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钢结构学习笔记

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钢结构学习笔记_第1页
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1. 设计时,一般不允许翼缘发生局部失稳,容许腹板局部失稳并利用其屈曲后强度2.根据局部稳定计算的等强原则,当翼缘宽厚比-< 15 :竺时,翼缘不会发生局部失稳设计时允许腹板 t \ f' y局部失稳,但考虑到刚度及制作等要求,腹板高厚比应作一定要求,目前我国现行《钢结构设计规范GBJ17-88》规定 hw < 250 I235'y3..构件平面外稳定设计公式为二 +已也< f [2],其中中为平面外轴压整体稳定系数,根据平面外支撑9 A / y间距与截面回转半径之比即长细比人查表得到9^为弯扭整体稳定系数,主要取决于平面外支撑间距Z 与截面回转半径的比值从该公式可以看出,在构件平面外抗弯性能相对较差(回转半径较小)的情况下, 适当减小平面外支撑间距l可以有效地提高平面外的稳定性能4. 构件平面外的支撑形式和布置决定了平面外支撑间距l,也就决定了构件的稳定临界荷载值中柱通常为 轴压构件,柱顶的水平位移值决定了构件的计算长度通过对受弯构件平面外支撑和中柱柱顶水平位移的 控制可以达到控制刚架稳定临界荷载的目的5. 因此檩条间距可以看作上翼缘的支撑长度,因此隅撑的间距作为下翼缘的面外支撑长度6. 当构件长度较长且不允许设置足够的檩条隅撑时,可以在构件中部设置撑杆。

撑杆应该设置在受压翼缘一 侧,或使用桁架形式支承两侧翼缘,J 7. 门式刚架梁柱设计时通过限制翼缘的b < 15 f户来确保其不发生局部失稳容许腹板局部失稳,设计时取V其屈曲后极限强度,但考虑到刚度和制作要求,取I < 250 [:'产同时,为防止在施工安装过程中防止V,劲板厚度t > b /15支座发生扭转可以局部设置截面加劲肋加劲肋要求有一定的刚度[12],即加劲板宽度b > ―^ + 40mm,h为劲板高度s 30 S处的劲板除满足一般要求外需要作局部承压验算8. 当建筑物的长度很大时,当温度变化较大,上部结构将发生很大的伸缩变形,而基础以下还固定于原来的 位置,这种变形会使柱梁等构件产生很大的内力,严重的可使其断裂甚至破坏一般规定的温度缝之间的 最大间距在180米到220米之间9. 在混凝土结构上部搭建的钢结构屋面系统称为屋面钢结构这种钢结构包括屋面梁、檩条、屋面支撑和屋 面板和全钢结构系统比较,当跨度较大时,单独的屋面钢结构是不经济的,因为该系统把大部分内力集 中到跨中,而不是象全钢结构系统那样把内力均匀的传递到各个构件中10. 通常认为支撑承担了所有的纵向风荷载11. 檩条和隅撑为主刚架的构件提供平面外的抗侧力,如图3-32。

结构的所有的檩条和隅撑的这种抗侧力叠加 起来最后由两端的支撑来平衡这部分合力的具体数值很难通过简化模型准确的得到,而且比较纵向风荷 载也比较小,在支撑设计中通常可以忽略,但在檩条和隅撑的平面外支撑作用比较显著时也会给两端支撑 带来不利影响,所以在支撑设计时,常常要求留一定的余量12. 为达到L/100的垂度控制,拉杆预张拉应力可以达到设计的10〜15%,那么在工作状态下实际承受的拉力应 该是风荷载作用下产生的的拉力和初张力的叠加正由于初拉力比较难测,所以在拉杆与拉杆连接的设计 中需要给留出20%左右的余量以避免材料屈服13. 为避免松弛,同时从外观角度出发,要求角钢或钢管拉杆的垂度至少达到杆长的1/150到1/100这样的 垂度要求通过限制杆件的最小截面来实现,表3-5,表3-6列出了不同杆长下,对角钢及钢管拉杆最小截 面尺寸的要求表3-5 圆管的最小管径圆管外径(mm)杆件的最大长度Lmax(m)(保证L/150的垂度)32425.327322.621919.516816.31651614014.511412.510211.78910.5769.6608.1486.9426.414. 冷弯薄壁型钢构件板件宽而薄,在压应力作用下,截面板件容易产生凸曲变形,发生局部失稳。

