《钢结构设计的探讨—以多层轻钢结构设计为例-钢结构设计师工资高吗.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《钢结构设计的探讨—以多层轻钢结构设计为例-钢结构设计师工资高吗.docx（7页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、钢结构设计的探讨以多层轻钢结构设计为例|钢结构设计师工资高吗 摘要：本文通过两个案例的分析，阐述了多层轻钢结构的发展和设计需求以及其在建筑业中应用的优势。为建筑业的发展供应参考。 关键词：多层轻钢；轻钢结构；结构设计 Abstract: in this article, through the analysis of the two cases, this paper expounds the development of multilayer light steel structure and design requirements and its application advantage
2、s of the construction industry. To provide reference for the development of construction industry. Keywords: a weight-light steel; Light steel structure; Structure design 中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号： 1引言 我国建筑业的高速发展促进了很多新型轻型屋面材料得到开发，越来越多先进的建筑材料在建筑业中得到应用，也促进了轻钢结构在建筑业中的应用。轻钢结构是一种年轻而极具生命力的钢结构体系，轻钢结构以其抗震性、抗风性
3、、耐久性、保温性、隔音性、健康性、舒适快捷及环保等优势广泛应用于一般工农业、商业、服务性建筑。 2多层轻钢工业厂房体系和结构布置特点 21结构体系 多层轻钢工业厂房因为高度低和层数少多为框架一支撑结构和纯钢架结构。依据实际状况选择结构体系，可以降低钢的用量，并且满意工艺要求。 211纯框架结构 鉴于工艺设计中管线布置和机械设备摆放等限制，柱问不能设置支撑，故选择纯框架结构。纯框架结构由工字型梁和十字型柱（H型柱）或箱型柱构成。纯框架结构每个部分的刚度分布匀称，平面布置敏捷，且延性较大，自振周期长，具有良好的抗震性，可以为工程供应足够的室内空间。 212框架一支撑结构 框架一支撑结构与纯框架结构
4、对比，具有简洁的节点形式、用钢量少喝侧移刚度大的特征。框架一支撑结构一般为X型，也有八字型、人字型和门型支撑，由工字型梁柱构成。横向承重体系是框架一支撑结构的主要承重体系，空间连系作用依靠楼板与次梁，柱和纵向联系梁铰接。设置支撑柱间的同时还应设置屋盖横向支撑，支撑设在其次开处或两端，构成几何不变体系，以便整体刚度的提高。在屋面可以选取柔性拉杆支撑结构，柱间则要应用刚性圆钢管作为支撑。横向纵向都需布置支撑的状况是在8度设防地区的状况下。 2.2围护结构 在多层轻钢型厂房中，彩色涂层的压型钢板和夹芯金属板取代了传统多层厂房的砌体维护墙体。这种轻型围护结构具有保温隔热效果好、自重轻、简单安装和美观的
5、外表的特点，采纳轻型围护结构可以降低对基础的要求和大幅度减轻结构的自重。 屋面结构一般选取z型冷弯薄壁型或大断面的C型钢檀条体系，板跨与钢架间距确定檀条的尺寸，以12m的等间距在屋脊和檐口布置，增加房屋的纵向刚度，为主钢架平面供应外约束，纵向水平力得到传递。檩条高度一般为140250m，有些则可以达到300m，厚度为1.53.0mm。当钢架间距大于9m时，则须要选择桁架式。Z型为连续檀条，C型为简支，钢架与檀条的连接可以采纳檀托。 强梁同样选取Z型或C型冷弯薄壁型钢，板跨（墙距）与钢架间距（跨度）确定墙梁的尺寸，以13m的间距在门窗洞口上下布置，增加房屋的纵向刚度，为主钢架平面供应外约束，纵向
