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轻钢结构檩条间连接设计探讨

发布:gangjie_gcb 浏览:65次

   1轻钢结构的特点


    (1)自重轻


    轻钢结构构件多为薄壁型钢,自重很轻,特别是围护系统,压型钢板加保温层等围护系统重量仅为钢筋混凝土结构的8%左右,结构本身负荷少,地震作用小,可以减少地基和基础费用,特别适合旧房加层,几乎不增加荷载。


    (2)力学性能好


    强度高,力学性能好,特别适合大跨度结构。从梁高跨比来看,钢筋混凝土结构一般为1:12,钢结构为1:24,差一倍,对轻钢结构就来说差距就更明显了,钢筋混凝土结构要做到30米以上跨度就比较困难,也不经济,而采用轻钢结构就相对简单的多。


    (3)制作和施工周期短,质量易控制


    轻钢结构构件工厂加工制作,建筑材料是成品或半成品,现场组装。工厂制作全天候作业,现场施工,施工机械简单机械化程度高,不必支模拆模,构件工厂批量生产,缩短了制作和施工周期。另外,工厂加工精度高,尺寸误差小,现场多为螺栓连接,质量容易控制。


    (4)造价低,综合指标好


    轻钢结构能快速发展的一个重要原因就是用材省,成本低,与传统钢筋混凝土结构相比,工效提高1/4~1/3,加上后期围护费用,也比钢筋混凝土结构有经济优势。


    (5)绿色环保


    钢材是绿色环保材料,施工中可避免混凝土湿作业造成的环境噪声污染,有害气体排放减少,而且可以拆卸回收再利用,符合节能环保的要求。


    轻钢结构围护系统的承重构件一般由C型檩条、Z型檩条承担,檩条设计的合理与否直接影响围护系统的造价。

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    2轻钢结构围护系统设计


    2.1屋面檩条设计


    2.1.1设计原则


    屋面檩条计算和拉条的设置有关,如果屋面板采用自攻螺钉与檩条固定,保证屋面板与檩条可靠连接,能阻止檩条上翼缘侧向位移和扭转,此时只需计算檩条强度,但这种板型因温度变形能力和防水能力较差,现在已经较少采用。


    目前采用较多的是暗扣式板型,这种连接方式在温度变化较大时屋面板能产生滑动,不宜将它假定为能阻止檩条上翼缘侧向位移和扭转,除了计算檩条强度,还需计算其稳定性。


    在恒载、活载及风压力作用下,檩条上翼缘受压,拉条应设置在檩条上翼缘1/3处,如图1所示。在风吸力作用下使檩条下翼缘受压,拉条不能保证檩条下翼缘的侧向位移和扭转,如果计算时要考虑拉条能约束檩条下翼缘,此时应在檩条下翼缘1/3处同样设置拉条,如图2两种形式。


    2.1.2设计方法


    檩条计算时应和工程实际情况相对应,采用哪种公式要根据屋面板板型和拉条的设置情况来确定,特别是现在普遍采用计算机软件来设计,一个选项或参数设错,就直接影响计算结果。


    当屋面板能阻止檩条侧向位移和扭转时,可不做檩条稳定性验算,采用CECS102-2002中6.3.7-1计算;当屋面板不能阻止檩条侧向位移和扭转时,按CECS102-2002中6.3.7-2计算。对于屋面采用单层彩钢板的结构,构造不能保证檩条下翼缘的稳定性,且按习惯做法拉条设置在檩条上翼缘,此时下翼缘在风吸力作用下的稳定计算考虑两种情况:(1)仅在上翼缘设拉条,(2)设双层拉条


    通过具体实例进行对比拉条的设置情况对檩条计算的影响:


    某轻钢厂房柱距6m,边缘带檩距1.5m,钢材Q235,基本风压0.55KN/m2,风压高度变化系数1.14,屋面坡度1/20,恒载0.2KN/?设两道拉条,经计算,截面由风吸力控制,檩条下翼缘计算结果表1所示:(采用中国建筑科学研究院PKPMSTS2008版计算)


    由此可见:当风吸力起主要控制作用时,设置双层拉条比增大檩条截面更经济。


    需要指出的是,此处如果屋面板能阻止檩条上翼缘侧向失稳,可仅在檩条下翼缘设置拉条,计算结果与设双层拉条是一样的。


    2.2墙梁设计


    2.2.1设计原则


    墙梁设计与屋面檩条设计类似,同样要考虑墙板、拉条的约束作用。不同的是墙板有自承重和非自承重两种,要根据具体情况具体分析。另外,墙梁设计时根据构造条件的不同要考虑双弯矩B的影响。


    2.1.2设计方法


    根据《冷弯薄壁型钢结构技术规范》8.3.1条及其条文说明,两侧挂墙板的墙梁和一侧挂墙板、另一侧设有可阻止其扭转变形的拉杆的墙梁,可不计弯扭双力矩的影响(即可取B=0),此时可仅进行墙梁的强度计算。因此对于非自承重的墙板,应在檩条内外设置双侧拉条,对于自承重墙板,可仅在内侧设置拉条。


    对于风吸力作用下内翼缘的稳定性计算,与屋面檩条类似,墙板一般采用自攻螺钉与檩条固定,可认为墙板能阻止墙梁外翼缘侧向失稳。


    同样举例,某轻钢厂房柱距6m,边缘带檩距1.5m,钢材Q235,基本风压0.55KN/m2,风压高度变化系数1.14,设两道拉条,经计算,截面由风吸力控制,檩条下翼缘计算结果表2所示:(采用中国建筑科学研究院PKPMSTS2008版计算)


    由此可见:拉条设置在墙梁内侧比增大檩条截面更经济。


    而对于非自承重墙板,宜在墙梁内外设双侧拉条,外侧拉条可以作为墙板在自重作用下墙梁的竖向支点。在墙板顶部和窗户下的墙梁处应同时设置斜拉条和直撑杆,将拉力传至刚架柱或墙架柱,底部墙梁一般固定在墙垛或矮墙上,整体稳定有保证,故底部墙梁处可不设斜拉条和直撑杆。


    3结论


    轻钢结构围护系统设计时,要重视构造措施对提高结构稳定性的作用,应根据彩钢板板型及连接方式选择合理的构造设计措施;构件计算时若是稳定起控制作用,应首先通过构造手段解决构件稳定性,而不是盲目加大构件截面或提高钢材等级等手段,从而降低造价以求得更好的经济效益。


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