但是板件 在局部失稳后并不立即丧失承载能力,而是仍能承担一定的荷载增量直至构件整体失效,这个过程称为屈 曲后强度的利用15. 英国对90米长的建筑作过系统的研究,结果显示,对于跨度超过20米的框架,7.5米的框架间距是最优 的;对于跨度小于20米的框架,4.5米的框架是最优的这个结果在我国只能参考使用16. 提高檩条稳定性的重要构造措施是采用拉条或撑杆从檐口一端通长连接到另一端,连接每一根檩条檩条 的侧向支撑不宜太少,根据檩条跨度的不同,可以在檩条中央设一道或者在檩条中央及四等分点处各设一 道共三道拉条一般情况下檩条上翼缘受压,所以拉条设置在檩条上翼缘1/3高的腹板范围内17. 由于需要考虑檩条在风吸力作用下的翼缘受压,需要把拉条设置在下翼缘附近考虑到蒙皮效应,可以考 虑上翼缘的侧向稳定性由自攻螺丝连接的屋面板提供,而只在下翼缘附近设置拉条;但对于非自攻螺丝连 接的屋面板,则需要在檩条上下翼缘附近设置双拉条对于带卷边的C型截面檩条,因在风吸力作用下自 由翼缘将向屋脊变形,因此宜采用角钢截面或方管截面作撑杆研究表明,风吸力引起侧向无支撑檩条和 墙梁内翼缘失稳,是造成檩条和墙梁破坏的主要原因。

所以,设置合理的支撑布置形式是非常重要的18. 屋脊处的支撑起着将两侧的支撑联系起来的作用,以防止所有檩条向一个方向失稳19.1) 当檩条跨度LW4m时,通常可不设拉条或撑杆;当4mVLW6m时,可仅在檩条跨中设置一道拉条,檐口檩 条间应设置撑杆和斜拉条(图4-10a);当L>6m时,宜在檩条跨间三分点处设置两道拉条,檐口檩条间应设 置撑 杆和斜拉条(图4-10b);2) 屋面有天窗时,宜在天窗两侧檩条间设置撑杆和斜拉条3) 当檩距较密时(s/l<0.2),可根据檩条跨度大小参照图4-11a设置拉条及撑杆,以使斜拉条和檩条的交 角不致过小,确保斜拉条拉紧;20(1) 檩条作为主刚架斜梁的侧向支撑将产生轴力;(2) 防止主刚架斜梁下翼缘受压屈曲而设置的隅撑将对檩条产生附加的轴力及弯矩;(3) 作为结构体系的纵向水平系杆,由水平支撑传来的作用力其中(1)、(2)的附加内力一般不同时产生,作为纵向水平系杆的檩条应设置为双檩条21. 檩条设计考虑的效应组合的原则是:(1) 屋面均布荷载不与雪荷载同时作用;(2) 积灰荷载应同雪荷载或屋面活荷载同时作用;(3) 施工荷载仅与屋面及檩条自重同时考虑。

推荐考虑以下组合,其中活荷载指的是屋面均布活荷载与雪荷载的较大值并迭加积灰荷载:(1) 1.2 恒+1.4 活(2) 1.2 恒+1.4 活+0.6*1.4 风(3) 1.0 恒+1.4 风+0.7*1.4 活(4) 1.2恒+1.4施工荷载22. 墙面板的重量由墙檩支撑,则应该按双向弯曲考虑其稳定和强度在风吸力下,墙面板单面连接的墙檩的 自由翼缘的稳定问题需要象考虑屋面檩条风吸力下作用一样考虑,也可以采用构造的近自由翼缘的支撑来防止 其扭转和失稳当墙檩的双侧都有墙面板连接时,则侧向稳定可由墙面板来防止,墙檩只需作强度的验算另外,墙檩的刚度验算也必须进行,根据墙面板的连接方式,也分为水平及竖向的挠度控制23. (1)这两种规格楝条在用钢量一样的情况下,绕平行于屋面的轴,Z型檩条截面特性略大于C型楝条;绕垂直于屋面的轴,在不利一侧Z型檩条截面特性也略大于C型楝条而檩条是按平行于屋面和垂直于屋面进行验算,因而Z型檩条受力性能稍好一些2) 对于Z型檩条0在20左右时,绕e轴、y轴的截面特性与绕xi-xi轴、yi-yi轴的截面特性比较接 近,所以Z型檩条适用于屋面坡度比较大的情况3) 在屋面坡度较小时,C型楝条自重产生偏心较小,在屋面坡度较大时,Z型楝条自重产生偏心较小。

