管门式刚架跨度多大,柱脚螺栓均按最小直径M20选用,造成工程事故。锚栓应按最不利的工况进行计算,并应考虑与柱脚的刚度相称,还要考虑相关的不利因素影响,建议按本措施:第18.7.10条采用。
18.7.10一般当刚架跨度:小于等于18m采用2个M24;
小于等于27m采用4个M24;
大于等于30m采用4个M30;
18.9.15有的门式刚架安装时没有采取临时措施保证门式刚架侧向稳定,造成安装过程门式刚架倒地,建议在设计总说明中应写明对门式刚架安装的要求。
18.9.16屋面防水和保温隔热是关键问题之一,设计时要与建筑专业配和,认真采取有效措施。
当跨度大于30米以上时,采用固接柱脚较为合理。
关于托梁,我们的做法是按普钢设计。特别是要控制托梁挠度。要是托梁的挠度太大就会使刚架内力发生变化,引起附加弯矩。
钢梁与钢柱的连接采用刚性节点。sts采用:翼缘和腹板按抗弯刚度比例分配所需负担的弯矩,而剪力全部由腹板承受。这样翼缘采用焊接,腹板采用摩擦型高强螺栓连接,螺栓数量多,造成施工时不便,实际上个人感觉wxfdawn所说比较实用,即节点弯矩由翼缘连接焊缝承受,腹板连接螺栓只受剪,高强螺栓只排一列,有利于施工,计算简便。
节点域抗剪不满足:调整节点域的腹板宽或厚!
门式刚架连接节点设计请教——用普通螺栓连接时按算法
1:假定中和轴在受压翼缘中心;用高强螺栓连接时按算法2:假定中和轴在落栓群中心。
高强螺栓有预紧力,在弯矩作用下中和轴靠近螺栓群的形心轴,按螺栓群中心计算是偏于安全的。普通螺栓没有预紧力,所以弯矩作用的支撑点靠近受压翼缘。如果是高强螺栓,按受压翼缘为弯矩作用的支撑点计算螺栓的承载力是偏于不安全的
变截面门式刚架构件,当截面高度变化率60mm/m时,根据规程CECS102:2002第6.1.1条第6项,按不考虑截面抗剪屈曲后强度来控制截面的高厚比。当由于这个条件出现高厚比不满足的情况,可以通过以下任一种方式来进行调整:
1)调整截面高度变化(如调整梁构件节点位置,增长变化区段),使截面高度变化率尽量满足≤60mm/m的要求;
2)加大腹板厚度,满足程序不考虑屈曲后强度对腹板高厚比限值的要求;
3)设置横向加劲肋,用工具箱中的基本构件计算来确定满足高厚比要求的情况下,需要设置加劲肋的间距;
42米单跨的话,柱脚剪力会很大,柱底板的抗剪键达不到抗剪要求。此时可以考虑在两柱脚之间设置拉杆,以减少柱底推力。
我做过两个,一个60m无中柱,一个102m有一根中柱,没什么问题的,在宁波,一般柱头要做到1m~1.5m,梁加掖部位大约都在1.3m~1.5m,一般这种结构屋面很少有大的吊载,主要是风载控制,而且我的这些项目都是a类场地,没什么的,重要的是构造措施要好,节点要保守,梁柱保证高跨比,挠度控制的严一些.重要的是支撑系统,一定要做足,最好算得保守一些,安全第一.应力比其实还好,但是一定要注意吊装,梁的高宽比最好不要超过5——其实,国内最大跨度的门式刚架已达到74M了,在计算上也没什么太复杂的,需要注意的是钢梁截面太大平面外的支撑一定要作好,钢梁的挠度要严格控制,按70M,挠度1/400,跨中变形已经有175mm,比较恐怖,另外对与风吸力的工况要好好计算。如果是用作机库,山墙大门附近的两榀刚架就得注意了,刚架挠度太大会影响到大门的安装.
变截面梁可以根据梁的弯矩包罗图来确定梁的截面尺寸和变截面的位置。
变截面位置最好设在梁的反弯点附近。
你最好先看看梁的弯矩包罗图的形态。
此外,还要根据运输条件考虑梁的分段长度。一般不能超过20米。
材料利用率,对于一般的梁来说控制材料利用率 ,主要是控制翼缘宽、腹板高的尺寸选择的要符合特定的模数这样切出来的板才不浪费。 对于分段位置,不需要太过于考虑。
分段要考虑到钢板的模数,一般钢板长8米,所以梁长8米或12米最好。
用STS算门刚输入活荷载时,当雪荷载起控制作用时,其分布系数在STS中的哪里进行考虑?
