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中国钢构网解析"轻钢结构"

2008-06-04 13:03:12   来源:   作者:   【 评论:0

内容提示:1.轻钢结构的特点    钢结构一般分为普通钢结构和轻钢结构,它们之间并无明显的界限。其计算规则都是一样的。所谓轻钢结构,一般是结构荷载较小,结构杆件也较小,构件壁厚较薄的一类结构,一般采用门式钢架、屋架和网架为主要承重结构。正因为轻钢结构上作用的荷载

1.轻钢结构的特点 

  钢结构一般分为普通钢结构和轻钢结构,它们之间并无明显的界限。其计算规则都是一样的。所谓轻钢结构,一般是结构荷载较小,结构杆件也较小,构件壁厚较薄的一类结构,一般采用门式钢架、屋架和网架为主要承重结构。正因为轻钢结构上作用的荷载较小,所以,使得结构效应产生的内力一般较小,这就使得结构的强度往往不成问题,而由于构件断面较小,截面惯性距较小,使得结构的刚度也随着减小,结构的整体和局部稳定成为在设计中必须引起重视的主要问题。这就是轻钢结构自己的特点。了解了这个特点,我们就可以采取相应的措施,比如可以采用增加支撑和拉条,以满足杆件的长细比要求,增设加劲肋以满足构件的局部稳定等。 
2.门式刚架结构的特点 

  下面讲一下我们常见的门式刚架结构。门式刚架轻型房屋,其结构一般由主骨架和支撑系统构成,主骨架包括:1)主受力构件-门式刚架;2)墙架;3)檩条等;支撑系统包括:1)刚架柱之间的垂直支承;2)刚架梁之间的水平支撑;3)刚性系杆、拉条;4)隅撑等; 
从以上的构成可以看出,支撑系统占有很大的比例,这也是轻钢结构的特点。 
门式刚架房屋上作用的荷载一般有:竖向荷载(结构自重,雪荷载,积灰荷载,)和水平荷载(风荷载,吊车刹车力),还有地震荷载(水平和竖向)。由于轻钢结构自重较轻,所以对地震的反应也较轻,这一点对抗震非常有利。 
3.门式刚架各构件的作用 

  门式刚架,建筑物上的各种荷载主要由它承担并将其传给基础,刚架与基础的连接有刚接和铰接两种形式,一般宜采用铰接,当水平荷载较大,房屋高度较高或刚度要求较高时,也可采用刚接。刚架柱与斜梁为刚接。刚架的特点是平面内刚度较大而平面外刚度很小,这就决定了它在水平荷载作用时,可承担平行与刚架平面的荷载,而对于垂直刚架平面的荷载却无能为力。 
  墙架,主要承担墙体自重和作用于墙上的水平荷载(风荷载),并将其间接传给主体结构。 
檩条,承担屋面荷载,并将其传给刚架。檩条还通过螺栓与每榀刚架连接起来,与墙架梁一起与刚架形成空间结构。 
由于檩条和墙架梁之间都是由螺栓连接的,连接点近似于铰接,又由于檩条和墙架梁的长细比都较大,在平行于房屋纵向荷载的作用下,其传力刚度有限,所以有必要在屋面的各刚架之间设置一定数量的刚性系杆。我们刚才说了,刚架平面外的刚度很小,这样,我们必须设置刚架柱之间的柱间支撑和刚架梁之间的水平支撑,使其形成具有足够刚度的结构; 
  由于檩条和墙架的平面外刚度小,所以,有必要设置拉条(增加支撑),以减小在这个方向的长细比; 
对于刚架斜梁,一般是上翼缘受压,下翼缘受拉,上弦由于檩条相连,一般不会出现失稳,但当屋面风荷载吸力作用时斜梁下翼缘有可能变号受压从而失稳,因此,设置隅撑就十分必要了。 
  另外门式刚架与基础是通过地脚螺栓连接的,当水平荷载作用形成的剪力较大时螺栓就要承担这些剪力,我们一般不希望螺栓来承担这部分剪力,在设计时我们也没考虑它的作用,而是设置刚架柱脚与基础之间的剪力键来承担这部分剪力。 
  4.判断结构是否适合用轻钢结构 

