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1、钢结构的优化设计随着我国经济的快速增长， 钢结构越来越多的被应用在民用及工 业建筑中。与钢筋砼结构相比 ,钢结构具有轻质高强的特点 ,其强度重 量比指数是钢筋砼结构的 5 倍以上 ,可显著降低基础的造价 ,能显著减 轻结构自重 25%以上。 由于钢材轻质高强 ,其梁柱截面尺寸相对较小 , 可节约使用面积 ;钢结构工厂化程度高 ,构件均在工厂加工制作 ,现场安 装 ,一般比钢筋砼结构施工速度约快 1.5 倍,可为整个项目的安全投产 争取了很多宝贵时间。同时钢结构柱网尺寸可以比砼结构大,便于使用。 正因为钢结构具有以上的优点 ,目前钢框架结构才被广泛的应用 在主厂房、准车间中。一、钢框架结构布置1
2、、布置原则 :对于平面、竖向不规则的要求与钢筋砼结构相同,抗震设计要符合“强节点弱构件、强柱弱梁、强焊缝弱钢材”的原则 ,对于框架 ,使 节点的承载力高于构件的承载力 ,防止节点的破坏先干构件的破坏 ,是 确保构件整体性的必要条件 ,但节点又不可过强 ,应允许地震时梁、柱 节点域的板件能产生一定量的剪切屈服变形 ,以提高整个框架的延性 , “强柱弱梁”的道理与钢筋砼结构一样 ,有利于提高框架的防倒塌能 力 ;由于构件焊缝的延性 ,一般低于被连接构件的钢材延性 ,因此要求焊 缝的承载力应高于被连接钢材板件的承载力 ,可以使构件的屈服截面 避开焊缝而位于钢板件之中 ,从而提高构件以至整个结构的延性
3、 ,螺栓 连接的延性等抗震性能优于焊缝连接 ,重要的构件和节点宜采用高强度螺栓连接。2、柱、梁布置；钢框架柱截面形式常用的有箱形截面、 H 型截面、十字工形截 面等。箱形截面的受弯载力较强 ,截面性能没有强、弱轴之分 ,截面尺 寸可以按照两个方面的刚度强度要求而定 ,经济、合理 ,缺点是需要拼 装焊接,焊接工艺要求高 ,加工量大；轧制宽翼缘 H 型钢优点是加工、 杆件连接容易 ,但有强、弱轴之分，当层高较高时，弱轴的长细比就 不容易满足； 十字形截面钢柱的两侧刚度都较大， 能很好的承受柱侧 钢梁传来的弯矩。 十字形截面钢柱的两侧刚度一致， 长细比容易满足， 梁柱节点也制作方便。鉴于主厂房内大型
4、设备多，楼层荷载很重，加 上有时候大层高，大跨度， 使得钢柱两侧的弯矩均很大，钢柱本身的 轴力也很大，这时候采用十字形截面钢柱是比较合适的。I字形截面梁的经济跨度为612m一般框架 梁、次梁均选用I字形梁。次梁是 钢结构中数量最多的构件 ,占结构用钢量的比例较大。布置次梁时应 有利于荷载均匀分布和明确传力途径。 钢次梁一般宜与主梁铰接相连 连续的组合梁虽可减小梁的跨中弯矩和挠度 ,但与主梁受弯节点要求 采用栓焊法或在钢梁上、下翼缘设置钢盖板法相连时,将增加较多的焊接工作量，实际工程中很少采用。次梁的间距一般为 1.52.5m,在 震动设备比较集中，荷载比较大的地方间距还要适量减小。3、楼板布置
5、 钢结构的楼板宜采用压型钢板现浇钢筋砼组合楼板或非组合楼 板。也可同钢筋砼结构一样采用钢筋砼现浇楼板。 在无抗震设防要求时,可采用予制楼板（限于厂房内埋件较多，不适用） 。 组合楼板在 使用阶段压型钢板可作为砼楼板的受拉钢筋。压型钢板镀锌量不多 , 板厚不应小于0.75mm在板底需刷防火涂料，目前防火涂料价格还是 较高而且量又大 ,因此采用组合楼板造价一般较高。 非组合楼板在使 用阶段 ,压型钢板不代替砼板的受拉钢筋 ,按普通钢筋砼楼板计算。其 承载力在施工阶段 ,要考虑由压型钢板承担未结硬的湿砼板的重量和 施工活荷载。压型钢板宜采用具有防锈功能的镀锌板 ,板底不需刷防 火涂料，板厚不应小于0
