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钢结构设计规范范文1
关键词：美标规范；钢结构；抗弯构件
中图分类号：TU392 文献标识码：A
中美两国规范体系不同，两者在结构设计上也迥然不同。随着我们企业逐渐走出国门，进入广大的国际市场，尤其是在亚非拉众多国家，当地的结构设计往往按照美标设计，或者以美标为基础建立发展自己国家的设计规范，在这些国家承包的工程，其结构设计往往要求必须遵循当地规范或者美标规范，这就要求我们的企业必须掌握美标规范设计。出于这方面考虑，我们对美标规范设计进行了研究，在本文中我们选取构件设计中常见的抗弯构件设计来进行对比分析，并以某钢结构简支梁截面为例进行案例验算分析。
1.受弯构件强度计算流程
1.1 中国标准（GB）计算流程
根据现行钢结构设计规范GB50017-2003，钢结构受弯构件的正应力强度计算、剪应力计算、局部承压强度计算、以及折算应力计算分别如下列公式（1）、（2）、（3）、（4）。
上述公式中有关参数见GB50017第4.1.1～4.1.4条相应条款，上述公式仅适用于主平面内受弯的实腹式构件，不适用于腹板屈曲后强度验算。一般验算主平面内受弯的腹板未屈曲的实腹式构件，均要验算上述式（1）、式（2）。特殊情况还需要根据GB50017按照式（3）、式（4）验算。
1.2 美标规范计算流程
美国钢结构协会AISC提出了两种钢结构设计方法，即LRFD和ASD法。设计人员可自行选定采用何种方法进行结构设计，而选取的依据是设计的经济合理性。
剪应力强度计算公式见式（5）。
kv―腹板稳定系数；对于非加劲截面且h/tw3.0或a/h>[260/（h/tw）]2；横向加劲肋除应满足上述要求，还应满足构造要求，具体详ANSI/AISC 360-10 G3.3节。
2.受弯构件稳定计算流程
2.1 中国标准（GB）计算流程
当不满足钢结构设计规范GB50017-2003第4.2.1条规定时，钢结构受弯构件的整体稳定计算，单向弯矩作用和双向弯矩作用分别如下列公式（9）、（10）。
不满足上述第一种情况的箱形截面简支梁，其截面尺寸满足h/b0≤6，l1/b1≤95（235/fy）时可不计算整体稳定性。有关参数见《钢结构设计规范》第4.2.2～4.2.4条相应条款。
2.2 美标规范计算流程
（1）无需计算整体稳定
ANSI/AISC 360-10中，F2、F3、F4、F5章节所列的截面，当Lb≤Lp时，不用进行侧向扭转屈曲极限状态计算；F6、F7、F8章节所列的截面不用进行侧向扭转屈曲极限状态计算。
3.2 中国标准（GB）验算
强度：由规范得，对于双轴对称工字形截面γx=1.05；
结论
本文介绍了中国标准和美国规范对于钢结构抗弯构件的强度计算及稳定计算的流程，并且选取一实际案例进行对比计算。从上文可以看出美标规范在构件计算上的规定要细、要求更多，计算流程更为烦琐。
钢结构设计规范范文2
【关键词】钢结构；结构设计；要点分析
21世纪是一个科技高速发展的时代，我国处于社会主义初级发展阶段。我们只有大力发展生产力，增加科研投入，不断地进行改革探索最后一定会取得很好地成绩。在我国的建筑行业近几年呈现良好的态势，我们在这个领域取得了很好地效果，尤其在钢结构的改革方面更是取得了很好地效果。在传统的观念，钢结构的做大的作用就是稳固的作用，对于工程的质量起到很好的保证作用；如今想在原有的基础之上更好的使钢结构具有更好的强度，质量轻便，施工的过程简单易行。面对于市场需求的要求，我们的建筑企业就要不断地改革创新，如今的压力主要来自于两个方向：第一，近几年建筑企业呈直线型上升，之间形成了强烈的竞争关系，很多的企业进行价格战，这样减少了收益；第二，想要占领市场就要加大科研投入，具有强大的质量保证，及时出现更新换代的产品，只有这样才会更好地具有竞争力。
一、明确钢结构设计所涉及规范、规程