只能人工的将雪荷载乘以其分布系数后按活载输入.
《建筑结构荷载规范》GB50009-2001中4.5.1写到:“设计屋面板、檩条、钢筋 混凝土挑檐、雨蓬和预制小梁时,施工或检修集中荷载(人和小工具的自重)应取1.0KN,并应在最不利位置处进行验算。(注:1、对于轻型或较宽构件,当施工荷载超过上述荷载时,应按实际情况验算,或采用加垫板、支撑等临时设施承受;2、当计算挑檐、雨蓬承载力时,应沿板宽1.0m取一个集中荷载;在验算挑檐、雨蓬倾覆时,应沿板宽每隔2.5~3.0m取一个集中荷载。”从上面的话可以理解到,施工或检修集中荷载在设计刚架构件时不需考虑,只是在设计屋面板、檩条、钢筋混凝土挑檐、雨蓬和预制小梁时才考虑,因此,施工或检修集中荷载不与屋面材料或檩条自重以外的荷载同时考虑。CECS102:2002里面也是这样规定的。
因此,在PKPM里面建模计算主钢架的时候,根本就不需要需入检修荷载,只是在“工具箱”里面计算檩条的时候需要计算施工或检修集中荷载,程序默认的为1.0KN,跨中布置,是很有道理的,完全满足最不利位置处进行验算。至于施工或检修荷载与活荷载、雪荷载取较大值等说法,似乎很有道理,但没有十足的依据。
——虚梁是PKPM 中的一个特定名词,由于PKPM对面荷载的定义是一个区域,而一个区域应该是由梁围成的,在PKPM对排架进行三维建模时,由于平面外缺少梁的定义,行不成一个区域,无法进行荷载分布,因此在这儿建立一个虚梁,仅仅只是为了能够布置荷载,一般我采用的虚梁是圆钢D12,这样对结构影响较小,所以虚梁仅仅只是为了布置荷载,及荷载分配,而又不影响结构的,因此虚梁刚度要足够的小就好了啊。结果不看。
1、在三维建模的墙面设计中可以方便的输入人字型柱间支撑;
2、三维建模仅用于墙面、屋面设计,然后形成pk文件,抽榀到二维建模中运算,三维建模本身不进行梁柱结构计算,所以不存在计算结果的误差问题;
3、通过上节点高形成屋面坡度最方便;
4、三维建模时无法设定铰接。
先采用二维建模得出刚架尺寸后再三维建模,方便墙面屋面设计和各种平面布置图的绘制。
三维建模本身并不进行梁柱结构计算,三维建模与二维建模相比的优势是:可以在整体结构中对顶檩、墙檩、抗风柱、水撑、柱撑、抗风柱等进行计算(只需用鼠标点击构件,然后按其提示输入一些简单的设计条件)。
在设计过程中如果考虑在檩条上下翼缘附近均设置拉条,或者采用角钢代替拉条,是解决檩条下翼缘容易失稳的比较实际可行的方法。这样不仅能够极大地增强檩条下翼缘的稳定性,也能很好地提高屋面的整体刚度,对屋面板安装和正常使用都有很好的作用。本人曾经在实际工程中使用过,效果非常好。
对于门钢中的檩条是按拉条设在上面考虑的。而冷弯是按拉条在下面考虑的。
所以设计人员应比较恒载与风载。进而定拉条的位置。如果风载实在太大大,最好是上下都加了。
• 钢结构厂房设计应注意问题(二)
根据钢梁稳定计算公式钢梁的侧向支撑点既要有一定的侧向刚度又要有一定的抗扭刚度,所以拉条设在受压翼缘防止梁侧向扭转,如果有可靠的抗扭措施,保证檩条不发生扭转则拉条可只设一道,可上翼缘也可下翼缘。
见过很多工程中为了工厂加工方便把拉条设置在檩条正中间。也不知道它能防止檩条上翼缘还是下翼缘失稳了。当然只要屋面板不采用隐藏式彩板。在自攻螺丝的紧固下檩条上翼缘肯定不会失稳了。
Z型檩条搭接的长度最好不小于单跨跨度的10%,且不小于600mm,端跨的檩条搭接长度,可取檩条单跨跨度的20%。
厂房柱和梁全部出现偏差,有的一两厘米.——高强螺栓安装完毕后是不容许再焊接端板的,因为在焊接高温的影响下,高强螺栓杆受热伸长,高强螺栓的原有施加的预拉应力将会丧失,这将直接影响连接节点的安全!