6、.5mm,压型钢板仅做为模板使用。组合楼板、非组合楼板及钢筋砼楼板均需在钢梁顶设置圆柱头栓钉,栓钉需穿透钢板焊于钢梁翼缘上，栓钉直径d根据板跨度大小，13d19mm,柱顶间 距一般4d,栓钉高度高出压型钢板顶面 30mm以上，顶面砼保护层厚 度15m m。浇注混凝土的压型钢板波槽平均宽度不应小于50mm,当在槽内设置栓钉等时，压型钢板的总高度不应大于80mm。二、节点设计多高层钢结构节点的受力状况比较复杂， 构造要求相当严格， 故 节点的设计至关重要。节点设计的基本原则：1）、节点受力应该力求简捷、明确；2）、保证节点足够的强度，后于构件破坏；3）、节点连接应具有良好的延性，故设计中应采用合理
7、的细部构 造，不宜采用约束度大的和易产生层状撕裂的连接形式；4）、构件拼接一般按等强度原则；5）、尽量简化节点构造，以便于加工、安装。1、梁柱节点梁柱节点通常采用刚性连接 ,并通常采用栓焊混合连接 ;梁的上、 下翼缘用坡口全熔透焊缝与柱翼缘连接 ,腹板用摩擦型高强度螺栓与 柱翼缘上的剪力板连接 ,原则上梁端弯矩由梁翼缘负担 ,梁端剪力由梁 腹板承担 ,在梁的对应位置设置柱的水平加劲肋。对抗震设防的结构,水平加劲肋应与梁翼缘等厚 ,水平加劲肋与柱采用坡口全熔透焊缝焊 接,当柱两侧梁高度不等时 ,每个梁翼缘对应位置均应设置柱的水平加 劲肋，加劲肋之间的距离不小于150mm也可设置坡度小于1:3的加
8、劲 肋或将截面高度较小的梁腹板高度局部加大 ,腋部翼缘的坡度不得大 于 1:3。2、柱拼接、梁拼接当柱、梁长度大于14-15m左右时，不便于运输和装配，需要在工地 现场进行拼接。 柱接头应位于框架节点塑性区以外 ,一般宜在框架梁 上方1.3m附近，柱接头的设计应满足极限承载力 Ma1.2Mpc的原则 （Ma:极限受弯承载力；Mpc:全塑性受弯承载力）,1字形截面柱的工地接 头，翼缘采用全熔透坡口焊接，腹板用高强度螺栓连接，也可采用焊接, 在上柱腹板开 K 形坡口 ,要求焊透。 梁接头应位于框架节点塑性区以 外，即从梁端算起的1/10跨长并应大于1.6m拼接接头由；翼缘承担弯 矩,腹板承担剪力。
9、梁的拼接主要用于梁与柱全焊接节点的柱外悬臂 梁段与中间梁段的连接 ,连接形式有 :翼缘为全溶透焊接 ,腹板为高强度 螺栓连接 ；翼缘、腹板都用高强度螺栓连接 ；翼缘、腹板都用全溶透焊 接。3、框架梁的侧向隅撑按抗震设计的框架梁，在梁可能出现塑性铰处（通常距柱轴线1/81/10梁跨处）,梁上下翼缘均应 设置侧向隅撑。主梁的侧向隅撑三、防锈、防火钢构件制作完毕后进行喷砂除锈处理，除锈等级Sa2.5钢结构表 面防护底漆两道，漆膜总厚度60 g，面漆颜色由业主自定；高强螺栓 连接范围内的钢构件接触面不得涂刷油漆；需要现场焊接构件的焊接 范围内由现场涂刷油漆；埋入式柱脚在混凝土中部分不得涂刷油漆；钢 结
10、构在使用过程中应定期进行油漆、 维护。需做防火涂层的钢材表面 可除锈后只做底漆涂层。主钢结构出厂时涂覆醇酸防锈底漆，干膜厚度不小于60即，在结构安装后涂覆与底漆相容的防锈面漆。钢结构宜采用防火涂料防火，按建筑物耐火等级及构件耐火时限，根据钢结 构防火涂料应用技术规范CECS24选用涂料的类别及构造做法。几 种常用的防火涂料，根据其厚度有：厚型防火涂料（厚度为8 50毫米，耐火时限可达0.5-3.0小时）一般用于要求极限为2.0小时以上 的钢结构中；薄型钢结构防火涂料（厚度为 3-7 毫米），一般用于耐 火极限不超过 2.0 小时的建筑钢结构中；超薄型钢结构防火涂料（厚 度为不超过 3.0 毫米 一般用于耐火极限不超过 2.0小时的建筑结构。THANKS !致力为企业和个人提供合同协议， 策划案计划书，学习课件等等打造全网一站式需求欢迎您的下载，资料仅供参考