钢结构设计中所涉及规范、规程总体上可分为三种：1.国家规范（GB），如《钢结构设计规范》（GB50017-2003）、《冷弯薄壁型钢结构技术规范》（GB50018-2002）、《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）等等；2.行业规程（JGJ）或地方规程（DBJ）有：《高层民用建筑钢结构技术规程》（JGJ99-98）、《空间网格结构技术规程》（JGJ7-2010）等等；协会规程（CECS）有：《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程（2012年版）》（CECS102：2002）、《预应力钢结构技术规程》（CECS212：2006）等等。
二、理解钢结构设计使用年限、设计基准期和建筑寿命的概念
钢结构设计使用年限、设计基准期和建筑寿命的区别。所谓的设计的年限，通常是指在设计之初规定的时间之内，该项产品不会出现大的问题进行大型的维修，只需进行日常的维修保养即可，就能达到设计之初的设计理念。对于设计基准期，是指在设计的过程中确定活荷载代表值选用的时间参数，根据某一特定的区域与关系，进行不同年段进行统计，确定其失效率，最后定下基准。在我们这里提到的建筑的寿命，指的是建筑最终的使用时间，一般情况下，这个时间是按建筑开始，一直到完全报废退出历史的舞台的整个的时间。在我们的如今的钢结构设计中这几方面的参数数据是不可缺少的。
三、区分钢结构设计的承载能力极限状态和正常使用极限状态
承载能力极限状态是指结构或结构构件达到最大承载能力或出现不适宜继续承载的变形。正常使用极限状态指结构或结构构件达到正常使用或耐久性能的某项规定限。钢结构设计中，对承载能力极限状态进行严格的控制，保证结构不发生安全破坏；对正常使用极限状态，要结合建筑物的安全等级，使用功能等要求进行有效地控制。既满足建筑物的使用要求，又要兼顾建筑结构的经济性。
四、单层钢结构厂房设计注意事项
1.注意单层厂房的温度区段的分隔措施。随着我国工业建筑规模的扩大，近年来建成了一些特大面积的厂房，有的纵向长达数百米，有的横向十余跨相连。《钢结构设计规范》有关温度区段的分隔长度应按《钢结构设计规范》或《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》的相关要求。纵向温度区段的分隔以双柱伸缩缝为宜，对有托架的厂房，也可采用铰接短钢柱或吊挂钢板支撑的构造来实现双柱伸缩缝。纵向温度区段的分隔如采用双柱伸缩缝会影响厂房的使用功能，以采用滑动支座的方法为宜。
2.注意单层厂房屋面支撑系统的布置。厂房屋面支撑系统保证了结构在安装和使用过程中的稳定性，提高结构的整体刚度，控制了屋面杆件的平面外计算长度以较少杆件的截面尺寸。屋面支撑系统包括横向支撑、纵向支撑、竖向支撑（仅用于梯形屋架）和系杆。
3.注意单层厂房柱间支撑系统的布置。厂房的柱间支撑保证厂房纵向的稳定和空间刚度，承受厂房所受纵向的风荷载、吊车荷载及地震力并传至基础，控制了柱的平面外计算长度以较少柱的截面尺寸。柱间支撑的设置除按规范要求满足其上述功能外，还要注意与屋面支撑系统相协调，与屋面支撑设在同一柱距内。对于屋面支撑形式，应首选十字形交叉支撑，这种支撑传力直接、构造简单、用料省、刚度大；对于柱间距与支撑高度比值大于2的上柱支撑，可采用人字型或八字型支撑以减少用料；当支撑位置处要考虑人员出入或放置设备，应考虑空腹式门形支撑，但这种支撑用料费、刚度差，所以柱间支撑，尤其是下柱支撑尽量设于无人员或设备的柱距处。
五、钢结构制图注意事项
钢结构的设计图纸和很多的设计图一样也是分为两部分，设计之初的设计图和施工图两部分，我们严格按照设计审核的相关的规定，图纸的设计者主要的方向是在设计图方面进行深入的钻研探索，钢结构的相关的施工单位根据实际的工程方向进行设计。在设计的过程中这两部分的设计人一定要进好工作的协调工作，互相渗透自己的思想理念，达成共同的目标，以保证工程的进度顺利地实施，最后达到工程的目的。
六、结语