  是否为轻钢,可以根据结构承受荷载的大小,以及结构类型来定的。 1、楼、屋面结构体系:如果是钢筋混凝土楼、屋面板,荷载较大就不能用轻钢结构; 2、吊车荷载:如果有较大吨位的吊车就不符合轻钢结构的要求; 3、结构体系:要是建筑物为多层,或是比较高的单层结构也不宜按轻钢设计。 
  5.判断结构是否适合用轻钢结构 

  《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》CECS102:2002的适用范围 
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、无桥式吊车或仅有起重量不大于20t的中、轻级工作制桥式吊车或3t悬挂式起重机的单层房屋钢结构。

6.钢材的分类 

1、按建筑用途分类 
碳素结构钢(普通及优质)、焊接结构用耐候钢(耐大气腐蚀钢)、高耐候性结构钢、桥梁用结构钢。 
2、按化学成分的碳及合金元素分类 
碳素钢:低碳钢、中碳钢、高碳钢 
合金钢:低合金钢、中合金钢及高合金钢 
3、按化学成分的硫及磷含量分类 
普通钢:S≤0.05%,P≤0.045%; 
优质钢:S≤0.045%,P≤0.04%; 
高级优质钢:S≤0.035%,P≤0.03%。 
4、按炼钢炉炉种分类 
平炉钢、氧气顶吹转炉钢、碱性侧吹转炉钢及电炉钢。 
5、按浇注时脱氧程度及方法分类 
沸腾钢、镇静钢、半镇静钢。 
7.Q235及Q345钢的质量等级和保证项目 

Q235钢的质量等级分为A、B、C、D四级。 
1、Q235A钢号的力学性能保证项目:屈服点、抗拉强度及伸长率三项。 
2、Q235的B、C、D级钢的力学性能保证项目: 
有屈服点、抗拉强度、伸长率、冲击韧性、冷弯性能五项,其中冲击韧性的试验温度,对B、C、D级钢分别为200C、00C级-200C,D级试验温度属负温试验。 
Q345钢的质量等级分为A、B、C、D、E五级。 
1、Q345A钢的力学保证项目:屈服点、抗拉强度、伸长率和冷弯性能四项。 
2、Q345的B、C、D、E级钢的保证项目: 
有屈服点、抗拉强度、伸长率、冲击韧性及冷弯性能五项,其中冲击韧性的试验温度,对B、C、D、E级钢分别为200C、-200C级-400C,D、E级试验温度属负温试验。 
8.材料 

  用于承重的冷弯薄壁型钢、轻型热轧型钢和钢板,应采用现行国家标准《碳素结构钢》GB/T 700规定的Q235和《低合金高强度结构钢》GB/T 1591规定的Q345钢。 
  门式刚架、吊车梁和焊接的檩条、墙梁等构件宜采用Q235B级或Q345A及以上等级的钢。非焊接的檩条和墙梁等构件可采用Q235A钢。 
  门式刚架轻型房屋的檩条和墙梁宜采用本规程附录B规定的卷边Z形冷弯型钢或附录C规定的卷边槽形冷弯型钢。 
9.优化目标 

  在进行轻钢结构设计时,应在确保结构安全的前提下,使结构的用钢量最省、造价最低。这也就是我们采用优化设计方法的优化目标。而在实际设计中,轻钢结构的用钢量和造价又是由结构杆件的截面尺寸决定的。因此,我们的优化目标可以直接简化为如何选择经济合理的截面尺寸,使其在满足强度、刚度、稳定性等要求的前提下,截面面积最小。 

Tags:中国   钢构网   轻钢结构    
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