柱子和梁的端板合不上,你可以在两端板之间加钢板,然后在端板下面做个小牛腿,然后把高强螺栓改为承压型的。
既然基础无问题原因可能如下:
1,跨度较大施工程序不对,导致大梁发生扭曲2,材料原因导致大梁变形3,设计原因,计算方法不对,跨度大,挠度大4,制作原因,封头板焊接角度不对5,跨度大,梁的节多,施工时螺栓的扭矩不符合规范,有紧有松且顺次不对,导致梁扭曲或接头缝隙过大6,他所讲基础无问题是否包括轴线和标高施工原因应及时上隅撑等进行规范化校正;材料设计原因及时加材料补救;制作原因可加垫板等方法补救——实在不行只能运回加工厂
摇摆柱的铰接是指刚架平面内的转动的释放,而支撑的设置是为了传递刚架之间的水平力,跟是不是摇摆柱没有直接的关系。为了保证厂房的整体稳定性,无论是否是摇摆柱,柱间支撑均不宜省略。
加否柱间支撑要视情况而定。一般情况下,如摇摆柱平面外连接为铰接(柱顶及柱脚均为铰接),则为了不让摇摆柱形成平面外不稳体系,这时加柱间支撑可形成稳定体系同时也减少了平面外的计算长度,比较经济。当然如受工艺限制,厂房中部不许设支撑,则在摇摆柱平面外可做成刚架形式(类似于巨型结构的原理通过做两个柱距相连的水平支撑与边柱柱间支撑也可达到传递水平力的效果,这样是可以替代柱间支撑作用的),并按刚架的计算长度作为摇摆柱的平面外计算长度进行计算。还有一种比较典型的情况,就是当计算考虑蒙皮效应(蒙皮的刚度应很大)时,可不加柱间支撑,摇摆柱的平面外计算长度可根据有限元分析算,属于空间范畴,一般程序无法考虑,同时对支撑体系的要求也很大,需根据计算定。
吊车横向水平荷载与节点的垂直距离“前两项需据产品样本,经计算求出,如何计算教科书上有。3项与吊勾的类型和吨位有关,是一个%数,据规范确定。4项由样本查出。5,6项如果执行厂房模数的话,是常数。7项与吊车梁的高度和轨道类型有关。
——第1、2、4项准确的说法分别是吊车最大轮压、最小轮压、桥架重量在支座处产生的最大反力,需要根据吊车参数、吊车梁跨度等按反力影响线计算得出——sts吊车数据是指针对该榀刚架吊车所产生的最大轮压,吊车厂家给定的是单个轮压,sts中需要手工根据吊车影响线计算的最大轮压输入,不过新版的sts可以通过程序自动导入!
——先计算行车梁,再计算结构。
确定吊车厂家的,按厂家的数据计算行车梁;没有定厂家的,新STS里可直接导入数据计算。在输出的文件后有:“最大轮压产生的吊车竖向荷载”:“最小轮压产生的吊车竖向荷载”:“吊车横向水平荷载” “吊车桥架重量” .计算结构输入吊车荷载时,导入此四项数据。“吊车竖向荷载与左节点的偏心距” ,“吊车竖向荷载与右节点的偏心距” 为行车梁中心线到柱中心线的距离。吊车横向水平荷载与节点的垂直距离“为牛腿面到轨道顶的距离。另外在牛腿处需增加因行车梁轨道等自重产生的一个恒载值。
STS数据库的吊车数据好像都是桥式吊车的,没有梁式吊车。若是手动或电动的梁式吊车采用此数据算出来的可能偏大。
刚接手一个工业厂房,边柱高38米,跨度56米,柱距6米,设2台35吨吊车,启吊高度28米,轻屋面,轻墙面。我想初步设计方案如下:用格构式柱,屋面采用网架。请问这样的结构用STS如何建模?
用“排架”模块,屋面网架可以假设为无限刚,立柱用实腹柱就可以,35T不算大。注意规范(立柱用GB50017;网架用3D3S软件吧,规范用网架规程)的以及风荷载体型系数选取。网架支座铰接。最好先用3D3S计算出支座受力,然后到STS用“排架”计算。
关于普钢厂房结构布置的问题——现在在做一个50t吊车中级工作制,单跨36m,不知道在结构布置和钢柱截面类型方面都有哪些要求,是不是要十字柱,还是H型柱就行,是不是交叉支撑都要用H型钢的,对牛腿这块还有没有什么要求?
