轻钢屋面体系的构成与应用及门式刚架轻型房屋的规范要求

   日期:2024-08-23     来源:网络整理    作者:佚名    浏览:442    
核心提示:轻钢结构概念涵盖较广,现仅就门式刚架轻型房屋钢结构在抗雪方面的设计要点,总结如下:门式刚架轻型房屋钢结构屋盖较轻,属于对雪荷载敏感的结构。

轻钢屋盖是指采用较轻的屋面板(波纹钢板或轻质夹芯板)的屋面系统,通常用自攻螺钉固定在檩条上。轻钢屋盖系统支撑在实心钢梁或桁架上。桁架形式有三角形、梯形、梭形、三铰桁架等,材质可采用角钢薄壁型钢、圆管、方管等,由于加工制作较繁琐,已逐渐被实心钢梁代替。竖向承重构件可以是钢柱,也可以是混凝土柱。单层厂房较常见的结构形式是钢梁与钢柱固定在一起的门式刚架。

根据《门式框架轻型房屋钢结构技术规范》GB51022-2015(以下简称《门式规程》),“门式框架轻型房屋”是指房屋高度不大于18m、房屋高宽比小于1、采用变截面或等截面实腹钢框架、采用轻钢屋面及轻型外墙(有时为非预埋砌体墙)、起重能力不超过20t的轻中型工作桥式起重机或悬挂起重机的钢结构单层房屋。对于房屋高度超过18m的同类建筑,其构件的强度和稳定性设计可参照《门式规程》。

2023年威海此轮降雪规模超过往年,特别是文登、临港两区,短时间内降雪量较大,导致一些未能及时清雪的轻钢结构厂房倒塌,大量房屋变形损坏。经调查发现,倒塌房屋基本都是设计、建造较早的轻钢结构厂房,新设计的轻钢结构建筑损坏相对较轻。

轻钢结构概念涉及范围很广,现仅针对门式框架轻钢结构在抗雪方面的设计要点进行论述,归纳如下:

1.适当提高设计雪荷载值

门式刚架灯塔钢结构屋面重量较轻门式刚架轻型房屋钢结构,是对雪荷载敏感的结构。雪荷载往往是控制荷载,极端雪荷载容易造成结构整体破坏,后果特别严重。设计雪压应适当提高。根据现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB 50009,对雪荷载敏感的结构应采用重现期为100年的雪压,在威海为0.6KN/㎡(60公斤/平方米)。对于有外檐沟或女儿墙等清雪困难的建筑,设计雪荷载值应在此基础上适当提高。

2. 采用可以减少局部积雪的屋顶样式

为降低雪灾风险,轻钢结构住宅应采用单坡或双坡屋顶,避免中间出现较大的积雪区域;对于高、低跨度的屋顶,应采用较小的屋顶坡度,防止过多的雪从高屋顶向低屋顶飘移,从而造成局部区域过度堆积;不应安装或减少女儿墙、屋顶突出物等,以减少积雪的危害。

3. 计算时应考虑雪的分布

门式钢架结构的超载能力较差,在设计主体结构和围护结构时,应特别注意女儿墙附近的雪荷载、附房墙体、高低跨形成的高低屋面、多跨房屋中的天沟等部位的雪荷载。设计门式钢架时,应严格遵守《门规》第4.3.2、4.3.3条的要求,考虑雪分布系数、积雪和漂移荷载。对于屋面板、檩条,应按雪分布不均匀的最不利情况采用雪分布系数;钢架的斜梁应按全跨雪分布均匀、分布不均匀、半跨雪分布均匀等设计。

4.适当减小门式刚架梁柱翼缘宽厚比

《门规》第3.4.1条规定,在主刚架构件的受压板中,工字型构件受压翼缘板的自由延伸宽度与其厚度之比不宜大于15εk(εk为钢级修正系数,其值为该钢级中235与屈服点值比值的平方根);第3.4.3条规定,当地震作用的综合效应控制结构设计时,工字型构件受压翼缘板的自由延伸宽度与其厚度之比不宜大于13εk。另外,根据《建筑与市政工程抗震通用规范》GB55002-2021第1.0.2条规定,抗震设防烈度为6度及以上地区的各类新建、扩建、改建建筑均须进行抗震设防。考虑到威海地区降雪概率大、强度大门式刚架轻型房屋钢结构,建议对不受地震组合作用控制的结构,钢柱及与钢柱连接的型钢梁的宽厚比限值(塑性耗能区)也应考虑按13εk(相当于S3或S4级抗震要求),以增加结构的延性,防止结构整体倒塌。

