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门式钢架技术规范

门式钢架技术规范

《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》 CECS 102:2002介绍提纲(2004年5月)

蔡益燕

1. 形式和尺寸

单层,单跨或多跨,双坡、单坡或多坡,常用屋面坡度小于10° 屋面应为压型钢板(夹心板很少用),外墙除压型板外也可用砌体

跨度宜为9~36m(不是限定),国内最大72m; 高度一般不超过12 m,不应大于18m; 柱距应与跨度匹配,常用6、7.5、9m

常用截面尺寸:

单跨:加腋端高L/30左右,高宽比6.5以内,加腋长度(0.15~0.25)L;

跨中高(1/50~1/60)L;工形截面高宽比2~5; 多跨:中柱加腋端L/25左右,加腋长度(1/45~1/55)L; 单元运输长度≤12m。

温度区间:纵向不大于300m,横向不大于150m 横向为门式刚架(含摇摆柱),纵向设柱间支撑

刚架构件腹板宽厚比允许不超过250,常用150左右

刚架为变截面构件,单元间采用高强度螺栓端板连接 次结构包括檩条、墙梁、面板、墙架等

2. 适用范围

1) 吊车起重量不大于20t 的轻中级(A1~A5)桥式吊车或3t 悬挂式起重机(有需要并采取可靠技术措施时允许不大于5t )。

2)不适用于有强烈侵蚀性介质的环境。

3) 多层钢结构房屋的顶层采用了门式刚架及其屋时者,该部分的设计可参照本规程,但应作整体分析,并作抗震计算。

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4)关于排架的应用。1)钢梁与砼柱宜采用铰接;2)结构应作整体分析;3)柱顶位移和横梁挠度应按GB50017

3.调整结构重要性系数

设计使用年限为50年时,重要性系数取1.0; 为25年时,重要性系数取不小于0.95,但宜慎用。

3.结构抗震验算规定

1)因自重轻,低矮型,国外报导这种房屋抗震性能相当好。GB50011规定,单层钢结构厂房的规定,“不适用于单层轻型钢结构厂房”。 2)地震对单层钢结构厂房有时控制有时不控制,试设计表明,跨高比大于3.5时一般不控制。地震不控制时宽厚比可按《门规》,地震控制时翼缘和柱长细比应适当减小,斜梁檐口部位和柱的翼缘宽厚比应特别注意,本规程对不同烈度时的要求未作具体规定。 3)试设计表明,无吊车时横向和纵向框架7度可不作抗震验算,但有吊车时,和无吊车8度时,一律应作抗震验算。 4)横向刚架和纵向框架应分别进行抗震计算

5)抗震计算宜采用底部剪力法;反应谱计算时阻尼比取0.05; 6)大跨度结构应按规定考虑竖向地震作用。

7) 当有局部多于一层并与门式刚架相连接的附属房屋时,应按有关规范进行抗震验算(重型楼盖尤其应重视);

8)当设计由抗震控制时,应采取相应的抗震构造措施。构件之间应尽量采用螺栓连接;斜梁下翼缘与刚架柱连接处的腋部宜加强,承载力宜留有余地;该处附近翼缘受压区的宽厚比应适当减小;柱间支撑的连接是关键部位,角钢连接要考虑单面连接和净截面对承载力影响,按高于支撑屈服承载力设计;柱脚锚栓充分考虑抗剪和抗拔要求等。

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4.调整钢材设计指标

1)承重结构原则上应采用Q235B 级或Q345B 级以上钢材制作。 受静荷载的次要构件,允许用Q345A 。

(Q235A 和Q345A 都不做冲击韧性试验, B 级规定做常温(20℃) 冲击,C 级规定做0℃冲击,D 级规定做-20℃冲击) 2)Q345钢材16mm以下的,由315 N/mm 2