激烈的竞争的形式是今天我们必须要面临的，我们可以想象每天报道的中小企业的倒闭的现象很多，正由于面对着严峻的压力，没有很好的处理好这方面的关系，想要企业有很好的发展，就要不断地发开发新的产品，提高品质，与同类产品相比较更具竞争力。我们的钢结构就是面临着这样的问题，经过自身不断的改革创新，使自身更具竞争力。目前，钢结构的设计取得了一定的成绩但是还有很多的问题存在，想要更好地发展，我们还要不断的走下去，一步一个脚印的解决问题，不断地满足市场的需求，用先进的科学技术说活，我相信在不久的将来我们的钢结构设计一定会取得更大的成绩。
参考文献
钢结构设计规范范文3
【关键词】超长超宽；门式刚架；横向缝；纵向缝
1、工程概况
营口、盘锦忠旺铝业有限公司-厂区位于辽宁。其中A1厂房长度600m，宽度110m。高跨区域：檐口高度21.200m，宽160m，带160/50吨吊钩桥式起重机；低跨区域：檐口高度17.200m，宽440m，带20/5吨吊钩桥式起重机。高跨剖面见下图。
高跨区域采用格构柱+焊接H型钢梁；低跨区域梁柱均为焊接H型钢
2、场地概况
1），气温
年平均气温为9.5℃，最冷的1月份平均气温为-8.5℃，最热的7月份平均气温为25.0℃，极端最低气温为-28.0℃，极端最高气温为34.7℃。
2），降水量
年平均降水量667.4mm，最多年份降水量889.9mm，最少年份降水量387.2mm。
3），冻胀
场地标准冻结深度为1.10米，具有Ⅳ级强冻胀性。
3、规范概要
《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》的相关条文：
1.0.2 本规程适用于主要承重结构为单跨或多跨实腹门式刚架、具有轻型屋盖和轻型外墙、无桥式吊车或有起重量不大于20t的A1～A5工作级别桥式吊车或3t悬挂式起重机的单层房屋钢结构的设计、制作和安装。
4.3.1 门式刚架轻型房屋钢结构的温度区段长度（伸缩缝间距） ，
应符合下列规定：
纵向温度区段不大于300m；
横向温度区段不大于150m 。
《钢结构设计规范》的相关条文：
故本工程高跨区域执行《钢结构设计规范》，纵向温度区段为180米，横向温度区段为100米。低跨区域执行《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》，纵向温度区段为300米，横向温度区段为150米。
4、屋面板、墙面板及檩条分缝
在需要设置伸缩缝处，檩条可采用两种做法：在搭接檩条的螺栓连接处采用长圆孔，并使该处屋面板在构造上允许膨胀或设双柱。本工程采用双柱的做法。板横向（屋面的纵向）的影响一般是可以忽略的，但主次结构有分缝的地方，屋面也应当设缝。做法如下图：
5、主结构纵向缝
1），设单柱
在搭接檩条的螺栓连接处采用长圆孔，并使该处屋面板在构造上允许膨胀。此方案具有较好的经济效益，做法比较简单，但支撑系统在该跨段要断开。
2），设双柱
采用双柱伸缩缝比较可靠、方便，又不影响车间使用面积，且柱子增加不多，不过影响基建投资经济指标。房屋设了伸缩缝实际为两个独立的单体，对减小温度应力和结构变形都很有优势。
3），吊车梁
本工程采用双柱伸缩缝，伸缩缝柱中心距2米。故吊车梁要悬臂1米。伸缩缝节点板一侧为圆孔，另一侧为水平椭圆孔。该做法释放了水平段的约束，同时又提供了竖向的约束，可以调整伸缩缝两侧的不平衡变形。
6、主结构横向缝
高跨区域执行《钢结构设计规范》，要考虑温度应力的影响。
1），设双柱
采用双柱分隔是最简单的办法，但影响厂房的使用。
2），释放钢梁
通过椭圆孔、变形支座释放钢梁的横向变形。但会改变屋面钢梁外观，结构左右也不对称，总体感官不好。同时结构的变形增大、刚度减小、总的造价会增加。
3），增加温度应力计算结合构造措施
采用特定滑动夹具，避免了屋面板温度应力的影响。采用辅助软件（3D3S）复核温度应力。这个方案既省用钢量又便于制作安装。
7、结束语
