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钢结构设计需要考虑哪三个方面?

发布日期:2019-8-10 11:08:41

钢结构设计中需要考虑哪三个方面呢?需要考虑钢结构的强度,刚度稳定性!

那么大家了解什么是强度,什么是刚度,什么是稳定性吗?先让大家了解一下最基本的这三个方面!再说钢结构设计需要考虑的方面!

强度保证的是材料永久变形及断裂。金属材料在外力作用下抵抗永久变形和断裂的能力称为强度。按外力作用的性质不同,主要有屈服强度、抗拉强度、抗压强度、抗弯强度等,工程常用的是屈服强度和抗拉强度,这两个强度指标可通过拉伸试验测出。
强度是指材料承受外力而不被破坏(不可恢复的变形也属被破坏)的能力.根据受力种类的不同分为以下几种:

(1)抗压强度--材料承受压力的能力.

(2)抗拉强度--材料承受拉力的能力.

(3)抗弯强度--材料对致弯外力的承受能力.

(4)抗剪强度--材料承受剪切力的能力.

刚度保证的是材料弹性变形不超过某个范围。刚度是指零件在载荷作用下抵抗弹性变形的能力。零件的刚度(或称刚性)常用单位变形所需的力或力矩来表示,刚度的大小取决于零件的几何形状和材料种类(即材料的弹性模量)。刚度要求对于某些弹性变形量超过一定数值后,会影响机器工作质量的零件尤为重要,如机床的主轴、导轨、丝杠等。


稳定性是保证压杆不发生突然弯曲。自动控制系统的种类很多,完成的功能也千差万别,有的用来控制温度的变化,有的却要跟踪飞机的飞行轨迹。但是所有系统都有一个共同的特点才能够正常地工作,也就是要满足稳定性的要求。  

了解了强度,刚度和稳定性后接下来让大家看看在建筑物柱距选择,长与宽的选择,合理跨度的确定,支撑布置!!


一、柱距选择
技术经济比较表明,标准荷载作用下的最经济柱是8~9m,超过9m时,屋面檩条与墙架体系的用钢量增加太多,综合造价并不经济。这里标准荷载是指:屋面活载0.3KN/m2,基本风压0.5KN/m2,当荷载更大时,经济柱距应相应减少。对于带有10吨以上行车的厂房,经济术距应该是6~7m。
在布置柱距时,如需采用不等柱距时,应尽量将端跨距布置得比中间跨小,这是由于端跨风荷载要比中间跨大,另外在采用连续檩条设计时,端跨的挠度及跨中弯距总是比其他跨要大。采用较小的端跨能使屋面檩条设计更方便节省。

例1:建筑物长度 = 70m
经济柱距可取:1@7 + 7@8 + 1@7 或者 1@8 + 6@9 + 1@8
例2:建筑物长度 = 130m,行车10吨
经济柱距可取:1@5.5 + 17@7 +1@5.5 或者 20@6.5

二、建筑物长与宽的选择

一般来说,在布置柱网时应遵循长度大于宽度的原则,能减轻钢架用钢量,同时也能减少柱间支撑的风荷载,从而降低支撑系统的用钢量。
例1:建筑物尺寸为60×50m,则在布置厂房时应将60m作为长度方向,50m作为跨度方向,即:60(L)×50(W),而不是50(L)×60(W)。



三、合理跨度的确定

不同的生产工艺流程和使用功能在很大程度上决定着厂房跨度,有的业主甚至要求轻钢生产厂家根据自己的使用功能,确定较为经济的跨度。在尽可能满足生产工艺和使用功能上,应根据房屋的高度确定合理的跨度。一般情况下,当柱高、荷载一定时,适当加大跨度,刚架的用钢量增加不太明显,但节省空间,基础造价低,综合效益较为可观。通过大量计算发现,当檐高6m、柱距为7.5m,荷载情况完全一致下,跨度在18-30m之间的刚架单位用钢量(Q345-B)为10-15kg/m2,当跨度在21-48m之间的刚架单位用钢量为12-24kg/m2,当檐高为12m、跨度超过48m时宜采用多跨刚架(中间设计摇摆柱),其用钢量较单跨刚架节约40%以上,因此设计门式刚架时根据具体要求选择较为经济的跨度,不宜盲目追求大跨度。



四、支撑布置

(一)支撑的常见类型
图3-3显示了层面支撑的一般布置方式及作用在山墙上的风荷载的力的传递路径。轻型门式刚架常用的柱间支撑类型见图3-4。由于建筑功能及外观要求,或者工艺设备布置,上述支撑都不允许使用时,可考虑使用纵向框架。这时需要利用柱弱轴的抗弯刚度。


(二)支撑的作用
在门式刚架柱网的每个温度区段间,应布置完整的支撑体系,以形成完整的空间结构体系由于在长度方向的纵向结构刚度较弱,需要沿纵向设置支撑,以保证其纵向稳定性。轻型门式刚架沿宽度方向的横向稳定性,是通过刚架的自身刚度来抵抗所承受到的横向荷载而保证的。支撑所受力主要是纵向风载、吊车刹车力和地震作用以及温度作用等;计算支撑内力时一般假定节点为铰接,并忽略偏心的影响,并且一般的支撑都是按拉杆考虑。所以,一般适宜双向布置。

(三)支撑设置的基本原则
1.尽管有的屋面板有一定的蒙皮效应,但这种作用目前还很难去量化,因此在设计支撑时还不能考虑这种蒙皮效应;
2.柱间支撑应尽量与屋面支撑设在同一跨,当由于墙面有门洞而无法设置时,可以将柱间支撑设在临跨;
3.通常来说,支撑的间距一般不宜超过5跨;当无吊车时宜取30~45m,有吊车时,间距一般不宜大于60m;
4.屋面支撑需要在屋脊处断开。(见图3-3)

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