50吨吊车是个分界线,柱子采用实腹或格构均可,一般情况下,如果是单跨可考虑采用格构柱,这样位移比较容易满足,如果是多跨可考虑采用实腹,因为实腹加工比较简单,位移较单跨容易控制。用钢量相差不多。
50t吊车中级工作制的设计应丛以下几方面着重注意:
1、梁柱的强度、整体稳定、局部稳定等(翼缘宽厚比、腹板高厚比、长细比等)。
2、吊车梁的计算注意应考虑疲劳计算。
3、屋面水平支撑的布置应合理,同时应布置纵向支撑系统,以保证纵向的整体稳定性。
4、屋面的梁的挠度应稍严格一些(一般按1/250控制)
5、柱间支撑的布置、伸缩缝应符合规定。
6、应考虑地震的作用。
7、应考虑走道板及吊车的检修梯。
结构厂房砖墙围护问题——我做了一个单厂,采用砖砌维护。由于要维护整体稳定性,要在钢柱根砖墙之间设拉结筋。我没有找到图集或者规范,只找到混凝土柱的,上面说间距500,但当时我认为钢柱上随便施焊,且距离太小,可能会造成柱子的强度减小。就勉强采用了1000,可是审图公司不同意,他们说必须500.我猜测他们也是用的混凝土柱的规范。请前辈告诉我怎么办采取什么措施才行。非得500吗?会造成钢柱的强度的降低吗?
——应该是500,你是不是把应力控制到105%啊,这么害怕焊接削弱柱强度。正常使用状态下墙体对柱有利(就观测结果和使用效果而言)。
——砖维护属于自承重墙,验算高厚比就可以了。与柱的拉结一般间距为500,主要加强墙体的面外刚度,有利于地震作用下的墙体稳定。
砼柱+钢屋架,砼柱建模如何考虑钢屋架——砼柱上架钢屋架的结构,下面的砼柱在空间建模时如何考虑钢屋架?
——若用PKPM可用虚梁模拟。虚梁的作用;
1.分割房间以传递钢屋架承受的面荷载。
2.可在虚梁上加集中荷载。
3.模拟钢屋架的轴向水平刚度。
• 钢结构厂房设计应注意问题(三)
钢结构厂房砖砌内隔墙稳定计算问题——现手头设计这样一个工程,厂房长73.1m,宽47.3,柱距7.2m,檐口5.2m,双坡屋面,有中柱,半跨23.65m,现场复合屋面,砖砌外墙、内隔墙,在验算高厚比是有疑问,还望高手指点,1.在计算外墙高厚比时,以柱距7.2m为横墙间距(显然是刚性方案)计算,但是刚架是否能作为外墙的横墙,门钢与砌体规范是不一样的,本设计钢柱柱脚是铰接,柱顶侧移按照门钢规范控制(1/240),但是砌体规范4.2.2要求作为横墙条件是最大侧移H/4000,按照砌体规范要求控制侧移,又要增加用钢量且很难满足,业主也不干,不知做过这方面设计得如何解决?
2.最麻烦是有一道内隔墙,在两品刚架之间的三分之一处,一直砌到内屋面板底,s=47.3m,只能是弹性方案,理论计算很难满足,别人告诉我,按照抗风柱间距加构造柱,3.6m处加一道圈梁,砖墙顶部加一道圈梁,构造柱顶用弹簧板与屋面系杆连接,这种方式是否合理?我想知道中间3.6m处加的圈梁是否能砖墙的计算高度减半?我认为砖墙加壁柱、加构造柱不能改变整面砖墙的计算高度,靠砖墙加壁柱、加构造柱来保证墙体稳定是不够经济的,保证稳定最重要的方式是控制横墙间距,——问题一;
1.参见《砌体结构设计规范》6.1.2.1 .当b/s≥1/30时,圈梁可视作壁柱间墙或构造间墙的不动铰支点(b为圈梁宽度).圈梁宽为240,240X30=7200 ,即可加圈梁来减少墙的计算高度.
2.柱顶侧移按照门钢规范控制(1/240),与砌体结构刚度不协调.可用刚体转动的方法设计,将外墙设计成依附于钢柱的一快刚体.不做外墙条基,外墙重量由地基梁承担.地基梁座于钢柱牛腿上.这样就释放了墙体与地面的转角.
3.宜沿钢柱做构造柱,增强墙体与钢柱的整体性(拉筋连接),以利于抗震.问题二;
1.做钢筋混凝土壁柱,壁柱柱脚应刚接,既应做独立基础,壁柱施工完后,再砌墙.
2.钢筋混凝土壁柱与屋面钢结构,用弹簧板连接,传递水平力,释放垂直位移.
3.墙顶应做压梁.压梁与屋面钢结构要有适当的间隙.门刚推荐轻质(柔性)墙板作维护,是有道理的.避免了主体结构与维护结构刚度不协调的矛盾.
混凝土柱上加钢屋架梁, 推力解决?