5.应充分考虑外排水沟的设计荷载

在冬季寒冷天气,天沟会因排水不畅而结冰,屋面积雪也会在此积聚。设计时应充分考虑悬挑天沟处的高密度冰雪荷载以及屋面除雪过程中可能产生的动荷载。

6.刚架梁、柱、抗风柱均设有角撑,提高结构稳定性

刚架结构的平面外稳定性直接影响结构的承载能力。在屋面斜梁受压区域(檐口处、多跨脊处)应较密集地设置角撑。在满足支撑点位置和自身长细比要求的前提下,两侧设置的角撑可减小屋面斜梁的平面外计算长度,提高稳定性。同样,在刚架柱、抗风柱上设置角撑也是提高结构整体稳定性的有效措施。这里需要注意的是,设置在边跨一侧的角撑应充分考虑由檩条变形传递的侧向推力的影响。

7.给出屋面板的厚度和强度要求

如果屋面板厚度或强度不符合要求,在雪荷载作用下,屋面波形钢板会变形过大、扣件脱开、密封条开裂等,造成渗漏。《门规》第11.1.4条规定,采用彩钢瓦楞钢板的屋面、墙板底板的力学性能应符合现行国家标准《建筑用波形钢板》GB/T 12755的规定。底板的屈服强度不应小于350N/mm2,卡扣连接板底板的屈服强度不应小于500N/mm2。这在设计文件中应有明确说明。

8、基本风压应放大1.1倍,风荷载放大系数应符合《工程结构通用规范》GB55001-2021的规定

暴风雪天气,风荷载与雪荷载的组合对结构安全性的考验更为严峻,正确的风荷载取值至关重要。《门规》第4.2.1条中风荷载标准值计算公式中的μw称为风荷载系数,与《建筑结构荷载规范》GB 50009-2012中的风荷载体型系数μs不同。门式刚架轻钢结构是对风荷载敏感的结构,因此在计算主钢架时,β系数1.1是对基本风压的适当增加,而不是风荷载放大系数。根据《工程结构通用规范》GB55001-2012第4.6.5条规定,主要受力结构应考虑不小于1.2的风荷载放大系数。《门规》并未规定女儿墙的风荷载系数。设计时可采用《建筑结构荷载规范》GB50009-2012中相应的风荷载体型系数。高女儿墙门钢结构的风荷载计算应按《门规》和《建筑结构荷载规范》的围护结构设计。

9. 屋面檩条设双层支撑

为防止檩条失去稳定性,檩条间的支撑和撑杆应设置在檩条受压部位。由于檩条上部在恒载和活载的组合作用下受压,檩条下部在恒载和风载的组合作用下受压,需同时考虑这两种工况,因此应采用双层支撑体系。当檩条下翼缘与内衬板连接时,内衬板可代替下部支撑体系的作用,而只设置上部支撑体系即可。双层支撑除了能有效增加檩条平面的稳定性外,还有利于雪灾过后变形檩条的调整和恢复。

10.提供使用过程中及时除雪的要求,并建议使用融雪设计或除雪安全设施

雪密度可粗略计算为150kg/m³,按威海地区百年一遇的基本雪压60kg/㎡计算,设计积雪厚度为40cm。考虑到屋面檩条的稳定性和经济性,门式钢架屋面坡度一般较缓(1/8~1/20),因此即使是自然排水屋面上的积雪也不易自然滑动。当屋面积雪大于设计厚度时,就会存在安全隐患。因此,设计单位应根据工程实际情况,在设计文件中给出及时除雪的要求。房屋采暖可有效降低积雪厚度,或对天沟等重点部位进行针对性的融雪设计,使融化的雪水顺利排出,减少局部积冰;屋面设计应提前考虑人工除雪时安全绳的固定设施。

综上所述,采取合理的结构措施可以更加经济、有效地提高门钢结构的稳定性。同时,充分考虑设计荷载,适当减小结构的荷载比(实际荷载与结构所能承受的极限荷载之比),将大大增加结构的安全性。

 
打赏
 
更多>同类资讯

推荐热播视讯

推荐视频

    Copyright © 2017-2021  二手钢结构网  版权所有  
    Powered By DESTOON 鄂ICP备2025106939号-1