改为310N/mm2。

3)高强度螺栓连接应为摩擦型,承压型很少用。

5.屋面活荷载标准值

由0.3kN/m 2

提高到0.5 kN/m 2,荷载面积>60m 2的构件取0.3 kN/m 2

。 两级荷载的必要性。

6.补充檩条风荷载体型系数规定

1)低矮型和非低矮型房屋风荷载的划分和适用条件 2)低矮型房屋风荷载的特点 3)两套荷载不能混用

4)《门规》采用MBMA 规定得到荷载规范组支持

5)对檩条受风面积小于10m 2

风荷载的体型系数作了补充。

例如,角部檩条受风面积A >10 m 2

时为-1.4, A <1m 2

时为-2.9。

墙面风载对受风面积不敏感。

6)风荷载改用50年一遇,基本风压调整系数由1.1改为1.05。

7)风荷载附录简介

·封闭式房屋

·部分封闭式房屋 ·敞开式房屋

7.调整结构刚度指标

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1)刚架柱顶位移限值,无吊车且采用轻型钢墙板时由1/50改为1/60,有桥式吊车且有驾驶室时由1/240改为1/400,有桥式吊车由地面操作时仍取1/180。

2) 斜梁竖向挠度表3.4.2-2注1有误,应采用GB50018如下规定: “对单跨山形门式刚架,L 系一侧斜梁的坡面长度”,而不是构件跨

度.此外,由于柱顶位移和构件挠度产生的屋面坡度改变值,不应

大于坡度设计值的1/3. 3) 跨度大于30m 的斜梁宜起拱。

4) 表3.4.2-2应为刚架柱顶位移(计算值)的限值。

8. 支撑布置要求

1)圆钢支撑仅能用于无吊车厂房,直径应由计算确定,考虑净截面

要求,不得小于10mm。圆钢支撑与构件腹板的连接处,t≤5mm 时应腹板补强。宜采用专用楔形连接件,宜设置花兰螺丝。

2)有5t 及以上吊车时,柱间支撑应采用型钢支撑。

3)有15t 以上吊车时,应设置屋盖纵向支撑和增加吊车梁的侧向刚度。

4) 无吊车时柱间支撑间距不大于30~45米,应与屋盖横向支撑位于同

一开间。

5)建筑物宽度大于60米时,在内柱宜适当设置柱间支撑。(在外柱支撑相应位置设置)。内柱不能设置交叉支撑时,可改用角撑或纵向刚架。

6)有吊车时,下柱支撑设在温度区间中部或三分点处,端部不设。 7)保证房屋纵向刚度的措施。

9. 刚架构件计算主要规定

1)弹性设计,不能考虑塑性。

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2)板件最大宽厚比,翼缘为15/y f 235,腹板250/y f 235。 3)通常改变腹板高度,不改变翼缘。

4)刚架的稳定归结为楔形柱的稳定,注意计处公式特点,摇摆柱和

柱脚连接对计算长度的影响。

5)腹板受弯时的有效宽度计算,受剪时的屈后强度计算方法和加劲

肋设置。

6)刚架柱的平面外稳定计算。

7)斜梁平面内只计算强度,不计算稳定。平面外稳定归结为下翼缘的隅撑设置。

8)考虑屈后抗剪强度时,变截面构件楔率应小于60mm/m。 9)无吊车时柱脚铰接,下部最小宽度200mm,注意抗剪计算。有桥吊时柱脚刚接,宜用等截面柱。

10. 檩条计算

1)受力特点,风吸力使下翼缘受压,上翼缘为弹性嵌固。

2)截面有冷弯C 形和Z 形,高频电焊H 型钢;构件有简支、搭接连续、悬臂式几种。

3)檩条的作用和设置,Z 形檩时的设置特点。

4)简支檩条不同情况的几种计算方法:1)搭接板可考虑面板约束;

5)浮动式面板不考虑面板约束,3)有可靠檩间支撑可仅计算强度。 6)附录E 的计算特点。

算例勘误:P.113,末行①应为②。

P.115,第1行,公式根号中的“+”应为“-”。

7) 搭接连续柃条的计算建议

·搭接长度达到跨度10%时,可基本满足均匀连续梁模式;

·支座处基本上具有双柃承载力,因连接松动可考虑支座弯矩降低10%;