对门式刚架轻型钢结构房屋纵向、横向温度伸缩缝的处理除了要满足规范要求，还要结合实际情况，这样才能做到安全、经济、简单、合理、美观。
参考文献
[1] 钢结构设计规范GB 50017-2003 [S]
[2] 门式刚架轻型房屋钢结构技术规程CECS 102：2002 [S]
钢结构设计规范范文4
关键字：钢结构厂房框排架；STAWE；结构设计
中图分类号：TU391文献标识码： A 文章编号：
前言
在工业厂房设计过程中，很多情况下因为使用空间和节约材料的要求，厂房要求被设计成下面是框架结构上面是排架结构或者左边是框架结构右边是排架结构的框排架结构。这样的结构在设计过程中，既要满足框架结构的要求，排架部分同时也要满足排架结构的要求。
工程实例
2.1工程概况
某工程位于郑州市二七区，为二层结构，底层层高15米，有15T桥式吊车，位于11米标高处，楼面活荷载5.0KN/M2,二层层高8.1米，距楼面6.0米处设置5T单梁吊车，屋面采用轻钢屋面。跨度21米，两跨，开间7米，共17个开间。厂房长X宽为42米X119米。除此之外，屋面从第2个开间至第16个开间还设置天窗架采光。根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2012008版）（项目为2009年设计）郑州市二七区抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.10g。房屋抗震设防类别为丙类。根据《抗震规范》第8.1.3条，房屋高度
2.2结构选型
该工程二楼楼面荷载比较大，故采用组合楼板，由此底层采用框架结构，屋面是轻钢屋面，故二楼无需采用框架结构，采用排架结构即可，所以我们的厂房结构形式采用下部框架上部排架的结构形式。两个方向的跨度差别较大，所以刚度差别也会比较大，因此框架采用框架-支撑结构。《建筑抗震设计规范》8.1.6条规定抗震等级四级且高度不大于50m的钢结构宜采用中心支撑，中心支撑框架宜采用交叉支撑，支撑的轴线宜交汇于梁柱构件轴线的交点。房屋总长119米，总长大于60米且小于120米，底层框架设置两道支撑。支撑均匀布置，布置于第5个开间和第13个开间，采用H型钢支撑。二层排架结构，根据《抗震规范》第H.2.3条，多层钢结构厂房的支撑布置应符合，支撑布置在同一柱间上下贯通。所以在二层排架同样在第5开间和第13开间设置支撑，支撑顺着底层布置部位设置。支撑采用L型角钢。同时由于天窗架的设置，为了传递天窗架的荷载在第1开间和第17开间同样设置屋面水平支撑和竖向支撑。
2.3柱截面选型
结构跨度21米，跨度较大，开间7米，底层层高15米，荷载又比较大，若采用焊接“工”字型钢，很难满足长细比要求，现采用焊接“十”字钢柱。二层层高8.1米，屋面采用轻钢屋面，荷载比较小，而且受力方面为一个方向，故采用焊接“工”字钢。
2.4模型计算
框排架结构既要满足框架结构的计算结果，排架结构部分同时还要满足排架的计算结果，因此该建筑的结构模型首先在PKPM钢结构模块的框架三维模型与荷载输入中建立整体模型，屋面板按照实际的刚度折减成相应的屋面厚度输入模型中，然后用结构模块中的STAWE整体计算。在SATWE前处理的特殊构件补充定义中，设置二层的楼面为弹性膜，这样的模型设置更接近于事实。参数都定义好后，进行计算，整体结构要满足《抗震规范》及《钢结构设计规范》中的多、高层结构设计要求。二层的排架结构既要满足框架的整移角要求，同时也要满足排架的长细比，应力比等要求。所以，要另外选取不同的每一品排架用钢结构模块中的框排架PK交互输入与优化计算进行排架计算。在二维排架计算模型中，底层的梁柱采用规范是《钢结构设计规范》，二层的梁柱采用《门式钢架设计规范》计算。得出的结果底层的焊接“十”字型钢柱和焊接“工”字型钢梁按钢框架要求，二层的焊接“工”字钢柱和钢梁按钢排架要求。根据《建筑抗震设计规范》第5.5.1多、高层钢结构弹性层间位移角限制1/250，弹塑性层间位移角限值1/50。该项目用PKPM中的SATWE计算，最大位移角：X方向地震力作用下的楼层最大位移1/404；X双向地震作用下的楼层最大位移1/403；Y方向地震力作用下的楼层最大位移1/392；Y双向地震力作用下的楼层最大位移1/392。