4) Z型楝条在制作和安装上较C型楝条麻烦24. 通常情况下雨篷梁挑出的长度较小,按构造做法,其截面做成与其相连的C型钢截面同高:当柱距为6m 时,连接雨篷梁的C型钢为16#,雨篷梁亦取16#槽钢;当柱距为9m时,连接雨篷梁的C型钢为24#,雨 篷梁取25#槽钢;25.1、 型钢吊车梁用热轧型钢制成,制作简单、运输及安装方便,一般用于跨度W6m,吊车起重量QW10t的 轻、中级工作制的吊车梁2、 焊接工字形吊车梁截面一般由三块板焊接而成当吊车梁的跨度与吊车起重量不大,并为轻、中级工作 制时,可采用上翼缘加宽的不对称截面,此时一般可不设制动结构当吊车梁的跨度与吊车起重量较大 或吊车为重级工作制时,可采用对称或不对称工字形截面,但需设置制动结构不对称工字形截面能充 分利用材料强度使截面更趋合理3、 吊车桁架有桁架式、撑杆式、托架一吊车桁架合一式等一般设计成上承式简支桁架,由劲性上弦、腹 杆和下弦组成常用的几何形式为带中间竖杆的三角形腹杆体系平行弦桁架,其支座设于上弦平面内上弦为劲性连续梁,适用吊车轨道直接铺设在上弦上,吊车桁架跨度L318m且吊车为轻、中级工作制 的情况26.假定吊车支承结构形式为焊接工字形简支吊车梁。

1、荷载计算:(1)吊车荷载1) 横向水平荷载标准值Tk =n(Q + Q1) X 10(kN) (5-1)02) 纵向水平荷载标准值T . = 0.11 P (5-2)3) 竖向水平荷载标准值吊车竖向荷载标准值按工艺资料所提吊车的最大轮压采用,当缺少轮压资料时,也可按吊车桥架及小车重 量、吊钩极限位置等计算最大轮压27.(2)其它荷载作用于吊车梁或吊车桁架走道板上活荷载一般取2.0kN/m2,有积灰荷载时一般取0.3〜1.0kN/m2式(5-1 )和(5-2)中,门取决于不同额定起重量Q (单位t)对于软钩吊车的额定起重量,QW10t时 n = 0.12 ; QW15〜50t时门=0.10 ; Q375t时门=0.08对于硬钩吊车的额定起重量,门=0.2Q为小车 重量(单位t),由吊车资料确定;当无明确的吊车资料时,软钩吊车的小车重量可近似地确定为:当QW50t 时,Q1 =0.4Q;当Q>50t时,Q「0.3Q£Pr^^为作用于一侧轨道上所有制动轮最大轮压标准值之和,当缺 少制动轮数资料时,一般桥式吊车可取此侧大车车轮总数的一半〃0为吊车一侧轮数28. 高强螺栓的排列、布置、间距等要求,均与普通螺栓相同,但在具体布置时,应考虑使用拧紧工具进行 施工的可能性且有以下特别规定:(1) 当环境温度高于150'C时,应采用隔热防护措施;(2) 当不同板厚连接需设置填板时,填板表面应作与母材相同的表面处理;型钢构件的拼接采用高强 螺栓连接时,其连接件宜采用钢板;(3) 高强螺栓孔应采用钻孔,不得采用冲孔;(4) 在高强螺栓连接范围内,构件接触面的处理方法及所要求的抗滑移系数值,应在施工图中说明。

29. 锚栓用于上部钢结构与下部基础的连接,承受柱弯矩在柱脚底板与基础间产生的拉力,剪力由柱底板与基 础面之间的摩擦力抵抗,若摩擦力不足以抵抗剪力,则需在柱底板上焊接抗剪键以增大抗剪能力30. 锚栓一头埋入混凝土中,埋入的长度要以混凝土对其的握裹力不小于其自身强度为原则,所以对于不同的 混凝土标号和锚栓强度,所需最小埋入长度也不一样为了增加握裹力,对于④39以下锚栓,需将其下端弯 成L型,弯钩的长度为4D;对于④39以上锚栓,因其直径过大不便于折弯,则在其下端焊接锚固板基础设计的特点31. 轻钢结构与传统的砼结构相比,最大差别就是在柱脚处存在较小的竖向力和较大的水平力,对于固接柱脚, 还存在较大的弯矩,在风荷载起控制作用的情况下,还存。

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