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·风吸力作用下可仅计算跨中反弯点间的梁段稳定。

8)悬臂式檩条隔跨布置,悬臂端部设铰接段,弯矩可比简支减少一

半,仅有计算建议。

11.隅撑计算规定

1)用隅撑代替通长系杆,减小受压翼缘侧向自由长度。 2)仅在斜梁下翼缘和柱内翼缘翼缘受压区布置。

3) 斜梁下翼缘与刚架柱内侧相交处为关键点,此点附近应确保设置

隅撑。

4) 在斜梁下翼缘受压区均应设置隅撑,其间距不应大于相应受压翼

缘宽度的16y f /235倍。沿柱高应适当设置。

5)业主不愿设隅撑时,应采取保证刚架稳定的其它可靠措施,如设

置刚性撑杆或加大截面等。

6)隅撑允许单面设置,但承载力应符合下式要求。

7)隅撑轴力N 按下式计算,A 为斜梁被支撑翼缘的截面面积。

235f 60cos Af N y θ

12.柱脚锚栓抗拔抗剪设计

1)存在只重视上部结构,不重视锚栓设计现象。

2)锚栓上拔力计算应计入柱间支撑产生拉力的竖向量。 3)柱脚锚栓不宜用于承受柱脚底部的水平剪力。 4)柱肢抗剪键的设置。 5)日本柱脚设计规定

13.工形截面构件T 形连接单面焊

1) 补充了单面焊的规定,列入附录。 2) 单面焊的应用条件和适用范围:

·在设备和其它技术条件具备时才能采用。

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·仅可用于承受静荷载和间接动荷载、非露天和无强腐蚀性介质的结构构件。

·底板的连接、柱与牛腿的连接、梁端板的连接、吊车梁及支承局部悬挂荷载的吊架等,不得采用单面焊。

·单面焊适用于腹板厚度不大于8mm 的板件,经工艺评定合格后方可采用。

3)业界对单面焊的看法

14.高强度螺栓端板连接的设计规定

1)端板优点安装方便。超过设计承载力时为半刚性连接。不建议用

普通拼接形式代替。

2)厚度计算公式简述。

3)端板的三种布置形式。

4)外伸式和齐平式,后者是半刚性连接。

5)当端板连接只受轴力和弯矩,或剪力小于其实际抗滑移承载力(此

时抗滑移系数取0.3)时, 表面可不作专门处理。

6)端板连接不得采用普通螺栓代替高强度螺栓。 7) 端板厚度应由计算确定, 但不小于16mm。 8)端板连接抗弯计算的中和轴位置。 9)构件与端板的连接焊缝。

计算疲劳的对接焊缝,受拉横向焊缝应为一级;

不要计算疲劳的结构中,对接焊缝受拉不应低于二级。 角焊缝只能达到三级,不能要求一或二级;

要验算疲劳的对接焊缝,只能规定外观质量符合二级。

15.摇摆柱设计

1)在构造上通常采用圆管,也有采用H 型钢的。 2)摇摆柱为负刚度,在多跨厂房不宜连续三根以上。

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3)不应用于支承托架或托梁。不宜设置牛腿支承吊车。 4)设计轴力应适当增大,考虑端部嵌固引起的次应力。

16.删除结构构件制作的具体规定

参见《门式刚架轻型房屋钢构件》JG144-2002。 17.补充结构工程安装允许偏差

表8.2.7《支承面地脚螺栓允许偏差》,8.2.8《刚架柱安装允许偏

差》,8.2.9《刚架斜梁安装允许偏差》,8.2.10《吊车梁安装允许偏差》,8.2.11《压型钢板安装允许偏差》。主要参考GB50205-2002。

18.与施工有关的几个问题

1)刚架在施工中应及时安装支撑,严格执行规定的安装顺序,必要时应增设临时支撑,并用缆风绳充分固定(强制性规定)。

2)柱脚底板下面的每根锚栓,应设置调整螺母,校准后进行二次灌浆。底板上要留注浆孔。

3)压型钢板搭接长度范围,可根据屋面坡度和所用胶条情况确定。

宜采用丁基橡胶胶条。面板与檩条和面板与墙梁连接的最大钉距不得大于300。房屋端部风吸力较大,屋面板端头搭接的钉距应适当减小。

4)在房屋的檐口、角部等部位,应设置具有良好密封性能和外观的泛水板或包边板。

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