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轻型钢结构建筑的特点及工程应用

来源:http://www.hhssgroup.com/ 发布时间:2014-08-18 点击次数:1391次

轻型钢结构建筑

  轻钢结构是梁、柱单元构件的组合体,是柱与直线形、弧形或折线型横梁刚性连接的承重骨架体系。其形式种类繁多,在单层厂房及仓库中,应用较多的为单层单跨、双跨或多跨的双坡门式刚架,它可根据通风、采光的需要设置天窗、通风屋脊和采光带等。轻型钢结构建筑的特点:

  一、钢结构重量轻。钢结构的容重虽然较大,但与其它建筑材料相比,它的强度却高很多,因而当承受的荷载和条件相同时,钢结构要比其它结构轻,便于运输和安装,并可跨越更大的跨度。

  二、钢材的塑性和韧性好。塑性好,使钢结构一般不会因为偶然超载或局部超载而突然断裂破坏。韧性好,则使钢结构对动力荷载的适应性较强。钢材的这些性能对钢结构的安全可靠提供了充分的保证。
 
   三、钢材更接近于匀质和各向同性体。钢材的内部组织比较均匀,非常接近匀质和各向同性体,在一定的应力幅度内几乎是完全弹性的。这些性能和力学计算中的假定比较符合,所以钢结构的计算结果较符合实际的受力情况。

  四、钢结构制造简便,易于采用工业化生产,施工安装周期短。钢结构由各种型材组成,制作简便。大量钢结构都在专业化的金属结构制造厂中制造;精确度高。制成的构件运到现场拼装,采用螺栓连接,且结构轻,故施工方便,施工周期短。此外,已建成的钢结构也易于拆卸、加固或改造。

  五、钢结构的密封性好。钢结构的气密性和水密性较好。

  六、钢结构的耐热性好,但防火性能差。钢材耐热而不耐高温。随着温度的升高,强度就降低。当周围存在着辐射热,温度在150度以上时,就应采取遮挡措施。如果一旦发生火灾,结构温度达到500度以上时,就可能全部瞬时崩溃。为了提高钢结构的耐火等级,通常都用混凝土或砖把它包裹起来。

  七、钢材易于锈蚀,应采取防护措施。钢材在潮湿环境中,特别是处于有腐蚀介质的环境中容易锈蚀,必须刷涂料或镀锌,而且在使用期间还应定期维护。

  轻钢结构设计注意事项轻型钢结构设计的目的是应保证结构和构件在充分满足预期的安全性和使用性要求的基础上,做到技术先进、经济合理、安全适用和确保质童。因此,在轻钢结构设计中应注意:设计时应保证结构能满足强度、刚度、稳定性、耐久性和其它使用功能的要求,应力求杆件布置合理和节点构造简单。优先采用定型的和标准化的构件以及标准化的节点形式,优先采用与轻型钢结构相适应或相配套的建筑材料和成品。轻钢结构的设计采用以概率理论为基础的概率极限状态设计方法。承重结构应按承载能力极限状态和正常使用极限状态进行设计,其设计荷载包括地震荷载、风荷载、雪荷载、积灰荷载、吊车荷载、安装荷载及自重等。

  轻型钢结构通常采用Q345和Q235钢,且大部分是Q345钢。Q345钢作为最常用、成熟的低合金高强度结构用钢,性能优良,可焊性好。除了部分柱底板外,腹板、翼板厚度基本上是4-20mm中薄板,正是对焊接工艺最有利的厚度范围。轻型钢结构形式及应用范围轻型钢结构的结构形式较多,如屋架形式、刚架形式、网架形式、实腹式、格构式和混合式刚架结构、悬挂式框架结构、拱形框架,折线形框架、悬臂式框架以及悬索结构等。

  轻钢结构一般不采用箱型、十字型结构,构件绝大部分是H型截面。由于经济、受力、结构的特点,一般不采用轧制H型钢,而大多数都采用焊接H型钢。对于H型实腹梁柱结构,易于实现焊接、装配的自动化。但是除了夹层梁和部分边柱、中间柱为等截面外,大部分构件是变截面形式,这也给焊接的自动化提出了更高的要求。

  预应力钢结构有哪些类型?
  从早期预应力吊车梁、撑杆梁的简单形式发展到目前张弦桁架、张弦穹顶、索弯顶、索膜结构、玻璃幕墙等现代结构,预应力钢结构种类繁多形式新颖,大致归纳为四类。
  
  一是传统结构型。

  在传统的钢结构体系上,布置索系施加预应力以改善应力状态、降低自重及成本。譬如,预应力桁架、网架、网壳等。像天津宁河体育馆、攀枝花市体育馆及北京奥运羽毛球馆的预应力网架、网壳屋盖。目前,国内外的候机楼、会展中心均广泛地采用张弦立体桁架也归入此类。另一种是工程中应用已久的悬索结构,譬如,北京工人体育馆、浙江人民体育馆等。其结构由承重索与稳定索两组索系组成,施加预应力的目的不是降低与调整内力,而是赋予与保证结构刚度。
  
  二是吊挂结构型。
  
  结构由竖向支承体系(立柱、门架、拱架等)、吊索及屋盖三部分组成。支承体系高出屋面,于其顶部下垂钢索吊挂屋盖。对吊索施加预应力以调整屋盖内力,减小挠度并形成屋盖结构的弹性支点。由于支承体系及吊索暴露于大气之中,直指蓝天所以又称暴露结构。譬如,江西体育馆、北京朝阳体育馆、杭州黄龙体育场及长春体育场等。
  
  三是整体张拉型。
  
  属创新结构体系,跨度结构中摒弃了传统受弯构件,全部由受张索系及膜面和受压撑杆组成,其屋面结构极轻,设计构思新颖,是先进结构体系中的佼佼者,譬如,汉城及亚特兰大奥运主赛馆、慕尼黑奥运体育馆建筑群以及内蒙古自治区鄂尔多斯伊旗索穹顶体育中心。
  
  四是张力金属膜型。
  
  金属膜片固定于边缘构件之上,既可作为围护结构,又作为承重结构参与整体承受荷载。或在张力态下,将膜片固定于骨架结构之上,形成空间块体结构,复盖跨度,两者都是在结构成型理论指导下诞生的预应力新型体系。


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