轻型钢结构是一种新型结构形式,它是在普通钢结构的基础上发展起来的。它包含了所有在轻型屋面下所采用的钢结构。
轻型钢结构和普通钢结构相比,有较好的经济指标。它自重轻,钢材用量省,施工速度快。它本身具有较强的抗震能力,还能提高整个房屋的综合抗震性能。目前它是工业厂房应用较广泛的一种结构。
轻型钢结构由基础梁、柱、檩条、层面和墙体组成
单层轻型房屋一般采用门式刚架
屋架
网架
门式刚架的形式
刚架的形式及特点
1、采用轻型屋面,不仅可减小梁柱截面尺寸,基础也相应减小。
在多跨建筑里,能够做成一个屋脊的大双坡屋面,这为长坡面排水提供了条件。设置中间柱的话,可以减小横梁的跨度,进而能够降低造价。中间柱采用的是钢管制作的上下铰接摇摆柱,这种柱占的空间比较小。
刚架的侧向刚度由檩条的支撑来保证。这样就省去了纵向刚性构件,同时也减小了翼缘宽度。
刚架能够采用变截面的形式,其截面与弯矩呈现出成正比的关系;在进行变截面处理时,依据实际需要可以对腹板的高度和厚度以及翼缘的宽度进行改变,从而能够做到让材料充分发挥其作用。
刚架的腹板能够按照有效宽度来进行设计。这意味着部分腹板是可以失稳的,并且还能够利用其屈曲后的强度。
竖向荷载通常被当作设计的控制荷载。然而,倘若风荷载比较大或者房屋比较高,那么风荷载的作用就不应该被忽视。在轻屋面门式刚架当中,地震作用一般不会起到控制作用。
支撑可以做得比较轻便。它可以直接连接在腹板上,也可以通过水平节点板连接在腹板上。并且可以采用张紧的圆钢来进行连接。
结构构件能够全部在工厂进行制作,其工业化的程度较高。构件单元可以依据运输条件来进行划分,在现场,单元之间通过螺栓相互连接,这样的安装方式既方便又快速,并且土建施工的量比较小。
横梁和柱连接及横梁拼接
门式刚架横梁与柱相连接时,能够采用端板竖放这种方式(图 a),也能够采用端板斜放这种方式(图 b),还能够采用端板平放这种方式(图 c)。在对横梁进行拼接的时候,适宜让端板与构件的外缘保持垂直(图 d)。
刚架柱脚
门式刚架轻型房屋钢结构的柱脚,适宜采用平板式铰接柱脚。例如图 a、b 所示的那种。当存在必要情况时,也能够采用刚性柱脚,就像图 c、d 所呈现的那样。
牛腿
牛腿的构造见图
屋架
屋架的结构形式取决于屋面材料和房屋使用要求。主要有三角形屋架、三角拱屋架、梭形屋架以及平坡梯形钢屋架。
轻型钢屋架和普通钢屋架本质上差别不大。它们的设计方法原则是相同的。不过,轻型钢屋架的杆件截面尺寸相对较小,其连接构造以及使用条件与普通钢屋架稍有不同。
梯形屋架铰接支座节点
檩条
- 实腹式檩条也可以是连续构件。
空腹式檩条由角钢构成上弦和下弦,缀板将它们焊接在一起。它的主要特点在于用钢量相对较少,能够合理地运用小角钢和薄钢板。由于缀板间距较为密集,这就导致拼装和焊接的工作量比较大,所以在实际应用中使用得较少。
格构式檩条可以采用平面桁架式的檩条。格构式檩条可以采用空间桁架式的檩条。格构式檩条可以采用下撑式的檩条。
实腹式檩条
1、槽钢檩条
分为普通槽钢檩条和轻型槽钢檩条。其中有普通槽钢檩条(如图 a 所示);由于型材的厚度较厚,导致其强度无法充分发挥,所以用钢量较大。而轻型槽钢檩条虽然相较于普通槽钢檩条有了一定的改进,但仍然不够理想。
翼缘板平直,易于连接等优点。
卷边槽形冷弯薄壁型钢檩条钢结构檩条拉条间距,即卷边槽形(C 形)冷弯薄壁型钢檩条(图 c)。这种檩条的截面互换性较大,在实际应用中较为普遍钢结构檩条拉条间距,使用钢量较为节省,并且制造和安装都比较方便。
卷边 Z 形冷弯薄壁型钢檩条分为直卷边 Z 形(图 d)和斜卷边 Z 形(图 e)。直卷边 Z 形和斜卷边 Z 形檩条主平面 x 轴的刚度较大。用作檩条时,它们的挠度较小,用钢量较为节省,制造和安装也比较方便。斜卷边 Z 形钢在存放时能够叠层堆放,占地面积较少。当屋面坡度较大时,这种檩条的应用较为广泛。
檩条的连接构造
檩条需要与屋面进行可靠连接,这样就能保证屋面可以起到阻止檩条侧向失稳以及扭转的作用,对于一般那些不需要验算整体稳定性的实腹式檩条来说,这一点是特别重要的。
檩条与压型钢板屋面的连接,宜采用带橡胶垫圈的自攻螺钉。
檩条的拉条和撑杆:互相采用螺栓连接。
檩条在屋架(刚架)上的布置和搁置
为让屋架上弦杆不出现弯矩,檩条最好位于屋架上弦节点的位置。要是采用内天沟的话,边檩就应当尽量挨近天沟。
实腹式檩条的截面最好垂直于屋面坡面。对于槽钢和 Z 形钢檀条,最好把上翼缘肢尖(或卷边)朝向屋脊方向,这样能减小屋面荷载偏心所引起的扭矩。
桁架式檩条的下弦杆宜垂直于地面。
桁架式檩条在屋脊处若采用单檩方案,虽然用钢量较为节省,但是檩条型号会增多,构造也会变得复杂,所以一般适宜采用双檩方案。
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