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轻钢结构绿色建筑设计特性全面解析

发布:gangjie_gcb 浏览:104次

    自进入20世纪90年代以来,我国钢结构建筑的开展非常疾速,特别是一些代表城市标志性高层建筑的建成,为钢结构在我国的开展揭开了新的一页。如世界第三高的上海88层、高420m的金茂大厦业已完工,现已投入运营。据称世界第一高度的上海浦东环球金融中心,95层高460m,建筑面积为31万m2,现正在加紧建立中。由外商投资的大连总统大厦,正在加紧筹建之中,共95层,据称建成后其高度将名列世界前茅。


    轻钢结构的开展则更是如火如荼,特别在工业厂房的建立中则更为迅猛。从钢结构制造加施工企业数量的大幅增长就可窥见一斑,如上海市的钢结构制造和施工单位已由原来的几十家一下子开展到如今的400多家,单上海的宝钢地域就有近百家的钢结构制造厂。大好形势下,如何因势利导,抓好设计和施工质量,这是当前一个非常迫切的问题。本文拟就轻钢结构的优点、资料选择和设计中的留意点、塑性设计及腹板屈曲后强度的应用和蒙皮效应等作一概略引见,利于读者对轻钢结构有一个比拟全面的理解。


    轻钢结构行业及其适用范围


    所谓轻钢结构通常是指由下列钢材所构成的结构:①冷弯薄壁型钢结构;②热轧轻型钢结构;③焊接或高频焊接轻型钢结构;④轻型钢管结构;⑤板壁较薄的焊接组合梁及焊接组合柱而构成的结构。


    一.适用范围


    依据我国目前状况来看,这种结构由于其用度广、优势明显,已大量应用于单层工业厂房、多层工业厂房、办公楼以及高层建筑中的非承重构件等。对单层工业厂房而言,通常以H型钢,采用焊接衔接作为梁柱,以C形或Z形轻钢板作檩条,屋盖系统或楼面系统用压型彩色钢板作面层,上面可浇混凝土,压型钢板既可作为钢筋,必要时也能够再配钢筋。墙面围护也可采用单层或夹层压型钢板,夹层板内部可充填各种保温层。


    二.主要优点


    ⑴施工周期短:轻钢结构的最大优点是一切构件均能够由工厂制造现场拼接装置,对普通范围较小的工业厂房仅需45d至2个月,而若采用钢筋混凝土建筑则要8~12个月左右。


    ⑵综合经济效益好:由于施工周期短,能够提早投入运用,提早获取投资效益;更由于采用颜色鲜艳的彩色压型钢板,美观华美,改善了周边环境的动态感;由于建筑物自身的自重轻,普通状况下不需求做桩基,能够俭省投资;由于采用了聚苯已烯泡沫夹心板或单板加保温棉等措施后,使保温、隔热和隔章等效果良好。彩色钢板是以镀锌为基板又用硅酮作为外表,经两除两烘加工而成,耐久性也较好,依据目前我国的市场价钱,轻钢结构的造价曾经低于钢筋混凝土结构,当厂房的跨度越大时,其优势更为明显,这也是它赖以竞争的一大优势。

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    ⑶抗震性能好:由于钢结构属于柔性结构、自重轻,因此能有效地降低地震响应及灾祸影响水平,极有利于抗震。我国是一个多地震区国度,在地震区建筑中应多多推行应用钢结构,必可大大减少地震灾祸和人员伤亡。唐山地震的惨痛经验应予记起。目前,天津市已正式启动轻钢结构住宅。


    ⑷宜于拆卸搬迁:一旦业主对所造厂址不称心或外界环境发作意想不到的变化,则整个建筑可在很短时间内拆迁,损失极小,而一切这些是钢筋混凝土建筑所无法具备的。


    正是由于轻钢结构的诸多优点,而且随着近年来防火、防腐新产品的不时呈现,已较好地处理了轻钢结构抗腐蚀性差的缺陷,使得它在工业厂房以及民用设备中取得了普遍的应用。


    钢结构普通分为普通钢结构和轻钢结构,它们之间并无明显的界线。其计算规则都是一样的。所谓轻钢结构,普通是结构荷载较小,结构杆件也较小,构件壁厚较薄的一类结构,普通采用门式钢架、屋架和网架为主要承重结构。正由于轻钢结构上作用的荷载较小,所以,使得结构效应产生的内力普通较小,这就使得结构的强度常常不成问题,而由于构件断面较小,截面惯性距较小,使得结构的刚度也随着减小,结构的整体和部分稳定成为在设计中必需惹起注重的主要问题。这就是轻钢结构本人的特性。理解了这个特性,我们就能够采取相应的措施,比方能够采用增加支撑和拉条,以满足杆件的长细比请求,增设加劲肋以满足构件的部分稳定等。


