《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》学习提纲

门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》学习提纲(2009-03-06 11:39:23)


1. 适用范围
1) 吊车起重量不大于20t的A1～A5工作级别桥式吊车或3t悬挂式起重机。当有需要并采取可靠技术措施时，起重量允许不大于5t。
2）不适用有强烈侵蚀性介质的环境。
3) 多层钢结构房屋的顶层采用了门式刚架轻型房屋钢结构及其屋盖者，该部分结构的设计、制作和安装可参照本规程执行，但应进行整体分析，包括抗震分析，考虑其下部结构对顶层内力和位移的影响。
4）关于排架的应用。
2. 调整结构重要性系数
当设计使用年限为50年时,重要性系数取1.0;当为25年时,重要性系数取不小于0.95。
3．补充结构抗震验算规定
1）《建筑抗震设计规范》GB50011关于单层钢结构厂房的规定，“不适用于单层轻型钢结构厂房”；
2）计算表明，横向刚架和纵向框架7度时可不作抗震验算，但8度时,无论有无吊车, 均应进行抗震验算。
3）抗震计算可采用底部剪力法；
4）地震反应谱计算时阻尼比取0.05；
5)当有局部多于一层并与门式刚架相连接的附属房屋时,应按有关规范进行抗震验算；
6）当设计由抗震控制时，应采取相应的抗震构造措施。规程提出抗震构造措施有：构件之间应尽量采用螺栓连接；斜梁下翼缘与刚架柱的连接宜采用加腋的方式加强；该处附近翼缘受压区的宽厚比应适当减小；柱脚的抗剪、抗拔承载力应适当提高，柱脚底板应设置抗剪键，锚栓应采取提高抗拔力的构造措施；支撑的连接应按屈服承载力的1.2倍设计等等。
4．调整钢材设计指标
1）承重结构应采用Q235B级或Q345A级以上钢材制作。
2）Q345钢材16mm以下的，由315 N/mm2 改为310N/mm2。主要是增添了承压型高强度螺栓的抗拉强度设计值，对8.8级和10.9级分别为400和500N/mm2。
5．调整屋面活荷载标准值
将屋面活荷载由0.3kN/m2提高到0.5 kN/m2。对于受荷载水平投影面积大于60m2的构件，可取不小于0.3 kN/m2。
6．补充檩条风荷载体型系数规定
1） 明确风荷载采用美国MBMA的规定是得到荷载规范组支持和认可的。
2） 对檩条受风面积小于10m2风荷载的体型系数作了补充。
例如，角部檩条受风面积A＞10 m2时为-1.4, A＜1m2时为-2.9。
3） 风荷载和雪荷载都改用50年一遇。基本风压乘调整系数1.05（即1.4/1.33）。
4）MBMA风荷载的适用范围是：房屋高度不大于18米，房屋高宽比不大于1。超过以上限值时不适用。
7．调整结构刚度指标
1）刚架柱顶位移限值，无吊车且采用轻型钢墙板时由1／50改为1/60，有桥式吊车且有驾驶室时由1／240改为1/400，有桥式吊车由地面操作时仍取1/180。
2) 斜梁竖向挠度表3.4.2－2注1有误,应采用GB50018如下规定:
“对单跨山形门式刚架,L系一侧斜梁的坡面长度”,而不是构件跨度. 此外,由于柱顶位移和构件挠度产生的屋面坡度改变值,不应大于坡度设计值的1/3.
3) 跨度大于30m的斜梁宜起拱.
