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關(guān)于鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計工作中的心得及感悟
鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計工作中的心得及感悟
引言
隨著國家經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高,鋼結(jié)構(gòu)房屋越來越多,廣泛應(yīng)用于工業(yè)和民用建筑中,如工業(yè)廠房、大型倉庫、體育場館及多、高層民用鋼框架房屋等。筆者通過總結(jié)多年的設(shè)計心得,對鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)注意的幾點(diǎn)問題進(jìn)行簡要的分析和討論,供設(shè)計同行參考。
1.設(shè)計時鋼材、焊縫質(zhì)量等級的正確選用
在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計文件中,應(yīng)當(dāng)注明所用鋼材的質(zhì)量等級(包括相適應(yīng)的焊接材料型號),并對焊縫質(zhì)量提出質(zhì)量等級要求。鋼結(jié)構(gòu)房屋所使用的鋼材應(yīng)當(dāng)具有抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、伸長率、冷彎試驗(yàn)和硫、磷含量的合格保證;對于焊接鋼結(jié)構(gòu),尚應(yīng)具有含碳量的合格保證。在地震區(qū),鋼結(jié)構(gòu)所使用的鋼材,除了具有上述合格保證外,《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》(GB5001l-2001)還要求它們具有沖擊韌性的合格保證。為保證結(jié)構(gòu)有必要的安全儲備和足夠的塑性變形能力,《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》(GB5001l-2001)還對鋼材的抗拉強(qiáng)度實(shí)測值與屈服強(qiáng)度實(shí)測值的比值、伸長率的限值和良好的可焊性等物理力學(xué)指標(biāo)做出了明確的規(guī)定,并要求寫入設(shè)計文件中。通常,鋼結(jié)構(gòu)的主要受力構(gòu)件宜采用Q235B 及以上等級的碳素結(jié)構(gòu)鋼和Q345B 及以上等級的低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼。不建議使用質(zhì)量等級為A 級的鋼材,原因是這種類型的鋼材不保證沖擊韌性和延性性能,Q235A級鋼材還不保證焊接要求的含碳量限值。在鋼結(jié)構(gòu)中,焊接連接已成為鋼結(jié)構(gòu)連接的最基本方法,焊縫質(zhì)量的好壞直接影響到結(jié)構(gòu)安全,所以應(yīng)當(dāng)根據(jù)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的重要性和受力性能及焊縫的受力情況,確定焊縫的質(zhì)量等級。一般來說,板材的對接焊縫,承受動力荷載構(gòu)件(如吊車梁)的較重要的焊縫,需作疲勞驗(yàn)算的焊縫,以及須與鋼材等強(qiáng)的受拉、受彎對接焊縫(如框架梁、柱及其連接節(jié)點(diǎn)的對接焊縫,工字形截面與其端板的對接焊縫),其焊縫應(yīng)采用坡口全熔透對接焊縫,其焊縫質(zhì)量等級不得低于二級。其他部位的焊縫,一般均可采用角焊縫。角焊縫由于應(yīng)力集中現(xiàn)象嚴(yán)重,內(nèi)部探傷亦很困難.其焊縫質(zhì)量等級一般只能是三級,其中某些重要角焊縫可允許要求其外觀缺陷符合二級的要求。
2.門式鋼架房屋的溫度區(qū)段內(nèi)應(yīng)按規(guī)范設(shè)置獨(dú)立的空間穩(wěn)定支撐體系
。1)應(yīng)將屋面橫向水平支撐和柱間支撐布置在同一跨間內(nèi),形成獨(dú)立的空間支撐體系,既利于抗震,又給施工安裝帶來方便。