    A.门式刚架结构的特性


    下面讲一下我们常见的门式刚架结构。门式刚架轻型房屋,其结构普通由主骨架和支撑系统构成,主骨架包括:1)主受力构件-门式刚架;2)墙架;3)檩条等;支撑系统包括:1)刚架柱之间的垂直支承;2)刚架梁之间的程度支撑;3)刚性系杆、拉条;4)隅撑等;


    从以上的构成能够看出,支撑系统占有很大的比例,这也是轻钢结构的特性。


    门式刚架房屋上作用的荷载普通有:竖向荷载(结构自重,雪荷载,积灰荷载,)和程度荷载(风荷载,吊车刹车力),还有地震荷载(程度和竖向)。由于轻钢结构自重较轻,所以对地震的反响也较轻,这一点对立震十分有利。


    B.判别结构能否合适用轻钢结构


    能否为轻钢,能够依据结构接受荷载的大小,以及结构类型来定的。1、楼、屋面结构体系:假如是钢筋混凝土楼、屋面板,荷载较大就不能用轻钢结构;2、吊车荷载:假如有较大吨位的吊车就不契合轻钢结构的请求;3、结构体系:要是建筑物为多层,或是比拟高的单层结构也不宜按轻钢设计。


    C.《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》CECS102:2002的适用范围


    适用于主要承重结构为单跨或多跨实腹门式刚架、具有轻型屋盖和轻型外墙、无桥式吊车或仅有起重量不大于20t的中、轻级工作制桥式吊车或3t悬挂式起重机的单层房屋钢结构。


    D.门式刚架各构件的作用


    门式刚架,建筑物上的各种荷载主要由它承当并将其传给根底,刚架与根底的衔接有刚接和铰接两种方式,普通宜采用铰接,当程度荷载较大,房屋高度较高或刚度请求较高时,也可采用刚接。刚架柱与斜梁为刚接。刚架的特性是平面内刚度较大而平面外刚度很小,这就决议了它在程度荷载作用时,可承当平行与刚架平面的荷载,而关于垂直刚架平面的荷载却无能为力。


    墙架,主要承当墙体自重和作用于墙上的程度荷载(风荷载),并将其间接传给主体结构。


    檩条,承当屋面荷载,并将其传给刚架。檩条还经过螺栓与每榀刚架衔接起来,与墙架梁一同与刚架构成空间结构。


    由于檩条和墙架梁之间都是由螺栓衔接的,衔接点近似于铰接,又由于檩条和墙架梁的长细比都较大,在平行于房屋纵向荷载的作用下,其传力刚度有限,所以有必要在屋面的各刚架之间设置一定数量的刚性系杆。我们方才说了,刚架平面外的刚度很小,这样,我们必需设置刚架柱之间的柱间支撑和刚架梁之间的程度支撑,使其构成具有足够刚度的结构;


    由于檩条和墙架的平面外刚度小,所以,有必要设置拉条(增加支撑),以减小在这个方向的长细比;


    关于刚架斜梁,普通是上翼缘受压,下翼缘受拉,上弦由于檩条相连,普通不会呈现失稳,但当屋面风荷载吸力作用时斜梁下翼缘有可能变号受压从而失稳,因而,设置隅撑就非常必要了。


    另外门式刚架与根底是经过地脚螺栓衔接的,当程度荷载作用构成的剪力较大时螺栓就要承当这些剪力,我们普通不希望螺栓来承当这局部剪力,在设计时我们也没思索它的作用,而是设置刚架柱脚与根底之间的剪力键来承当这局部剪力。


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