8. 补充支撑布置要求
1)设置5t及以上吊车时，柱间支撑应采用型钢支撑。
2)设置15t以上吊车时,应设置屋盖纵向支撑.桥式吊车起重量较大时,尚应采取措施增加吊车梁的侧向刚度。
3) 无吊车时柱间支撑间距不大于30～45米。
4) 当建筑物宽度大于60米时，在内柱宜适当设置柱间支撑。（可在外柱支撑相应位置设置，不必每列内柱都设置，因有蒙皮作用）。
5) 当内柱不能设置交叉支撑时，可改用人字支撑或纵向刚架。
9. 完善刚架结构计算规定
1) 补充了当不设吊车梁时,式(6.1.1-11)中 =5.34。（因门式刚架采用变截面构件,故考虑腹板屈后抗剪强度时）,仍设置横向加劲肋；横向加劲肋的间距取（1～2） 。
2) 考虑腹板屈后抗剪强度时,变截面构件楔率应小于60mm/m, 当不符合时, 应将柱下端宽度增大。
3)梁在平面内可按压弯构件计算强度，在平面外按压弯构件计算稳定。出平面计算长度取侧向支承点间距离。
10．补充檩条设计规定
1）上翼缘与屋面板有可靠连接时，可按附录E的规定计算；
2）屋面不能阻止檩条侧向失稳和扭转时，可按规程的有关公式计算；
3)构造措施能有效防止檩条截面扭转时，可仅计算檩条的强度。
4）删去了当屋面刚度较大且与檩条有可靠连接时可少设或不设檩间拉条的规定。
5）当Z形檩条主轴的倾角接近或大于屋面倾角时，需在檐口处设置斜拉条或在屋脊处设置斜撑杆。
6）采用扣合式屋面板时，拉条的设置根据檩条稳定计算确定。
7）关于圆钢拉条的直径采用10mm。
3） 8）C形和Z形冷弯型钢既可用于檩条也可用于墙梁。
11．补充隅撑计算规定
1) 门式刚架的破坏和倒塌在很多情况下是由受压最大翼缘的屈曲引起的，而斜梁下翼缘与刚架柱的相交处受压最大。
2) 在檐口位置，刚架斜梁与柱内翼缘交接点附近的檩条和墙梁处应各设置一道隅撑。
3) 在斜梁下翼缘受压区均应设置隅撑，其间距不应大于相应受压翼缘宽度的16 倍。
4）当斜梁下翼缘不设隅撑时，应采取保证刚架稳定的可靠措施，如设置刚性撑杆或加大截面等。
5）柱的隅撑应根据具体情况设置。当柱高较大时，要求分段进行平面外稳定性验算，此时应设几道隅撑。
6）隅撑轴力N按下式计算，A为斜梁被支撑翼缘的截面面积。

12．修改檩条在负风压下的计算规定
1） 将附录E按欧洲规范规定采用，并附计算例题。此式适用于面板与檩条上翼缘连接时；
2） 面板采用立缝（咬边）时也可考虑采用。暗扣板宜按与檩条无连接计算。
3） 勘误。P.113，末行①应为②。P.115,第1行，公式根号中的“＋”应为“－”。
13．补充柱脚锚栓抗拔验算规定
计算有柱间支撑的柱脚锚栓在风荷载作用下的上挨拔力时，应计入柱间支撑产生的最大竖向分力，且不考虑活荷载（或雪荷载）、积灰荷载和附加荷载的影响，恒载分项系数取1.0。
柱脚锚栓不宜用于承受柱脚底部的水平剪力。
14．增加钢板T形连接单面焊的规定
1) 补充了单面焊的规定，列入附录。
2) 单面焊的应用条件和适用范围:
（1）在设备和其它技术条件具备时才能采用。
（2）仅可用于承受静荷载和间接动荷载、非露天和无强腐蚀性介质的结构构件。
（3）底板的连接、柱与牛腿的连接、梁端板的连接、吊车梁及支承局部悬挂荷载的吊架等，不得采用单面焊。
（4）单面焊适用于腹板厚度不大于8mm的板件，经工艺评定合格后方可采用。
15．完善高强度螺栓连接的设计规定
1）保留了主刚架构件间的连接宜采用高强度螺栓承压型或摩擦型连接的规定，但补充了当端板连接只受轴向力和弯矩时，或剪力小于其实际抗滑移承载力（此时抗滑移系数取0.3）时, 表面可不作专门处理。（但对此时是否可不作摩擦系数试验不作规定）。
2）当端板连接不得采用普通螺栓代替高强度螺栓时, 因为端板厚度是根屈服线承载力确定的，如果采用普通螺栓就不可能产生要求的屈服线。《钢结构》关于可以采用普通螺栓的提法应予更正。.