弹塑性层间位移角在SATWE中不能直接计算出来，多遇地震影响系数最大值为0.08，罕遇地震影响系数最大值为0.5，即得罕遇地震与多遇地震的影响系数比值为6.25（0.5/0.08），根据上表能简化得出最大的弹塑性层间位移角：X方向的楼层弹塑性最大位移1/65；Y方向的楼层弹塑性最大位移1/63。
2.5节点设计
框架部分经过STAWE整体计算后，连接STS接口，进行全楼节点连接设计。工字形梁与十字形柱刚接连接采用连接类型为：悬臂梁段与钢柱刚性连接。梁悬臂段与柱应采用全焊接连接，梁的现场拼接采用翼缘焊接腹板螺栓连接。梁的拼接节点STS节点设计中会考虑设计。为了材料的节约，柱截面相对于跨度较大的框架梁来说，截面翼缘相对取得较薄，使得悬臂梁与钢柱焊接连接的计算结果通常会不满足结果。如：按抗震规范8.2.8条进行梁柱连接的极限承载力验算： Mu=487.664 >1.3Mp=473.311 满足，加强需要的盖板厚度Tgb=6，（盖板厚+梁翼缘厚）>柱翼缘厚！满足设计要求！
3 结束语
框排架结构是工业厂房建筑中越来越常见的结构形式，无论是框架与排架侧向连接组成的侧向框排架结构厂房，还是下部为框架上部顶成为排架的竖向框排架结构厂房。框排架结构需要进行整体结构计算。同时排架也需要进行排架结构计算。整体计算框排架的所有构件都要满足框架结构的抗震要求，侧向或者顶层的排架部分要满足排架结构的抗震要求。
参考文献：
[1] 陈骥.钢结构稳定理论与设计(第5版).科学出版社;第5版，2011-4
钢结构设计规范范文5
钢筋混凝土多层、多跨框架软件开发
2.项目研究背景：
所要编写的结构程序是混凝土的框架结构的设计，建筑指各种房屋及其附属的构筑物。建筑结构是在建筑中，由若干构件，即组成结构的单元如梁、板、柱等，连接而构成的能承受作用(或称荷载)的平面或空间体系。
编写算例使用建设部最新出台的《混凝土结构设计规范》gb50010-xx,该规范与原混凝土结构设计规范gbj10-89相比，新增内容约占15%，有重大修订的内容约占35%，保持和基本保持原规范内容的部分约占50%，规范全面总结了原规范实施以来的实践经验，借鉴了国外先进标准技术。
3. 项目研究意义：
建筑中，结构是为建筑物提供安全可靠、经久耐用、节能节材、满足建筑功能的一个重要组成部分，它与建筑材料、制品、施工的工业化水平密切相关，对发展新技术。新材料，提高机械化、自动化水平有着重要的促进作用。
由于结构计算牵扯的数学公式较多，并且所涉及的规范和标准很零碎。并且计算量非常之大，近年来，随着经济进一步发展，城市人口集中、用地紧张以及商业竞争的激烈化，更加剧了房屋设计的复杂性，许多多高层建筑不断的被建造。这些建筑无论从时间上还是从劳动量上，都客观的需要计算机程序的辅助设计。这样，结构软件开发就显得尤为重要。
一栋建筑的结构设计是否合理，主要取决于结构体系、结构布置、构件的截面尺寸、材料强度等级以及主要机构构造是否合理。这些问题已经正确解决，结构计算、施工图的绘制、则是另令人辛苦的具体程序设计工作了，因此原来在学校使用的手算方法，将被运用到具体的程序代码中去，精力就不仅集中在怎样利用所学的结构知识来设计出做法，还要想到如何把这些做法用代码来实现，
4.文献研究概况
在不同类型的结构设计中有些内容是一样的，做框架结构设计时关键是要减少漏项、减少差错，计算机也是如此的。
钢结构设计规范范文6
关键词钢结构;用钢量;刚度;稳定性;耐火保护层
中图分类号TU2文献标识码A文章编号1673-9671-(2010)042-0095-01
随着我国城市化进程加快及钢产量快速提高,钢结构在建筑结构的应用日益广泛,钢结构设计队伍逐步扩大。特别是近年建筑行业的高速发展和原材料匮乏,长期在多层建筑领域占统治地位的粘土砖逐渐退出历史舞台。但与此同时,钢结构建设资源的合理利用及可持续发展问题日益突出。