。2)將屋面橫向水平支撐設(shè)在端部第二個開間的同時,應(yīng)在端跨相應(yīng)位置設(shè)置剛性縱向系桿,使山墻的風(fēng)荷載等水平力能可靠傳遞。
。3)屋面支撐的布置應(yīng)與山墻抗風(fēng)柱的位置相協(xié)調(diào),使抗風(fēng)柱的柱頂反力能直接傳到屋面橫向支撐的節(jié)點(diǎn)上,使山墻處屋面系統(tǒng)受力簡單化,從而保證結(jié)構(gòu)的安全。
。4)屋面橫向水平支撐的直腹桿(包括屋脊處和柱頂處)應(yīng)按剛性系桿考慮。采用檁條兼做時,應(yīng)對檁條的剛度和承載力進(jìn)行驗(yàn)算。否則,檁條很難起到剛性系桿作用,因?yàn)槌S玫腪 形或C 形冷彎薄擘型鋼檁條側(cè)向剛度很差,直接影響到房屋的縱向受力和傳力性能。當(dāng)檁條無法起到剛性直腹桿的作用時,通常應(yīng)在屋脊處、柱頂處以及屋面設(shè)置橫向水平支撐直腹桿,在剛架斜梁間設(shè)置鋼管、H 型鋼或其它截面形式的剛性桿件,以保證房屋縱向結(jié)構(gòu)安全可靠地工作。在剛架轉(zhuǎn)角處(邊柱柱頂和屋脊,以及多跨房屋相應(yīng)位置的中間柱柱頂)的剛性系桿應(yīng)沿房屋全長設(shè)置。
。5)屋面支撐和柱間支撐當(dāng)采用柔性圓鋼拉條時,宜設(shè)張緊裝置(如花蘭螺栓),當(dāng)荷載較大時,柔性圓鋼拉條宜改為型鋼。
3.實(shí)腹式門式剛架應(yīng)按規(guī)范設(shè)置隅撐
在檁條或墻梁與剛架的連接處,在斜梁下翼緣的受壓區(qū)或剛架柱內(nèi)側(cè)翼緣的受壓區(qū),至少每隔一根檁條或墻梁應(yīng)設(shè)置按受壓構(gòu)件設(shè)計的隅撐,將檁條或墻梁與翼緣受壓區(qū)直接連接起來。采用雙層屋面板時亦應(yīng)設(shè)置隅撐。值得設(shè)計人員注意的是,隅撐雖小,但作用很大,它是用來保證斜梁下翼緣或剛架柱內(nèi)側(cè)翼緣受壓穩(wěn)定的重要措施。如果工程未按規(guī)范要求設(shè)置隅撐,或者設(shè)置得很少,或者設(shè)置得不當(dāng).這都將影響剛架的整體穩(wěn)定性,危及結(jié)構(gòu)的安全。
4.壓型鋼板輕型屋面拉條的合理設(shè)置
對于有檁體系的壓型鋼板輕型屋面,為了減少檁條在使用階段和施工過程中的側(cè)向變形和扭轉(zhuǎn),通常在檁條間要設(shè)置拉條和撐桿作為檁條的側(cè)向支點(diǎn),以保證檁條的側(cè)向穩(wěn)定。拉條按拉桿設(shè)計,撐桿按壓桿設(shè)計。拉條和撐桿不大,但作用不小,設(shè)計人員必須十分重視。
5.樓面結(jié)構(gòu)設(shè)計
。1)鋼結(jié)構(gòu)房屋和混凝土結(jié)構(gòu)房屋由于材料性質(zhì)不同。溫度伸縮縫區(qū)段長度差別很大。例如現(xiàn)澆混凝土框架結(jié)構(gòu)房屋。溫度伸縮縫區(qū)段長度最大為55m,鋼框架結(jié)構(gòu)房屋。溫度伸縮縫區(qū)段長度約為120mm。為了防止或減輕混凝土樓板開裂.鋼框架結(jié)構(gòu)房屋采用現(xiàn)澆混凝土樓板時,原則上仍應(yīng)按混凝土結(jié)構(gòu)的要求留設(shè)溫度伸縮縫。只有當(dāng)采用設(shè)置施工后澆帶和其它減小混凝土溫度變化或收縮的可靠措施時,才可以適當(dāng)增大溫度伸縮縫區(qū)段長度。
。2)壓型鋼板組合混凝土樓板,除了按計算(并滿足構(gòu)造要求)在鋼梁上焊接栓釘外,為了保證混凝土和壓型鋼板共同工作,它們之間應(yīng)有連接措施。其連接措施可以依靠壓型鋼板的縱向波槽或依靠壓型鋼板上的壓痕、開的小洞或沖成的不閉合孔眼,也可以依靠壓型鋼板上焊接的橫向鋼筋。由于產(chǎn)品規(guī)格的限制,目前國內(nèi)帶縱向波槽的壓型鋼板和帶壓痕或開小洞的壓型鋼板不多。所以,當(dāng)無法采用上述這兩種板型時,要實(shí)現(xiàn)壓型鋼板和混凝土的連接,可在壓型鋼板上焊接橫向鋼筋。
結(jié)語:
以上就是筆者從事鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中的一些心得及感悟,把它講出來希望與同行們相互交流共同進(jìn)步。
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