钢结构小品设计:挑战与创新,10 米悬挑雨棚与 40 米跨大门的解决方案

   日期:2024-08-07     来源:网络整理    作者:佚名    浏览:361    
核心提示:雨棚悬挑10m其实也还好因为荷载本身不大,而且建筑对雨棚的厚度也留有空间,梁高做个500-600也没啥意见。2.大斜柱提供给屋面雨棚的支座条件不对;柱顶预埋件做法应优化,目前400x2000埋件太笨重且构造过于复杂。增加柱底锚栓布置图及钢架立面布置图,悬挑根部应作构造加强

周末,H哥打电话给我,说需要我帮忙审一个东西。两个项目都是加装小钢结构(岗亭雨棚、十字路口大门、精神堡垒)。看完审批的方案,觉得挺有意思,有好几个十米左右的大悬挑(硬悬挑)、40米长的大门、两块17米长的招牌,还是有点挑战性的!我立马答应,开始在心里想办法。果然,设计部总是比设计更着急!

1. 该怎么办

1. 10m悬挑雨棚,两侧采用大斜柱悬挑

2. 跨度40m的闸门

2. 如何制作天篷

本来雨棚可以任意设计,但和双方设计师沟通后发现,他们的想法不一样,雨棚悬挑10m没问题,因为本身荷载不大,建筑也给雨棚厚度留有空间,梁高500-600m也没异议。主要分歧在于斜柱的方式上,钟XX觉得斜柱有角度,如果是钢结构就得做预埋柱脚,但柱脚的方式相对麻烦,所以强烈建议做成混凝土斜柱。

根据第一轮冠层计算结果,提出以下意见:

1、平面尺寸与图纸不符;

2、大斜柱给屋盖提供的支撑条件不正确;

3.活荷载太大,未考虑风吸作用;

4.斜柱宜考虑采用双排钢柱,并应简化柱脚;

5、根据以上意见,对钢梁截面形状进行进一步优化。

另一个雨棚项目,悬挑只有8m,所以另一位设计师也采取了更激进的做法,考虑用双钢柱(200x200x10)做斜柱造型。经过沟通验证,竖向位移和横向变形都很大,所以加强了结构刚度。其实我最初的想法是,斜柱造型刚好具备格构柱的条件,这样钢结构实现起来比较简单,刚度也比较大。

如何建造门

随着设计的进行,闸门的跨度也做了改变,由原来的40m缩减到30m左右,所以跨闸结构跨高比接近40。设计时按桁架高跨比,不适合现有跨度,参考了书上的方法,提出了实心梁跨法。跨度确实有点大,但只是轻钢屋盖,其实什么形式都可以实现。这时候是应该注重经济性还是工期呢?如果工期优先,那么直接解决实心梁型,最好用轧制成品工字钢;如果成本优先,那么桁架成本大概更优。

3号做了什么

设计院根据初步沟通意见最终确定了一版雨棚图纸,也与现场沟通了斜柱的做法,施工方没有异议,也不再纠结。钢结构审查意见及沟通细节:

关于挠度极限标准如何控制,目前10m的悬臂可能主要以刚度来控制,从目前的截面尺寸来看,基本采用600x300的箱形截面,相对比较严格。

主钢梁截面厚度应进行优化,特别是腹板应减薄,以减轻自重;梁截面反正都是焊接的,除了对截面板厚度进行细分外,还可对构件进行细分,以控制成本;

主梁截面是否可以改变,需与幕墙方商议可行性;

应优化柱顶预埋件方式,现行400x2000预埋件体积过大,结构过于复杂。

对于箱梁、工字钢的抗扭性能,对于扭矩较大且无法避免的钢梁,建议采用箱形截面;对于其他悬臂主梁,由于主梁扭矩可以通过铰接次梁来释放,因此可以优化为工字钢截面。

关于支撑结构问题,因大斜柱上的预埋件优化为两根支撑连接,钢结构方指出可能存在调平问题,建议中间增加一根短钢柱解决过渡和平整问题。

悬挑8m小雨棚比较简单,设计比较激进,所以意见以控制安全、留有余地为主,沟通意见如下:

岗亭内部空间应切平,条件允许的情况下,柱子尽量共面(可通过加宽右侧墙体解决)

双斜柱既可以采用刚性连接,以减少柱底部向上的拉力,也可以增加斜腹杆,形成格构结构,以增强整体性。

增加柱底锚栓布置及钢架立面布置,悬臂根部应进行结构加强

第四题:复习题

通过几次草图的设计,我有几点经验:

荷载的取值标准目前还没有统一意见,主要存在恒载和风载的取值问题,特别是风载体型系数,恒载主要是外层铝板的自重,一般需要考虑上部和下部,所以荷载取值按0.3*2=0.6考虑,体型系数需要考虑正负风压。

闸门的风荷载值可参考工业荷载规范中跨空中走廊体形系数的取值。

对于雨棚的风荷载值,保守一点可以参考看台的数值;后面的设计考虑了-2.0的负风压,反正不是负压控制,就不用担心,但设计时要求在正压值中考虑1.0的体部系数。

变形控制标准

定常+活荷载作用下的变形可按1/250L控制,但规范没有给出风荷载控制组合下的挠度控制标准。另外,规范允许定常+0.5活荷载的变形采用预拱处理钢结构雨棚预埋件,因此名义变形控制实际上问题不大。基于这一点,钢结构得到了很大的优化。

因为以上两个主控因素一开始没有统一,中间优化了好几次钢结构雨棚预埋件,导致时间浪费!项目后期,特别是快推项目,需要准确把握主要矛盾或制约因素,及时反馈或与设计师协商,最终敲定版本!

这还是印证了C先生之前教导的:好的设计需要控制,糟糕的设计需要引导!

 
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