如果钢屋架梁指的是H型钢,有如下几种处理;
1.钢梁两端加张紧拉条,且有竖向拉条与横向拉条连接2.钢梁支座与混凝土柱连接处的螺栓孔作成长圆孔。
混凝土柱为脆性材料,而钢梁为柔性材料,如何做成刚接?做成铰接比较合适。
30米跨度,15米高。原设计用钢屋架,钢砼柱已经做完,甲方非要改钢梁。只好做个2米高的门式刚架,柱脚铰接,经计算,柱头在水平力的作用下位移过大,只好加上个水平拉杆,经计算须用36圆钢,施工难度太大,后改为24.5的油浸钢丝绳,上完恒载后拉了7吨的预应力。
原则上来说,钢梁水平力不能有,否则,推力混凝土悬臂柱难以承受。
1.假如水平推力2吨,柱高7米,则弯矩140kn.m,试想要多大配筋。400X400的砼柱,单侧也得配3@25(没好好算,估的);
2.一般,钢梁与柱顶用螺栓连接;考虑抗拔是主要的。
3.水平力可以靠椭圆空释放,虽然水平力还会有一点,但好很多。
4.要做得严格,应该节点处设置圆钢做成辊轴的支座。
5.如果要刚接,也是可以的,只是螺栓可能稍多一些;梁断面也必须根据刚接设计了。
一个38m跨度的钢梁,混凝土柱结构,本人采取下弦下折的屋架形式,但又不是屋架,本人建议你看看工业建筑的一篇有关下弦下折的钢屋架文章——一端平板支座,一端橡胶支座。
对于跨度较小的此种轻钢屋盖可以做成简支梁,简支梁下翼缘拉平,上翼缘根据屋面坡度调节(一般屋面坡度要做的小的点),这样还可以便于梁下吊顶。
我做36M的钢屋盖时候,是采用两端滑动(长圆孔25X60)处理的,长圆孔的长度必须考虑大于总的位移的1/2,否则锚栓易被剪断(只有两个)。屋架间的水平刚性系杆很重要。
钢梁下加一短钢柱, 钢柱与混凝土柱铰接与钢梁刚接—— 我亦处理过这类问题,跨度为27米,有吊车,如果用简支或铰接,则很难满足变形的需要,我们是采用刚接,工程实践也可以,只是施工上有些难度而已,不能把问题绝对化。节点处理上,我们参考了劲性(钢骨)砼的有关规程。建成后使用效果也不错,需要改进的是,如何使节点的设计能便于施工。
此论题很有兴趣。论点有几条:
1,刚接;
2,铰接;
3,一端铰支,一端按滑动铰;
在这里讲一件我亲身经历的此连接的工程实例。供大家在设计中参考。
1974年我在北京一个长途汽车站的工地现场进行指挥钢屋架的安装作业。工艺如下:
1,钢屋架吊装就位。初步连接螺栓(此时螺栓不紧);
2,对钢屋架位置进行调整(对十字线);
3,用两组杉搞在钢屋架上弦进行临时固定(此时吊勾不松。);
4,用线坠检查钢屋架的垂直度。用两组杉搞进行调整钢屋架的垂直度。
5,紧固钢屋架的地脚螺栓;
6,焊接;
7,履带吊变幅,松钩(此时只能变幅,如松钩则履带吊大臂由于会弹作用,将钢屋架拉偏);
8,安装各类支承;
9,吊装大型屋面板。
就这样完成了两榀钢屋架(一个节间)的安装作业。这时设计院的同志来了。说这样不行。设计是一端铰支,一端按滑动铰支座的。可是我们当时执行不了此设计。按此设计作业。钢屋架在安装中非常不稳定,很危险!最后商量还按原安装工艺执行。
以后我在设计钢屋架和柱子时。将安装工艺因素考虑进去。使钢屋架的理论受力状态与实际接近。
1.在两个脚支座处加个拉杆,不美观,但很多业主还是接受了。
2.加一小截钢柱,与梁钢接,这样可以把水平推力转化为弯矩由刚接节点吃掉大部分。
3.最好的方法,与第一点类似,而且我在ABC,扎米尔的手册上都见过——把简支梁的下翼缘拉成水平就行了,这样理论上是有水平推力的,但大家想一想,这个下翼缘与第1点的圆钢拉杆可以起到相同的作用呀!实际是没有推力的。如果下翼缘向下变截面并且低于了两边的铰支座,效果相同的。
钢结构门式钢架设计作业的介绍就聊到这里吧,感谢你花时间阅读本站内容,更多关于钢结构门式钢架是什么、钢结构门式钢架设计作业的信息别忘了在本站进行查找喔。
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