原因分析:门式刚架轻型钢结构房屋属于低矮房屋范畴,进行风荷载计算时所需要的风荷载体形系数,由于我国现有的资料不完备,《门式刚架规程》CECS102建议采用美国MBMA手册中的规定,并作为附录A列于规程中 。为和MBMA手册配套,《门式刚架规程》要求将我国现行国家标准《荷载规范》GB50009的基本风压值乘以综合调整系数1.05 。
改进措施: 进行门式刚架轻型钢结构房屋檩条和墙梁设计计算时,取自《荷载规范》第7.1.2条的基本风压值应乘以1.05的综合调整系数,风压高度变化系数按《荷载规范》第7.2.1条和第7.2.2条的规定采用,当高度小于10m时,按10m处的数值采用;风荷载体型系数,考虑内、外风压最大值的组合,且含阵风系数,按《门式刚架规程》附录A的A.0.2条的规定采用 。
在风吸力作用下,冷弯薄壁型钢檩条下翼缘受压时,当屋面能阻止檩条上翼缘侧向位移和扭转时,可偏安全地按《薄壁型钢规范》GB50018的公式(8.1.1-2)进行验算 。墙梁的设计计算与檩条类同 。
3.3 设计计算常见问题
3.3.6 门式刚架轻型钢结构房屋的刚架立柱随意改为钢筋混凝土柱,仍按门式刚架结构体系进行设计,会造成工程事故 。
原因分析:门式刚架轻型房屋钢结构是一种跨变结构,其斜梁和立柱可以是变截面的,也可以是等截面的,立柱与基础的连接可以铰接,也可以刚接,但斜梁与立柱必须刚接 。钢筋混凝土排架结构则不同,它的屋面主构件可以是钢筋混凝土梁或钢梁,也可以是钢筋混凝土屋架或钢屋架,并且与钢筋混凝土柱顶铰接,钢筋混凝土柱脚则与基础刚接 。
显然,这是完全不同的两种结构体系 。因此,按门式刚架轻型钢结构设计的房屋,不应随意将刚架立柱改为钢筋混凝土柱 。因为钢材和钢筋混凝土两种材料在材性、刚度和承载力方面有很大差别,不能简单代换,而且在柱顶,钢结构的斜梁与钢筋混凝土的柱是两种不同材性的构件,很难实现刚接 。所以随意将门式刚架立柱改为钢筋混凝土柱会导致结构严重不安全 。
改进措施:(1)不得随意将门式刚架轻型钢结构房屋的立柱改为钢筋混凝土柱,也就是说不得随意改变结构的材料和体系;
(2)当必须将门式刚架轻型钢结构房屋的立柱改为钢筋混凝土柱时,钢筋混凝土柱必须与基础刚接,钢斜梁与柱顶应按能承受水平推力的铰接连接进行构造设计,所构成的跨变排架结构应重新进行内力分析,除应重新验算斜梁的承载力外,还应按承载力和柱顶位移限值确定钢筋混凝土柱的截面尺寸和配筋,也应重新复核地基及基础的承载力 。
(3)门式刚架下柱若改为钢筋混凝土斜梁可以设计成不带拉杆的两铰直线拱,或带拉杆的两铰直线拱,如图:
由于拱脚位移对拱肋受力的影响相当敏感,故建议带拉杆的两铰直线拱其跨度不大于30m,不带拉杆的两铰直线拱跨度不大于24m 。
(4)拱拉杆不管在任何情况下都不能受压,特别是风吸力时,都不能出现受压状态 。
(5)不带拉杆的两铰直线拱的拱脚板不应设置抗剪键以承受水平力,带拉杆的两铰供的拱脚底板不设抗剪键 。
(6)拱脚的位移在满足混凝土柱顶位移要求的同时,必须保证拱脚位移以及拱顶竖向位移后拱肋坡度不小于原坡度的2/3 。
(7)混凝土柱按偏压构件设计,混凝土柱顶应设置圈梁,并按单层厂房要求布置支撑,柱脚应为刚接 。如下图:
(8)柱顶剪力由剪力键承受,柱顶弯矩由锚栓或锚筋承受 。梁端底板与柱顶板焊缝必须能传递剪力和弯矩 。
3.3 设计计算常见问题
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