3) 端板厚度应由计算确定, 但不小于16mm(原规定12mm)。
4）强度螺栓应按规定施加预拉力。此时端板连接应按绕中和轴进行抗弯计算。采用普通螺栓抗拉时，螺栓连接按端部螺栓进行抗弯计算。
5）端板连接中, 翼缘与端板的连接应采用全熔透对接焊缝(100%超探)，腹板与端板的连接应采用角形对接焊缝或与腹板等强的角焊缝。斜梁拼接时端板上下端均应采用外伸式，斜梁与刚架柱连接时，受拉侧应采用外伸式。
4) 圆钢支撑和锚栓的承载力计算，应采用螺纹处的有效截面面积。圆钢支撑宜采用花兰螺丝张紧。
5）锚栓不能参加柱脚抗剪，水平反力应由底板与混凝土基础间的摩擦力承受，超过时应设置抗剪键。
6） 圆钢支撑的连接宜用带槽的专用楔形垫圈或在孔两侧焊接弧形支承板。
16．删除结构构件制作的具体规定
参见《门式刚架轻型房屋钢构件》JG144－2002。
17．补充结构工程安装允许偏差
表8.2.7《支承面地脚螺栓允许偏差》,8.2.8《刚架柱安装允许偏差》，8.2.9《刚架斜梁安装允许偏差》，8.2.10《吊车梁安装允许偏差》，8.2.11《压型钢板安装允许偏差》。主要参考GB50205－2002。
18．与施工有关的几个问题
1）刚架在施工中以及人员离开现场时，应及时安装支撑，必要时应增设临时支撑，并用缆风绳充分固定（强制性规定）。
2）柱脚底板下面的每根锚栓，应设置调整螺母，校准后进行二次灌浆。底板上要留注浆孔。
3）压型钢板搭接长度范围，可根据屋面坡度和所用胶条情况确定。宜采用丁基橡胶胶条。面板与檩条和面板与墙梁连接的最大钉距不得大于300。房屋端部风吸力较大，屋面板端头搭接的钉距应适当减小。
4）在房屋的檐口、角部等部位，应设置具有良好密封性能和外观的泛水板或包边板。

《门式刚架轻型钢结构技术规程》（以下简称《规程》，通过对该规程以及相关资料的学习及交流，总结心得如下：
1. 主刚架构件腹板厚度最小可取3mm，腹板与翼缘常用的厚度组合如下：3/5，4/6，5/8，6/10，8/12等。特别强调的是：A. 在满足腹板高厚比（工字型截面≤250（235/fy）1/2）的前提下，宜优先选择增大截面高度；B. 因为钢板比较薄，应采用必要的加工及焊接措施，以保证组合构件的各项指标满足《规程》表8.1.13-2中的各项规定。
AS: 我记得《门式刚架轻型钢结构技术规程》上有这么一条：腹板厚度不宜小于4mm，不知道楼上这里的3mm是怎么得来的（由于我学习门式钢架的时间不是很长，可能没学得那么深吧，希望指教）,另外,由于众所周知的原因，实际上腹板小于6mm的情况都不怎么常见（我在论坛上提过类似的问题，但十有九不同意取4mm的腹板，大多建议最少为6mm）。不过话又说回来，老兄的这些见解非常独到，我也写过与此类似的一篇，相比之下，就太小儿科了！
2. 在轻钢结构中主构架应考虑使用Q345(16Mn)钢材，因为：首先，轻钢结构允许变形放宽，如：《规程》表3.4.2-1中规定：不设吊车的轻型钢板墙结构在风荷载作用下柱顶允许水平变位60/h（注：h为刚架柱高度），这在一定程度上为高强钢材发挥强度优势创造了条件；其次，高强钢材的发展已趋成熟，成本降低，价格性能比优于Q235钢。