当前,制约我国钢结构建筑发展的主要因素是:钢结构建筑的造价高于钢筋混凝土结构。因此,在满足钢结构建筑规范的前提下,对钢结构建筑进行优化设计,减少结构用钢量,降低工程造价有重要意义。
1钢结构概述
1.1钢结构的含义及特点
钢结构是由型钢和钢板等组成的结构,形式多样:桁架、框架、网架、门刚等等;各构件或部件之间采用焊缝、螺栓或铆钉连接。
钢结构的特点:钢材的组织结构均匀,接近于各向同性匀质体,因而钢结构的理论计算结果比较符合实际受力情况;钢材强度和弹性模量也高,因此与同强度才来相比,体积轻便:钢结构塑性和韧性好、适宜于承受振动和冲击荷载;钢结构便于机械化制造,精确度较高,安装方便,是工程结构中工业化程度最高的一种结构;施工较快,可尽快地发挥投资的经济效益。钢结构的密封性较好,但耐锈蚀性和耐火性较差,需采取防腐防锈及防火措施。
1.2钢结构的适用范围
基于以上优点,钢结构通常用于跨度大、高度大、荷载大、动力作用大的各种工程结构中,如工业厂房的承重骨架和吊车梁、大跨度的屋盖结构、高层建筑的骨架、大跨度的桥梁、起重机结构、塔架和桅杆结构、石油化工设备的框架、工作平台和海洋采油平台、管道支架、水工闸门等;也常用于可装拆搬迁的结构,如临时性展览馆、建筑工地用房、混凝土模板等。轻型钢结构常用于小跨度轻屋面的各类房屋、自动化高架仓库等。此外,容器结构、炉体结构和大直径管道等也常用钢材制成。
2影响钢结构用钢量的主要因素
在钢结构设计中,影响用钢量的因素主要有以下三点:
1)刚度条件。一般来讲,设计时要求变形越小则用钢量越大。变形与构件的长度密切相关,即与工程结构的高度、跨度、柱距等方面有关。如单层轻钢结构厂房若控制跨度≤30m、檐口高度≤9m、柱距≤9m,则用钢量一般是比较节省的。
2)整体稳定条件。过去传统钢结构设计往往采用拉压杆体系解决稳定性,现在设计中则较多采用拉杆体系支撑,现行的国家标准该问题规定不明,部分设计人员对结构件间在互相连接作用下约束效果考虑不够,易造成了为增加稳定性而加宽构件翼缘,使得实际用钢量比设计所需有所增加。笔者认为:设计时应适当考虑构件的相互约束(如设计刚架梁时考虑檩条对梁的约束),就可以把为解决整体稳定而多用的钢材节省下来。
3)局部稳定条件。国标GBJl7-88《钢结构设计规范》用于轻钢结构设计是偏于安全的。国家标准CECSl02:98《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》及上海、北京等地制订的有关轻钢结构设计方面的技术规程在刚度和稳定性条件等方面也未作出具体规定,设计时,我们应综合考虑其结构安全性和用钢量,来确定结构设计。
3基于轻钢结构设计的具体过程
3.1刚度设计
国标GBJl7-88《钢结构设计规范》对多层框架和有重级工作制吊车的厂房变形控制的要求作了较明确的规定。对普通单层结构,国标CECSl02:98《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》做出了具体的规定。
结构变形主要涉及到适用性的问题,一般对结构的安全性涉及并不太深。而单层轻钢结构屋面一般是不上人的。笔者认为,设计时对单层轻钢结构厂房的变形控制是可以适当放宽的。放宽变形对于那些主要由变形控制的建筑有非常重要的经济意义。根据上海市已建成投入使用的轻钢结构单层厂房、仓库等实践经验,对于檐口高度不超过9m的单层轻钢厂房,设计时可以只考虑强度条件,而不必考虑刚度变形要求。这种做法与欧美等国标准的规定也是比较接近的。
3.2整体稳定设计
3.2.1框架构件设计
整体稳定系数计算公式:
式中:――梁整体稳定系数;
――梁整体稳定等效弯矩系数;
――梁侧向支撑点间对接弱轴的长细比;
――按受压纤维确定的梁毛截面抗矩;
――梁毛截面面积;
――梁截面全高;
――梁受压翼缘厚。
