(四)连续檩条的计算
由于冷弯薄壁型钢檩条采用搭接方式形成连续檩条,而搭接方式的刚度与众多因素有关,如搭接长度、搭接处连接螺栓大小及数量等等,难以在理论上确定,搭接刚度又会影响连续檩条的内力分布。因此采用搭接方式的连续檩条的内力宜通过必要的试验才能较准确的确定。
轻型钢结构制造厂,应结合自己的产品,通过试验和设计,制订系列标准,供设计者选用。
(五)檩条的构造
屋面板之间的连接以及面板与檩条的连接,宜采用带橡皮垫圈的自钻自攻螺丝,螺丝的间距不应大于300mm。螺丝等连接件应符合现行国家标准《自钻自攻螺钉》(BG/T15856.1~4和BG/T3098.11)的规定。
檩条在与刚架连接处宜搭接。按简支考虑时,搭接长度可取200mm,用4个螺栓连接,螺栓直径通常M12~M16。按连续考虑时,其构造如图1所示。 檩条与刚架横梁的连接,一般采用螺栓连接,为了提高檩条在支座处防止扭转变形或倾覆的能力,也可以采用檩托的连接方式,如图3所示。檩条通常采用L形截面,其竖向肢高度不宜小于檩条截面高度的3/4。 螺栓檩托 图3 檩条与采用檩托与横梁的连接 檩条端部与檩托的连接螺栓不应少于2个,沿檩条高度方向设置,如有困难,可改为沿檩条长度方向设置。螺栓直径通常采用M12~M16。 为了防止檩条下弦在风吸力情况下失稳,设置拉条或撑杆时,对于Z形截面檩条,可在其自由翼缘或附近设置拉条。如采用角形截面或方管截面杆件,则更好。对于带卷边的C形截面檩条,因在风吸力情况下,自由翼缘将向屋脊变形,因此应采用角形截面或方管加截面的撑杆,如采用拉条,则应在檐口处设置斜拉条,牢固的于檐口檩条在刚架连接处的节点连接。
三.冷弯薄壁型钢墙梁的设计
(一)墙梁的布置
轻型墙体结构的墙梁宜采用卷边槽形和斜卷边Z形截面的冷弯薄壁型钢,可设计成简支或连续构件,两端支承在刚架柱上并做成搭接。当刚架间距较大时,为了减小墙梁的截面尺寸,可设置墙架柱。墙板宜设计成自承重体系,墙板自重可通过自身平面传至基础,墙梁只承受风荷载。当开有门窗时,则窗户以上部分的墙板可由墙梁承担,墙梁除承受风荷载外,还要承受它所支承的墙板的自重。
墙梁间距应根据墙面材料、门窗布置以及墙梁供货规格,按计算确定。
(二)墙梁的计算
墙梁应按下列不同情况进行计算:
1.单侧与墙板连接,墙板自承重,墙梁只承受风荷载的情况 (1)面板受风压力作用时,墙梁应作强度验算
??Mx?f Wenx (17)
?x?3Vx?fv 2h0t (18)
式中:Mx───由水平荷载产生的弯矩设计值,x为墙梁的书香主轴即最大主轴; Vx───由水平荷载产生的剪力设计值; Wen───对主轴x轴的有效净截面模量; x h0───墙梁截面在水平向的腹板计算高度;
t───墙梁截面的壁厚。
(2)面板受风吸力作用时,墙梁应作稳定验算,可由下列三种方法之一解决: 方法一:
??Mx?f
?bxWex (19)
式中:Wex───对主轴x轴的有效截面模量;
?bx───梁的整体稳定系数,按现行国家标准《冷弯薄壁型钢结构技术规范》的规
定计算;
方法二:在墙梁的自由翼缘(不与面板连接的翼缘)或接近自由翼缘处设置拉条或撑杆,防止自由翼缘扭转和侧向失稳,间距一般应不大于1.5mm。 方法三:考虑面板的弹性约束作用,按公式(3)计算。
2.单侧与墙板连接,墙板由墙梁支承,墙梁除承受风荷载外,还承受墙板自重作用的情况,此时一般应在墙梁附表靠近墙板处设置拉条。
(1)面板受风压力作用时,墙梁应作双向受弯强度验算:
??MxMy??f WenxWeny3Vx?fv 2h0t (20)
?x? (21)
?y?3Vy4b0t?fv
(22)
式中:My───由竖向荷载产生的弯矩设计值,y为墙梁的水平主轴即最小主轴,计算My
时应将拉条作为墙梁的侧形支点;
Wen───对主轴y轴的有效净截面模量; y Vy───由竖向荷载产生的剪力设计值;
b0───墙梁截面在竖向的翼缘宽度。