3. 主构架计算时，可考虑檩条作为构件的上翼缘侧向支撑点（前提条件：屋面压型钢板与檩条采用自攻螺丝可靠连接），当构件下翼缘受压时，通过设隅撑来减少构件平面外计算长度；构件转折及变截面处应构造设置加劲肋。
4. 最优柱距：无吊车厂房7.5m~8m，有吊车厂房7.5m（结论参考上海美建钢结构有限公司谭魏、牟宗磊《轻钢结构体系最优柱距研究》），此时主次结构用钢量达到最低水平。
5. 风荷载的计算：当采用《规程》附录规定的风荷载体形系数计算风荷载时，基本风压应承以1.1的放大系数（《规程》附录规定的风荷载体形系数系参考了美国金属房屋制造商协会MBMA《低层房屋体系手册》中的规定，1.1为考虑各种不同条件的综合调整系数）。另外，根据《建筑结构》第8期文《「门式刚架轻型钢结构技术规程」的风荷载规定》中阐述，按《规程》规定的风荷载体形系数设计，对门式刚架的大多数截面，在常遇下情况下较安全（计算分析认为除以下三种情况外，各截面的弯矩均由《规程》控制：A.柱脚铰接时，跨高比小于2.5的单跨刚架的檐口弯矩；B. 柱脚固接时，跨高比小于3.0的单跨刚架的柱脚弯距；C. 对于多跨刚架的檐口和跨中弯矩）。
6. 支撑体系包括：屋盖横向支撑，柱间支撑及系杆。支撑一般采用张紧的圆钢；刚性系杆由双檩代替时应按压弯构件复核其强度，柔性系杆一般由檩条兼作，屋脊及檐口应设置刚性系杆。特别指出的是：当柱间支撑采用角钢时（如有吊车时或水平力比较大的情况），在一个温度区段宜只设一道柱间支撑，以避免产生过大的温度应力。
AS:对这一条很不理解：
按照规范，抗震区都应该采用角钢支撑，而不是圆钢拉杆支撑。而规范又规定，柱间支撑间距宜在50～60m。如果一个轻钢厂房长100m，柱间支撑应该设几道呢？至少两道吧，又的可能中间还要设一道，这样很常见的
7. 檩条与屋架连接通常采用M12普通螺栓，双檩（用作钢性系杆时）及隅撑连接采用M12高强螺栓。檩条优先选用冷弯薄壁型钢（亦可选用高频焊接H型钢），应计算檩条的强度和风吸作用下的整体稳定性，当拉条能阻止檩条受压翼缘失稳时，可以作为檩条的侧向支撑点。
8. 摇摆柱优先选用薄壁方钢或钢管，节点设计应最接近实际受力。其中柱脚可以采用角钢焊接或螺栓连接。
9. 专用设计软件：建研院《STS》使用上应注意以下几点：A. 程序默认构件平面外计算长度为节点间长度，若与实际情况不符，应加以人工干预。B. 高强螺栓连接计算时，采用的端板厚度计算公式有误，设计时应进行复核。C. 平面外稳定应通过加强构造措施来解决（如：设置隅撑）,且勿盲目加大断面。D. 该程序只适用于计算简单的规则的门式刚架。
AS: 对此我有不同的看法：1.最优柱距也不一定是7.5m~8m，也要看跨度而定。在18米以下的就没必要采用那么大的柱距，6米就好；2.在有吊车温度区段，柱间支撑宜设在区段中部，或温度区段较长时设在三分点处，且间距不宜大于60米。另外还需在区段的两端都设置上部支撑。而不是“在一个温度区段宜只设一道柱间支撑”；3.对“高强螺栓连接计算时，采用的端板厚度计算公式有误”和“平面外稳定应通过加强构造措施来解决（如：设置隅撑）,且勿盲目加大断面”这两个说法，不太认同。看sts的技术条件手册，节点设计的公式跟门规的公式是一样的，“端板厚度不小于16mm”也符合门规。当平面外稳定不满足