淺析輕鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在建筑廠房中的應(yīng)用

[關(guān)鍵詞]輕鋼結(jié)構(gòu)；廠房；設(shè)計(jì)；體系  

　　引言 

　　輕型鋼結(jié)構(gòu)是在普通鋼結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新型結(jié)構(gòu)形式，它包括所有輕型屋面下采用的鋼結(jié)構(gòu)。與普通鋼結(jié)構(gòu)相比，有較好的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。輕型鋼結(jié)構(gòu)不僅自重輕、鋼材用量省、施工速度快，而且它本身具有較強(qiáng)的抗震能力，并能提高整個(gè)房屋的綜合抗震性能，是目前工業(yè)廠房應(yīng)用較廣泛的一種結(jié)構(gòu)。輕型鋼結(jié)構(gòu)由基礎(chǔ)梁、柱、檁條、層面和墻體組成。單層輕型房屋一般采用門式剛架、屋架和網(wǎng)架為承重結(jié)構(gòu)，其上設(shè)檁條、屋面板（或板檁合一的輕質(zhì)大型屋面板），下設(shè)柱（對(duì)剛架則梁柱合一）、基礎(chǔ)，柱外側(cè)有輕質(zhì)墻架，柱內(nèi)側(cè)可設(shè)吊車梁。 

　　1.輕型鋼結(jié)構(gòu)建筑體系 

　　輕鋼結(jié)構(gòu)體系的建設(shè)不僅僅局限于一些簡單的構(gòu)件，因?yàn)樗�涵蓋了諸多方面的內(nèi)容且具有非常廣泛的作用。目前， 薄壁鋼桁架結(jié)構(gòu)， 固體和晶格截面剛架結(jié)構(gòu)和工業(yè)結(jié)構(gòu)的中具有非常重大的作用， 第二， 輕型鋼結(jié)構(gòu)在外國也徹呈現(xiàn)了發(fā)展的態(tài)勢。輕鋼結(jié)構(gòu)有兩層特別的意思：一個(gè)是輕的， 另一層則指的是具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。屋頂在建筑結(jié)構(gòu)為例， 采用輕型屋面材料和結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的單位面積的鋼鐵消費(fèi)， 是兩個(gè)重要的因素來判斷和評(píng)估是否輕鋼結(jié)構(gòu)體系的建設(shè)； 其他結(jié)構(gòu)形式， 主要取決于鋼和的數(shù)量。 

　　2.大跨度門式剛架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 

　　2.1 荷載的分析及合理取值 

　　首先，根據(jù)地理位置適當(dāng)擇取合適的一些指標(biāo)，比如結(jié)合當(dāng)?shù)乜拐鹪O(shè)防烈度、風(fēng)荷載、雪荷載。其次， 根據(jù)使用情況和結(jié)構(gòu)恒載、活載的地板和屋頂。再次，恒載，活載因素選擇合理�？赡艿奈ｋU(xiǎn)，離開足夠的安全系數(shù)，最不利的荷載組合。 

　　2.2 梁、柱截面的預(yù)估 

　　建筑結(jié)構(gòu)系統(tǒng)布局完成以后， 需要對(duì)相關(guān)的截面做一個(gè)具體的評(píng)估， 特別是指梁和柱的截面尺寸， 一定要做好支持的預(yù)測等。根據(jù)負(fù)載和支持條件、鋼梁截面高度通常是跨1/20～1/50之間選擇。凸緣寬度根據(jù)梁橫向支承間距根據(jù)l/b 確定極限值，可以避免復(fù)雜的計(jì)算鋼梁的整體穩(wěn)定。 

　　建筑結(jié)構(gòu)系統(tǒng)布局的結(jié)束時(shí)， 需要對(duì)一個(gè)初步估計(jì)相關(guān)構(gòu)架重要組成部分， 特別是梁的截面尺寸，列是指預(yù)測、支持等。根據(jù)負(fù)載和支持條件、鋼梁截面高度通常是跨1/20 ～ 1/50 之間選擇。凸緣寬度根據(jù)梁橫向支承間距根據(jù)l / b 確定極限值， 可以避免復(fù)雜的計(jì)算鋼梁的整體穩(wěn)定。確定節(jié)法蘭的高度和寬度， 板厚度可以判斷根據(jù)局部穩(wěn)定性的結(jié)構(gòu)要求規(guī)范。根據(jù)柱截面長細(xì)比的估計(jì)， 通常50 <λ< 150 年， 簡單的選擇值附近的100 人。根據(jù)軸向壓縮、雙軸彎曲或單向彎曲不同， 可以選擇鋼或H型鋼。 

　　2.3 變形縫間距的規(guī)范要求 

　　輕鋼結(jié)構(gòu)住宅溫度區(qū)段長度應(yīng)根據(jù)下列條件： 指定的間距不超過300 米的垂直變形溫度；不超過150 的間距橫向溫度區(qū)段的變形。這有一個(gè)必須遵守的條件，相關(guān)的文件說明，如果當(dāng)相關(guān)的溫度達(dá)到一個(gè)核算值的基礎(chǔ)上就要加以放寬，然后經(jīng)過增強(qiáng)支撐熱應(yīng)力，把所有的溫度應(yīng)力平均的散布在每個(gè)鋼結(jié)構(gòu)上，這樣就能最大程度上確保廠房穩(wěn)定性。 