由上式(1)可知,构件整体稳定承载能力与成反比。由于与受压翼缘的自由长度成正比,故解决整体稳定最经济有效的办法是对受弯构件的受压翼缘增加侧向支撑以减少。因为在轻钢结构设计中,由于檩条彩板屋盖结构的檩条的侧向支撑作用(檩条间距一般为l200-1500mm),梁的整体稳定往往有保证。这样就可以不必为整体稳定而加宽翼缘,增加用钢量。
设计时还应注意,檩条只能约束屋面梁上翼缘和柱外翼缘。但是由于轻钢结构屋面往往较轻,风荷的改变往往会改变内力的方向,因此梁下翼缘及柱内翼缘也都存在受压的可能。对于这种情况,设计时通过设置隅撑来解决。隅撑连接梁下翼缘(或柱内翼缘)与檩条,使之形成侧向约束,来解决梁下翼缘(或柱内翼缘)的整体稳定。
3.2.2檩条设计
采用Z型、C型檩条时,设计成搭接的连续性檩条而成为连续梁计算模式比以简支梁为模式的效果好。因为连续梁模式比简支梁模式的刚度大,稳定性优于简支梁。在笔者查阅的欧美等国钢结构图纸与技术中,他们计算稳定的自由长度取值是连续梁跨中反弯点之间的长度。这比我国现在一般取的自由长度要小,因此稳定性也优于简支梁。接照连续梁模式设计成的檩条,其檩条的拼接处一般都在跨度的五分之一处。
3.3局部稳定设计
据弹性理论,四边简支板的临界剪应力为:
由式(2)知:板的局部失稳临界剪应力与(h/tw)2成反比,故h/tw越小越好,设计时为了节省钢材就须增大h/tw值以提高构件的抗弯模量。这时解决局部失稳往往可以不必增大腹板厚tw,一般是通过设加劲肋的方法来解决。在国标CBJl7-88《钢结构设计规范》中,h/tw ≥ 80设加劲肋的规定就是基于临界剪应力与抗剪屈服应力相等定出的。这个规定对于普通钢结构是合适的。但对于轻钢结构,因为荷载较小,往往剪应力也很小,要远远低于抗剪屈服应力。在低剪应力下,即使h/tw ≥ 80也不会产生局部失稳现象。因此,设计时若剪应力未达屈服剪应力,可不设加劲肋,这一点在轻钢设计中可适时考虑
3.4焊缝设计
在设计规范中受力焊缝已有明确的规定。此处所讲的焊缝指的是梁、柱腹板与翼缘板之间的焊缝。因为这些焊缝在轻钢结构的制作中占了绝大部分的焊接工作。梁柱腹板与翼缘之间的焊缝主要是传递翼缘与腹板之间的剪应力。翼缘与腹板之间剪力很小,因此所需焊缝亦可很小。在美国钢结构施工图中,这些焊缝的处理广泛地采用了单面焊缝,这使得焊接工作量大大地减少了。用自动焊机的生产能力提高了一倍左右。国内未能采用单面焊缝原因大致有:①目前国内大多数轻钢结构生产厂家还没有解决单面焊缝的非对称变形;②长期以来设计人员已形成习惯。笔者认为,若解决非对称变形问题,对梁翼缘与腹板之间的焊缝可以使用单面焊。至于那些受力大的重要部位仍须双面焊,如吊车梁、牛腿等。
4钢结构耐火保护层设计
钢结构或钢构件存在耐火性能差会导致严重的安全隐患,这使得完善和充实钢结构规范中的防火设计显得愈来愈迫切。
现有的研究结果表明,经过保护后构件的升温规律除时间滞后外,其温度场分布规律与未保护时相同。因此,耐火保护层的厚度计算可采用如下假设:在要求的耐火极限时间内,使被保护的构件吸收的热量及钢表皮所达到的温度与未保护时构件的耐火极限内构件中吸收的热量及钢表皮所达到的临界温度相等。对于钢构件的防火保护层厚度可根据国家标准《高层民用建筑钢结构技术规程》JGJ99-98的附录7“钢构件防火保护层厚度计算”。
受保护的钢结构的耐火性能受其保护方式、保护材料类型及其厚度、施工质量等影响。不同的钢结构保护材料具有不同的特性和用性,选用时应根据保护结构的形式、环境条件、建筑内主动消防设施情况、当地消防管理水平等具体情况,通过经济分析综合确定。要保护这些保护方法在火灾时发挥预定功能,还应加强施工中产品质量、施工质量和日常维护管理的控制。采用水泥砂浆保护时,由于其附着力差且容易开裂剥落,在施工时建议采用钢结构外加焊钢丝网,再在钢丝网上进行抹水泥砂浆或高压喷枪喷射水泥砂浆成型。
参考文献
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