轻钢结构(轻钢结构厂房的组成和形式)
轻钢结构是在普通钢结构的基础上发展起来的一种新型结构,它包括轻型屋面下使用的所有钢结构 。
与普通钢结构相比,具有更好的经济指标 。轻钢结构不仅自重轻、用钢量少、施工速度快,而且抗震能力强,能提高整个房屋的综合抗震性能 。目前,它是一种广泛应用于工业厂房的结构 。
轻钢结构由基础梁、柱、檩条、层和墙组成 。
轻型单层房屋一般采用门式刚架 。
支持屋顶的三角形桁架
接线框
门式刚架形式
刚架的形式和特点
1、采用轻型屋面,不仅可以减小梁柱截面尺寸,基础也相应减小 。
2.在多跨建筑中,可以做成带有屋脊的大型双坡屋面,为长坡排水创造条件 。设置中间柱可以减少梁的跨度,从而降低成本 。中柱为钢管上下铰接的摆动柱,占用空小空间 。
3.刚架的横向刚度由檩条保证,省去了纵向刚性构件,减小了翼缘宽度 。
4、刚架可采用变截面,截面与弯矩成正比;当横截面改变时,腹板的高度和厚度以及凸缘的宽度可以根据需要改变,以充分利用材料 。
5.刚架的腹板可以按有效宽度设计,即允许部分腹板失去稳定性,可以使用其后屈曲强度 。
6.竖向荷载通常为设计控制荷载,但当风荷载较大或建筑物较高时,风荷载的作用不容忽视 。在轻型门式刚架中,地震作用一般是失控的 。
7.支架可以做得更轻 。它可以直接连接到腹板上,也可以用水平角撑板连接,可以使用张紧的圆钢 。
8.所有结构件均可在工厂制造,工业化程度高 。构件可根据运输条件进行划分,单元在现场用螺栓连接,安装方便快捷,土建工程量小 。
梁连接和梁拼接
门式刚架梁与柱之间的连接可采用垂直端板(图A)、斜端板(图B)和平端板(图C)进行 。拼接梁时,端板应垂直于构件的外边缘(图D) 。
刚架柱脚
门式刚架轻型房屋钢结构柱脚应采用平铰柱脚(图A、B) 。必要时,也可以使用刚性基脚(图C和D) 。
支架
牛腿的结构如图所示 。
支持屋顶的三角形桁架
屋架的结构形式:屋架的结构形式主要取决于所用的屋面材料和房屋的使用要求 。主要有三角屋架、三角拱屋架、梭形屋架和平坡梯形钢屋架 。
轻钢屋架和普通钢屋架本质上没有太大区别,两者的设计方法和原理都是一样的,只是轻钢屋架的构件截面尺寸较小,连接结构和使用条件略有不同 。
梯形屋架铰接支撑节点
檩条
檩条形式:檩条宜采用实心腹杆,或空腹杆或格构构件 。檩条一般为单跨简支构件,实腹檩条也可以为连续构件 。
空腹檩条:/[k0/]腹檩条由角钢上下弦杆与扣板焊接而成 。其主要特点是用钢量少,小角钢和薄钢板可以合理使用 。由于扣板间距密集,组装焊接工作量大,使用较少 。
格构檩条:格构檩条可采用平面桁架式、空桁架式和底撑式檩条 。
实心檩条
1.槽钢檩条
分为普通槽钢檩条和轻型槽钢檩条 。普通槽钢檩条(图一);由于型材厚度较厚,强度无法充分发挥,钢材消耗量大 。轻型槽钢檩条虽较普通槽钢檩条有所改进,但仍不理想 。
2.轻型H型钢檩条的高频焊接;高频焊接轻H梁(以下简称“轻H梁”)是引进国外先进技术生产的一种梁(图B),具有腹板薄、抗弯刚度好、两主轴惯性矩接近、翼缘板平、连接容易等优点 。
3.带压接槽的冷弯薄壁型钢檩条:带压接槽的冷弯薄壁型钢檩条(C形)(图C)截面互换性大,通用,用钢量少,制造安装方便 。
4.卷曲Z形冷弯薄壁型钢檩条:分为直卷曲Z形(图D)和斜卷曲Z形(图E) 。其主平面X轴刚度高,作为檩条时挠度小,用钢量少,制造安装方便 。倾斜卷边的Z型钢存放时也可以叠放,占用土地少 。当屋顶坡度较大时,这种檩条被广泛使用 。
檩条的连接结构
檩条与屋面应可靠连接,保证屋面能防止檩条的侧向失稳和扭转,对于不验算整体稳定性的实腹檩条尤为重要 。
檩条与压型钢板屋面的连接应采用带橡胶垫圈的自攻螺钉 。
檩条的斜撑和斜撑:螺栓连接 。
屋架(刚架)上檩条的布置和搁置
1.为避免屋架上弦产生弯矩,檩条应位于屋架上弦节点处 。使用内天沟时,侧檩条应尽可能靠近天沟 。
2.实心檩条的截面应垂直于屋面坡度 。对于槽钢和Z形钢檀,建议将上翼缘的肢端(或边缘)朝向屋顶,以减少屋顶荷载偏心造成的扭矩 。
3.桁架檩条的上弦应垂直于屋架的上弦,而腹板和下弦应垂直于地面 。