　　2.4 失穩(wěn)的控制 

　　2.4.1 設(shè)計(jì)過程中需注意的問題 

　　建設(shè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性不單單需要兼顧到整個(gè)體系， 而且還分析了單一組件系統(tǒng)科學(xué)相關(guān)的壓力�，F(xiàn)在來說，大多數(shù)應(yīng)用程序的軟件公司很少使用平面計(jì)算， 涉及空間的核算的部分也是極少的。雖然一些軟件計(jì)算的空間， 但由于使用過程非常復(fù)雜， 不易于使用， 所以推廣力度存在比較的大的難度。針對(duì)空間結(jié)構(gòu)的解析，不僅僅是對(duì)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性進(jìn)行分析，還需要對(duì)相關(guān)的支撐構(gòu)件進(jìn)行科學(xué)的設(shè)置，以此滿足支撐結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性可以 萬無一失。 

　　2.4.2 施工過程中的失穩(wěn)問題 

　�。�1）鋼結(jié)構(gòu)焊接。 

　　建設(shè)單位必須先焊接鋼并且還要做好相關(guān)焊接工藝的評(píng)估工作， 需要安排一些焊接的技術(shù)。裝配質(zhì)量其中非常關(guān)鍵的要求，確保嚴(yán)格執(zhí)行項(xiàng)目的順利。裝配接頭的質(zhì)量包括：槽質(zhì)量、根部間隙、不同方面的不恰當(dāng)?shù)膶?duì)接。為了減少焊接應(yīng)力在焊接過程中，防止焊接裂紋，應(yīng)嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)要求的預(yù)熱和焊接，應(yīng)隨時(shí)加熱， 確保層間溫度在整個(gè)焊接過程中，焊接結(jié)束焊接，焊接完成后，應(yīng)按照標(biāo)準(zhǔn)要求。對(duì)焊縫的設(shè)計(jì)和國家標(biāo)準(zhǔn)要求的測試、無損檢測應(yīng)對(duì)每個(gè)焊縫根據(jù)需求的比例。焊接質(zhì)量檢驗(yàn)人員應(yīng)及時(shí)完成》根據(jù)設(shè)計(jì)和GB50205 標(biāo)準(zhǔn)要求視覺檢查和無損檢測， 不合格的零件及時(shí)通知焊機(jī)維修。 

　�。�2）鋼結(jié)構(gòu)安裝的質(zhì)量控制 

　　在安裝工作開始之前， 建設(shè)單位應(yīng)有關(guān)的零件證書的證明，設(shè)計(jì)文檔還要進(jìn)行科學(xué)的合理的登記，另外，對(duì)所有的構(gòu)件有關(guān)的質(zhì)量 檢測結(jié)果也要如實(shí)的加以錄入，包括構(gòu)件所有的信息狀況。 

　　3.鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn) 

　�。�1）結(jié)構(gòu)自重輕。鋼結(jié)構(gòu)大多數(shù)情況下是由幾個(gè)大的部分構(gòu)成的，這里主要有金屬保溫板、保溫層及檁條材料。而鋼鐵消費(fèi)大約是30 kg/m2。 

　�。�2）施工周期短。鋼結(jié)構(gòu)大多數(shù)是通過廠房生產(chǎn)出來的，這就使得產(chǎn)品的質(zhì)量可以在最大程度上得到保證，同時(shí)也可以很好縮短施工周期。 

　�。�3）截面尺寸小。在平等的應(yīng)力狀態(tài)下， 其實(shí)混凝土構(gòu)件截面所需的鋼結(jié)構(gòu)梁柱的二分之一。 

　　4.如何做好鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 

　　4.1 荷載取值準(zhǔn)確 

　　嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)化工作， 垂直屋頂結(jié)構(gòu)應(yīng)使用統(tǒng)一的活載標(biāo)準(zhǔn)值（ 在水平投影面積計(jì)算作為0.5 kN/m2）。相關(guān)的文件也表明，屋頂?shù)幕钶d不是0.5 kN/m2， 同時(shí)當(dāng)組件的負(fù)載面積大于60 平方米減少乘法系數(shù)0.6，0.3kN/m2， 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的代碼按照解釋道。 

　　4.2 考慮活荷載的最不利布置 

　　需要依據(jù)有關(guān)的規(guī)范，考慮不利活載活負(fù)載分配布局， 不利條件雖然沒有特定的標(biāo)準(zhǔn)， 但根據(jù)目前的情況， 大部分的非臨時(shí)建筑應(yīng)考慮不利安排活載。 

　　4.3 節(jié)點(diǎn)的處理 

　　強(qiáng)列和弱梁是遵循的設(shè)計(jì)原則， 同時(shí)， 強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)是必不可少的。在許多情況下， 成員可以滿足設(shè)計(jì)要求， 該節(jié)點(diǎn)不能滿足抗震設(shè)計(jì)的要求， 因此， 加強(qiáng)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)領(lǐng)域關(guān)注的問題。 

　　4.4 抗剪鍵的設(shè)置 

　　在地震影響下，工業(yè)建筑的縱向和橫向受力存在著巨大的差異，一檔發(fā)生這樣的情況，那么柱腳螺栓的受力就會(huì)超出荷載，進(jìn)而使得廠房整體的質(zhì)量受到威脅。因此抗力鍵的設(shè)置必須科學(xué)且合理。 

　　5.結(jié)語 

　　綜上所述，輕鋼結(jié)構(gòu)廠房的設(shè)計(jì)是一件非常重要的工作，隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，各種工業(yè)廠房的建設(shè)日益加快，采用何種結(jié)構(gòu)形式和結(jié)構(gòu)布置應(yīng)該綜合考慮生產(chǎn)工藝，經(jīng)濟(jì)技術(shù)等因素的影響，既要考慮經(jīng)濟(jì)因素又要滿足使用要求。鋼結(jié)構(gòu)形式的工業(yè)廠房無疑具有其他結(jié)構(gòu)形式所不具有的顯著優(yōu)勢。 

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