6、水平力得到传递。当间距大于9m时，则要考虑设置墙架柱以便降低墙梁钢架间距。 3设计方法与基本要求 31设计方法 在地震烈度大于6度的地区中，要考虑水平地震对结构布置匀称的多层轻钢厂房的作用，故一般用底部剪力法计算。多层厂房但假如其结构布置对称则可以简化为平面框架模型进行计算，而困难的结构则要建立空间框架模型再计算。 增大梁刚度的方法考虑楼板的组合作用是结构计算普遍采纳的方法。对组合梁刚度评价有三种方法：平均刚度法，等价截面惯性矩法，Newmark方程法。平均刚度法是把正弯矩区组合截面的刚度K+与负弯矩区纯钢构件的截面刚度K一的平均值作为组合梁的等价截面刚度。一般选择平均刚度法作为实际工程中的评
7、价方法。 4详细工程实例 41某工业厂房工程 411工程背景 某工业厂房，主体四层，局部三层，宽度15m(65m+85m)，柱距7m，全长635m，建筑面积3600。屋面采纳BHP压型钢板保温屋面系统，首层窗台以下为240粘土砖墙，其余外墙面采纳BHP压型钢板保温墙面系统，内墙为60ram厚，保温壁板。屋面支撑采纳矩管20mm柔性支撑，柱间采纳中114x30圆管支撑。楼面活荷载为35kN/，恒荷载为40kN/；屋面活荷载05kN/，恒荷载05kN/：基本风压035kN/；设计地震烈度为7度，类场地。 4.1.2计算方法 结构分析通过融结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体的大型软件包有限元分析
8、软件ANSYS来完成计算，内力分析和结构自振周期的计算采纳三维梁单元，四节点三维壳单元，质量单元，二力杆单元。组合楼盖的空间联系作用是空间计算模型要考虑的要素。 413计算分析 此案例中采纳横向的承重体系，其中梁柱均为等截面。在不变更梁截面形式，只改动钢架柱的状况下，采纳框架一支撑体系和纯框架体系进行比较。框架一支撑结构同时建立空间和平面两种模型图，纯框架结构建立空间模型。 从表1可以获知框架一支撑体系平面模型和空间模型主要结构刚度指标的数据，可以得出： (1)框架一支撑可以削减结构横向自振周期，刚度得到增加，有重要的空间连系作用。 (2)平面模型低估了地震的作用力，在地震的作用下，结构的层间
9、位移偏小为49%。 所以，当多层轻钢厂房在地震烈度大于等于7度时的地区时，应当通过建立空间模型进行计算。 表2给出两种体系空间模型的主要计算结果。可以看出： (1)在支撑作用下，框架一支撑在纵向有较大的刚度； (2)纯框架结构与框架一支撑体系对比，在二字型柱在横向具有较大惯性矩的状况下，框架一支撑体系的刚度大，自振周期小，侧向位移小。 (3)在这里对用钢量较大的纯框架结构不宜考虑，框架一支撑体系可以节约总用钢量17%，具有更高的经济性。 42某装配车间 421工程背景 选取的电子装配车间为平面呈矩形的多层轻钢结构，总长为84m，宽279m，总面积10533。 装配车间楼面为压型钢板组合楼盖，屋
10、面选择双层保温层面板与薄壁型钢C型檀条，墙面是外挂夹板，内墙采纳轻钢龙骨石膏板轻质隔墙。装配车间地基风压为030kN/；设计地震烈度为7度，类场地。楼面恒荷载为38kN/m。，各层楼面活荷载为75kN/，其余楼面活荷载为45kN/：屋面活荷载03kN/，恒荷载05kN/。 422计算分析 此案例同样通过有限元分析软件ANSYS来完成计算，模型为平面结构。分别设计两种方案：方案一的框架一支撑结构不考虑楼盖组合作用，方案二的框架一支撑结构考虑楼盖的组合作用。楼板厚为101mm，混凝土为C40，组合梁的设计根据钢混凝土楼盖结构设计与施工规程(YB923811012)的要求采纳弹性设计方法。组合梁的换
11、算刚度选取平均刚度法，长期荷载效应是组合梁换算截面时考虑的因素，鉴于轻钢结构梁翼缘厚度小，故梁的刚度增大系数要小于等于2.0，负弯矩区的截面刚度则只需考虑钢梁的贡献。通过表3两组方案主要参数的比较，可以得出： (1)在组合的作用下，需增大梁的刚度，梁的挠度则至少1/3； (2)有效的增大体系刚度的方式则要采纳组合梁盖梁； (3)采纳方案二可以降低梁高，增加净空，削减用钢量，减低成本； 5结论 通过上述案例的分析，可以看出多层轻钢结构厂房具有明显的经济效益。在符合工艺要求且考虑楼盖组合作用的框架一支撑体系可以降低成本，加大净空，增加侧向刚度。信任在将来的建筑业中，多层轻钢结构厂房将会得到越来越广泛的应用。 注：文章内全部公式及图表请以PDF形式查看。 第7页 共7页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页