(2)面板受风吸力作用时,墙梁应作稳定验算,可按下列三种方法之一解决: 方法一:
??MyMx??f
?bxWexWey (23)
式中:Wey───对主轴y轴的有效结脉内模量;
其余代号与公式(2)和公式(20)相同。
方法二:在墙梁的自由翼缘或接近自由翼缘处设置拉条或撑杆,间距一般应不大于1.5m。设置撑杆时,可不设置靠近墙板处的拉条而将撑杆社在中部。 方法三:考虑面板的弹性约束作用,可按下式计算:
M?MyMxy ?????f
?bxWexWf1yWey (24)
式中代号意义与公式(3)和公式(23)相同。
3.双侧与墙板连接,当墙板自重由墙梁支承时,应按公式(20)~(22)作双响受弯强度验算,当墙板为自承重时,则按公式(17)~(18)作单向受弯强度验算。 4.墙梁应作水平变位和竖向挠度的验算
当墙梁采用搭接方式形成连续墙梁时,与檩条相同的原因,连续墙梁的内力应通过试验才能较准确的确定。墙梁供货厂应结合自己的产品通过试验和设计制定系列标准,供设计者选用。
(三)墙梁的构造
墙面板之间的连接、面板与墙梁的连接、墙梁之间的搭接以及墙梁与刚架柱的连接构造均与檩条构造相似,可供参考。
在进行墙面和墙梁安装时,必须采取严格和可靠的措施确保墙梁不发生扭转变形,扭转变形的存在将严重恶化墙梁的受力。
参考文献
1.中华人民共和国国家标准: 《冷弯薄壁型钢结构技术规范》(GBJ 18-87) 2.中国工程建设标准化协会标准:《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》,1998 3.Eurocode3.《Design of Steel Structures》,1993
矩形钢管混凝土结构设计讲座
(Ⅰ)设计基本规定
二零零一年十二月
一.我国矩形钢管混凝土结构技术规程简介
目前我国正在制订矩形钢管混凝土结构技术规程,现已完成征求意见稿,简介如下: 1.性质:中国工程建设标准化协会标准
2.主编单位:同济大学、杭州杭萧钢结构有限公司
3.审查单位:中国工程建设标准化协会薄壁型钢结构委员会 4.批准单位:中国工程建设标准化协会 5.主要内容:共十一章 第一章 总则
第二章 术语和符号 第三章 材料
第四章 基本设计规定
第五章 结构体系与结构分析 第六章 矩形钢管混凝土构件设计 第七章 节点
第八章 抗侧力构件设计
第九章 钢与混凝土组合行架设计 第十章 耐火设计 第十一章 施工
二.矩形钢管混凝土结构的特点
矩形钢管混凝土结构的应用范围大致如下 1.用于多高层房屋中的柱 2.用于拱结构
3.用于行架中的上下弦杆
矩形钢管混凝土结构具有以下特点:
1.特点之一:矩形空钢管具有强度与刚度。矩形钢管与钢梁可组成稳定的体系,不需临时施工支撑即能承受施工其间的各种荷载。因此,比钢筋混凝土结构施工方便,可以缩短工期。
2.特点之二:矩形钢管与管内混凝土相互约束,具有相互支持作用。矩形钢管的承载力往往由局部稳定控制。在矩形钢管混凝土构件中,矩形钢管局部失稳的失稳模态受到管内混凝土的约束,管壁失稳的模态从两纵边接近简支变成两纵边接近固接,从而提高了矩形钢管的承载力。管内混凝土受到管壁特别是四个弯角区域的套箍作用,属于约束混凝土受力,混凝土的抗压强度也有提高。
3.特点之三:矩形钢管混凝土应按两阶段受力设计。施工阶段:所有施工荷载,混凝土的自重以及其他荷载均由矩形钢管承受,应按钢结构规范验算矩形钢管的强度、整体稳定、局部稳定和刚度。使用阶段:所有使用荷载、结构自重等均由矩形钢管混凝土承受,应按本规程规定验算矩形钢管混凝土的强度、整体稳定、局部稳定和刚度。
4.特点之四:矩形钢管混凝土比钢结构有较好的抗火性能,比混凝土有较好的抗震性能。 5.特点之五:矩形钢管混凝土结构的节点处理除应考虑传力时的强度、刚度和延性外,尚应考虑管内混凝土施工的方便和可能。
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