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            甘肅宇正鋼結構有限公司

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            淺析輕鋼結構廠房結構設計

            所屬分類:行業資訊    發布時間: 2023-12-18    作者:admin
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            輕鋼結構典型優勢

            輕鋼結構屬輕型鋼結構的一種類型,其結構體系,簡言之,是由剛架為承重結構,配套輕型屋蓋和墻體圍護結構,以及相應的支撐系統所組成的結構體系。輕鋼結構和其他材料的結構相比,具有如下優點。


            1.自重輕

            輕鋼框架結構重量比很高,墻厚較薄,因此可以使房屋的跨度達到很大,鋼材可根據不同用途合理分配截面尺寸的高寬比,使用面積較其他結構要提高很多。這種截面模數大,具有優良的力學性能和優越的使用性能,結構強度高。輕鋼結構與混凝土結構相比,自重約為后者的一半。在工程設計中可以根據實際情況達到個性化的要求。



            2.結構穩定性好,抗震性能突出

            輕鋼框架結構穩定性良好,鋼梁、鋼柱組成柔性框架,可充分發揮鋼材強度高、延性好、塑性變形能力強的特點,以吸收部分地震能量,房屋的抗拉伸、扭曲、震動的能力得以強化。一般而言,其抗震能力是磚混結構的2倍以上,在高烈度的地震災害后,用于修復的費用減少。而且適合建造在各種地質條件的地基上,提高了結構的..可靠性。



            3.施工速度快

            一般情況下,輕鋼框架結構建筑的施工由于設計標準化、定型化,構件加工制作工業化,另外加上現場安裝施工的過程中不受氣候影響,簡單快捷,時間相對鋼混結構住宅縮短工時1/3~1/2,加快了資金周轉,大大提高了....速度。




            輕型鋼結構廠房的優化設計

            1.剛架.優柱距的確定



            剛架的柱距與剛架的跨度、屋面荷載、檁條形式等因素有關。隨著剛架柱距的增大,剛架用鋼量是逐步下降的,但當柱距增大到一定的數值后,剛架的用鋼量隨著柱距的增大其下降的幅度較為平緩,而其他如檁條、墻梁的用鋼量隨著柱距的增大而增加,就房屋的總用鋼量而言,隨著柱距的增大先下降后上升。大量計算數據表明:一般情況下,門式剛架的.優柱距為6~9m,柱距不宜超過9m,超過9m屋面檁條與墻梁體系的用鋼量增加太多,綜合造價并不經濟。因此,從綜合分析的角度看,確定合理的柱距才能既節省鋼材,又使設計真正做到定型化、專門化、標準化以及輕型化,從而推動門式剛架輕型房屋結構體系在我國的發展。

            2.合理跨度的確定



            在設計中,應該根據具體房屋的高度來確定合理的跨度,總體來說,當荷載和柱高一定時,我們在設計中就應適當加大房屋的跨度,這樣一來,剛架的用鋼量整體增加不明顯,但卻很大程度上節省了空間。通過大量計算得出:當檐口高度為7m、柱距8.5m,荷載情況完全一致的情況下,跨度在18~48m之間的剛架單位用鋼量為18~35kg/㎡,當檐口高度為12m時(其他情況相同),跨度在18~48m之間的剛架單位用鋼量(Q235-B)為25~40kg/㎡,因此,在工藝要求允許的情況下,設計人員選擇方案時應選擇較為經濟合理的跨度,不宜盲目追求大跨度。

            3.截面優化設計


            實現截面優化的方法主要有兩種:


            (1)窮舉法

            首先仔細計算和比較各種合理的構件截面形式,并在滿足具體設計要求的情況下,以用鋼量.少或造價.低作為控制條件,得到滿意的截面尺寸。門式剛架常采用變化構件的截面來適應彎矩的變化以達到節約鋼材的目的。除腹板的高度變化外,厚度也可根據需要變化,上、下翼緣可以用不同截面,相鄰單元的翼緣也可采用不同的截面形式。因此,影響整個剛架用鋼量的因素有上、下翼緣寬度、厚度,腹板的厚度,構件大頭、小頭的高度,而且這些因素之間也互相影響,互相不獨立。工程設計從形式上來說,是一種非常嚴格的力學和數學方法的..運算過程。



            (2)用.優化理論

            首先可以把問題歸納為一個單目標的問題,用鋼量.少或造價.低.為優化的具體目標函數,應力、位移等可以作為約束條件,.后用我們的數學方法得到.滿意的解。



            事實上,結構設計中起重要作用的并不是那些運算方法和數學處理,而是一系列難以用..的計算解決的、具有主觀色彩的決策問題。所以,完全用.優化理論來解決截面優化設計有很大的復雜性。當設計人員決定了結構形式后,截面優化比較簡單易行的方法是按照構件的內力來調整截面尺寸,經過試算來確定重量.小的截面。這種方法不但計算次數少,而且可以人工干預截面優化范圍,快速的得到比較理想的截面尺寸。

            4.柱腳設計



            輕鋼結構柱腳形式有兩種:即鉸接柱腳和剛接柱腳。對于鉸接柱腳,基礎僅受軸心荷載作用,設計相對比較簡單。但部分輕鋼節結構廠房都有吊車,依據《輕鋼結構剛架輕型房屋鋼結構技術規程》規定:用于工業廠房且有5t以上的橋式吊車時,宜將柱腳設計成剛接;《技術措施結構(2003)》規定:當設有橋式和梁式吊車時,輕鋼結構剛架柱宜采用等截面構件,柱腳應設計成剛接。因此5t以上的橋式和梁式吊車的門剛結構柱腳應設計成剛接;3t及以下懸掛式吊車和無吊車的門剛結構,柱腳才可以設計成鉸接。有較大吊車的房屋,柱頂位移較大,柱腳采用剛接,使得每榀剛架形成超靜定結構,不但能減小柱頂位移而且具有更大的..儲備。對于高寬比和風荷載較大的無吊車門剛結構,柱腳也宜設計成剛接。

            同時當柱底板與混凝土基礎間的摩阻力不足以抵抗全部的水平剪力時柱腳還應設置抗剪鍵,抗剪鍵的設置需要計算。在基礎施工時應留置鍵槽,鍵槽每側寬出抗剪鍵不小于30mm,底部空隙高度不小于20mm。在柱腳底板和基礎頂面之間留有一定空間,柱腳鉸接時不宜大于50mm,柱腳剛接時不宜大于100mm。


            輕鋼結構設計對于建筑工程鋼結構設計來說具有十分重要的作用,對于鋼結構設計的發展也是具有重大意義的,因此我們應該加強對于輕鋼結構設計的探討。由于我國在建筑行業,特別是在輕型鋼結構建筑方面的發展還不是很好,在施工設計中還存在著很多的問題,因此,應該在輕鋼廠房的設計方面多做研究。并且由于我國的輕鋼結構廠房的需求量不斷增加,做好輕鋼結構廠房的設計就會更加的重要。



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