钢结构工程详解(十二)空间工程设计

2019-01-26 09:07:00
河南亚东板材
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摘要:钢结构工程详解(十二)空间工程设计

钢结构建筑的迅猛发展,使得钢结构的结构形式越来越多样化。特别是近年来,建筑物雨篷、屋面飘板、桁架结构、索膜空间结构、塔架结构的大量应用,筑设计对造型的要求也越来越尚,大最的空间钠结构应用于这些建筑上。

空向钢结构大体上可以分为钢管结构(圆结构、方管结构)和型钢、薄壁型钢结构。这些结构的设计除了应该按相关规范进行计算外,尚应进行相贯线的设计。大部分节点为焊接或普通蝶栓连接

空间钢结构的设计和施工应贯彻执行国家的技术经济政策,做到技术先进、经济合理、安全适用、确保质量。

空间钢结构不仅传力合理,技术先进,而且可以综合各种筑结构的势,扬长补短.往往更能满足建筑多样化、多功能的要求,比其他单一结构形式更易于使建筑和结构融为一体,要能传达建筑的文化内涵,并产生具有视觉冲击效果的独特造型。正越来越多地受到重视并得到广泛应用,并将引导建筑新颖结构形式发展的趋势并创造新的结构体系。

一、空间钢结构设计的一般规定

空间钢结构的设计采用以概率理论为其础的极限状态设计方法。以分项系数设计表达式进行计算。空间钢结构大部分都采用弯薄壁型钢,承重结构应按承载能力极限状态和正常使用极限状态进行设计。采用薄壁型钢时,应按薄壁型钢技术规程设计,非薄壁型钢则应按钢结构规范及空间结构规程设计。

设计冷弯薄壁型钢结构时的重要性系数,应根据结构的安全等级、设计使用年限确定:一般工业与民用建筑冷弯薄壁型钢结构的安全等级取为二级,设计使用年为50年时,重要性系数不应小1.0;设计使用年限为25年时, 重要性系数不应小0.95。特殊建筑冷弯薄壁型钢结构安全等级、设计使用年限另行确定。

按承载能力极限状态设计冷弯薄壁型钢结构.应考虑荷载效应的基本组合,必要时应考虑荷载效应的偶然组合.采用荷载设计值和强度设计值进行计算:荷载设计值等于荷载标准值乘以荷载分项系数;强度设计值等于材料强度标准值除以抗力分项系数,冷弯薄壁型钢结构抗力分项系数为1.165。

按正常使用极限状态设计冷弯薄壁型钢结构,应考虑荷载效应的标准组合,采用荷载标准值和变形限值进行计算。计算结构构件和连接时,荷载、荷戟分项系数、荷载效应组值系数值,应符合观行国家标准《建筑结构荷载规范》的规定。

支承轻屋面的构件或结构(屋架、框架等),当仅承受-个可变荷载,其水平投影积超过60m时,屋面均布活荷载标准值算取0.3kN/平米。

设计刚架、屋架、檩条和墙梁时,应考虑由于风吸力作用引起构件内力变化的不利影结构构件的受拉强度应按净截面计算;受压强度应按有效净截面计算;稳定性应按有有效截面计算。

构件的变形和各种稳定系数可按毛截而计算。

计算下列情况的结构构件和连接时,强度设计值应乘下列相应的折减系数。

1、 平面格构式檩条的端部主要受压腹杆:0.85;

2、 单面连接的角钢杆件:

1)按轴心受力计算强度和连接:085

2)按轴心受压计算稳定性:0.6+0014;(注:对中间无联系的单角钢压杆;为按最小回转半径计算的杆件长细比)

3)无垫板的单面对接焊缝:0.85

4)施工条件较差的高空安装焊缝:0.90

5) 两构件的连接采用搭接或其间填有垫板的连接以及单盖板的不对称连接:0.90

上述扎种情况回时存在时,其折减系数应连乘。

设计冷弯薄壁型钢结构时,应结合工程实际,合理选用材料、结构方案和构造措保证结构在运输、安装和使用过程中满足强度、稳定性和刚度要求,符合防火、防腐要求。

冷弯薄壁型钢结构的设计和施工,除应符合规范外,尚应符合现行有关国家标准的规定。

用于承重结构的冷弯薄壁型钢的带钢或钢板,应具有抗拉强度、伸长率、屈服强度、冷弯试验和硫、砷含量的合格保证;对焊接结构尚应具有碳含量的合格保证。

二、空间钢结构设计的构造规定

1)冷弯薄壁型钢结构构作的壁厚不宜大于6mm,也不宜小于1.5mm(压型钢板除外)。

2)构件受压部分的壁厚尚应符合下列要求:

①构件中受压板件的最大宽厚比应符合下表的规定:

②圆管截面构件的外径与壁厚之比,对于Q235钢,不宜大于100;对于Q345钢,不宜大于68。

3)构件的长细比应符合下列要求:

①受压构件的长细比不宜超过下表所列数值:

②受拉构件的长细比不宜超过350,但张紧的圆钢拉条的长细比不受此限。当受拉构件在永久荷载和风荷载组合作用下受压比不宜超过250;在吊车荷载作用下受压时,长细比不宜超过200。

4)用缀板或缀条连接的格构式柱宜设置横隔,其间距不宜大于2-3m

单元的两端均应设置横隔。实腹式受弯及压弯构件的两端和较大集中荷载作用处应设置横向加劲肋,当构件腹板高厚比较大时,构造上宜设置横向加劲助。

5)立体桁架(包括张弦立体桁架)可采用直线或曲线形式。

空间网格钢管结构的选型应结合工程的平面形状和跨度大小、支承情况、荷载大小、屋面构造、建筑设计等要求综合分析确定。杆件布置及支承设置应保证结构体系几何不变。立体桁架可采用铰接节点。

立体桁架的高度可取跨度的1/12 — 1/16。

张弦立体桁架高度可取跨度的1/30-1/45,拱形桁架矢高可取跨度的1/10-1/16,张弦的垂度可取跨度的1/10—1/14。

立体架支承于下弦节点时需有可靠的防侧倾体系,拱形的立体桁架要考虑支座水平位移对下部结构的影响。

为保持立体桁架的平面外稳 定性,应设置平面外的支撑系统。

三、空间钢结构设计的结构挠度容许值

空间钢管结构的最大挠度值不应超过下表中的容许挠度值

刚架与立体桁架可预起拱,其起拱值可取不大于短向跨度的1/300.最大挠度在减去起拱值后不应超过规定值。

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