设计标准的问题
1.“轻型”钢结构概念问题
近年来因“轻型门式刚架房屋”二字的出现,在许多设计人包括结构设计人员的头脑中形成一种轻(质量)钢材概念,一遇到附属建筑设施或看似不重要的结构时就提出用“轻钢”来解决,却不注重该部分对主体结构的效应分析,事实上结构概念设计时应清楚,“轻型”实际上是指结构承受相对较轻的荷载,住宅设计中不会因为采用钢结构而减少荷载使用标准,结构体系无论采用钢还是混凝土,构件效应分析是没有原则上区别的。
2.多高层钢结构设计区别
根据规范有关条文,包括钢结构抗震调整系数,框架柱长细比,框架构件宽厚比等控制条款,均以 12 层作为区分点,因此可以理解为高层钢结构是指 12 层以上的建筑物。高规中高层是指 10 层及 10 层以上或房屋高度**过 28m 的建筑,这其中包括混合结构,再参考国外部分国家高层起始高度多设在 25~30 米或 8 至 11 层。由此看来我国的多层钢结构适用范围要**普通结构,也**国外标准。多高层钢结构不仅构造不同,相关抗震调系数也不同,限值差别太大,在前面表 1 已说明,笔者认为此区分过于宽泛,举例说明一下:层高平均 4m,12 层建筑物高度 48米,是高规中 28 米限值的 1.7 倍,这就产生下面的问题,在混合结构中,混凝土结构应按高规构造设计,钢结构可以按多层构造设计,执行了两种标准。
3、《钢结构设计规范》
对住宅结构设计作用不大新版规范延续了工业建筑钢结构设计思想,例如在变形允许值按厂房构件进行分类,对民用建筑构件不做细分;温度区段设置要求以排架结构方式进行划分而不考虑纵横向承重体系、钢混组合结构的特点来区分,特别是强制性条文* 8.1.4 条“结构应根据其形式、组成和荷载的不同情况,设置可靠的支撑系统。在建筑物的每一个温度区段或分区建设的区端中,应分别设置立的空间稳定的支撑系统。”从文字上理解,钢结构不应该采用无支撑的纯框架结构,这显然与实际应用不符,设置支撑与否应以结构设计需要来确定,根据条文说明也可以知道这是一个原则规定,但作为强制性条文,必须严格执行值得商榷,民用建筑在使用要求上不同于工业建筑,包括一些结构体系也存在差异,应区别对待。
相比其他规范不断完善抗震部分内容,新版只在总则中提到应符合相关抗震规范的规定,似乎抗震设计在钢结构中并不重要,实际上在北岭和阪神地震后,国外开始纷纷重视钢结构抗震设计的研究,国内也有很多文章介绍,应该有很多成果可以总结成文的。我国抗震规范规定应根据抗震设防烈度采取不同的抗震措施,而钢结构抗震要求却没有任何区别也是不妥的。
镀铝镁锌的详细描述和性能:镀铝镁锌钢板是铝锌合金结构组成,由55%铝、43%锌与2%硅在600℃高温下凝固而组成,其整个结构由铝-铁-硅-锌,形成致密的四元结晶体的一种合金。
镀铝镁锌钢板具有不少优良的特性:强的耐腐蚀性,是纯镀锌板的3倍;表面有漂亮的锌花,可以作为建筑屋外板使用。
“镀铝镁锌钢卷”的耐腐蚀性主要是因为铝,铝的保护功能。当锌受到磨损时,铝便形成一层致密的氧化铝,阻止耐腐蚀性物质进一步的腐蚀内部。
耐热性
铝锌合金钢板具有良好的耐热性,可以承受300多摄氏度的高温,与镀铝钢板的抗高温氧化性很类似,经常应用于
烟囱管,烤箱、照明器和日光灯罩。
镀铝镁锌板的用途
建筑:屋顶、墙壁、车库、隔音墙、管道和组合式房屋等
汽车:、排气管、雨刷附件、燃料箱、货车箱 等
家电:冰箱背板、煤气炉、空调机、电子微波炉、LCD边框、CRT防爆带、LED背光源、电气柜等
笔者在设计中根据以下几个原则来确定柱截面:
1)按方钢管柱方案进行结构分析,根据计算应力比结果接近 0.9 的情况,选定框架梁截面尺寸,根据方钢管截面特性初选 X,Y 方向上工字钢截面,计算时不考虑腹板作用,初步确定异型柱截面;
2)按工字钢柱方案进行结构分析,异型柱 T 型构件布置方向,设柔性支撑代替异型柱中 T 型构件在工字钢弱轴上的刚度影响,按有侧移钢框架计算,调整异型钢柱中工字钢截面尺寸;完成后调整工字钢及柔性支撑布置方向,验算 T 型构件与工字钢腹板组成的工字钢截面尺寸;
3)根据上一步建立的模型,选取工字钢强轴所在的单榀框架进行抗震验算,只参考工字柱强轴应力计算结果,检验异型柱单向受力是否满足;
4)根据上述计算结果,手工核算梁柱节点处抗震承载能力,基础设计时考虑偏轴引起的附加弯矩;
5)以普通工字钢柱和方钢管柱按无支撑框架体系分别进行正常设计,其中钢梁按设计所选截面计算,根据合适的计算结果,统计钢柱用钢量以控制异型柱用钢量的上下限。
上述方法没有可依据的计算公式及条文,对偏轴引起的附加弯矩对整体的影响没有更多处理,这也是笔者只在二三层住宅设计中应用,没在更高的工程里使用异型钢柱的原因。笔者提出异型钢框架方案,希望得到大家的批评指正。
二、设计细节的问题
1、 整体计算时选取合适的结构阻尼比根据抗震规范要求,除规定外,建筑结构的阻尼比应取0.05,当阻尼比不等于0.05时,地震影响系数曲线应进行修正,钢结构相关阻尼比选取值见表 1。
表 1 不同结构阻尼比应用值
从表 1 中数据可以看出,不同的钢结构体系有不同的地震影响系数,如果在结构分析时错误选择阻尼比对设计结果会产生较大影响,其中钢管混凝土和钢-砼混合结构由于是两种材料共同作用,在选取阻尼比时,应根据两种材料应用比例综合考虑阻尼比,结构整体刚度越柔,阻尼比选值越低。
碳素结构钢热轧棒材按截面形状有圆钢、方钢、扁钢和六角钢。所采用的钢牌号为Q195、Q215、Q235、Q255、Q275。
1、圆钢、方钢
圆钢直径和方钢边长为5.5-250mm.通常长度为:直径(边长)不大于25mm时,4-10m;直径(边长)大于25mm时,3-9m.
2、扁钢
扁钢的截面尺寸为,宽度10-150mm,厚度3-60mm.通常长度为3-9m.常用钢牌号为Q235、Q255、Q275,主要用于农机、化工机械、铁道零件、五金工具等。
3、六角钢
六角钢的截面尺寸为,对边距离8-70mm.通常长度3-8m.常用钢牌号为Q195、Q215、Q235,主要用于制造螺母等标准件。
4、标准件用碳素钢热轧圆钢
标准件用碳素热轧圆采用牌号BL2、BL3低碳碳素钢,其硅含量较低(质量分数不大于0.07%),硫、磷质量分数降至不大于0.040%,残余铜质量分数不大于0.25%。这种钢具有良好的冷**锻加工性能,使用前不需退火处理,拉拔后直接进行**锻制造加工。主要用于制造螺母、螺栓、螺钉、铆钉等。
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