搜索
指导教师文献民山墙刚架的设计和构造在设计轻型钢结构建筑物时，它的山墙构架可以设计成与中间框架一样的基本刚架，也可以设计成梁、抗风柱及柱组成的山墙构架。一、山墙构架端墙构造山墙构架由端斜梁、支撑端斜梁的构架柱及山墙墙梁组成，构架柱的上下端部铰接，并且与端斜梁平接；墙梁也与构架柱平接，这样可以提高柱子的侧向稳定性，也给建筑提供了简洁的外观。一般的构造如图1所示。山墙构架可以由冷弯薄壁C形钢组成，外观轻便且节省钢材，同时由于与框架平接的墙梁和墙面板的蒙皮效应，这种山墙构架端墙也具有比较好的平面内刚度。蒙皮作用已被实践证明具有足够的刚度，能够有效地抵抗作用在靠近端墙附近边墙上的横向风荷载。构架柱在设计时应满足能够同时抵抗竖向荷载和水平荷载的要求。由于构架柱的间距较小，单根构件分担的荷载比较小，因此可以使用比较小的薄壁截面。采用山墙构架一般要求避免在山墙端开间设置支撑，这是由于山墙梁截面尺寸和基本刚架梁相比太小，同时山墙斜梁在山墙柱处不连续，从而导致支撑连接节点构造困难。所以在采用山墙构架时，通常将支撑布置在第二开间，以避免上述的连接构造困难。然而这种情况下必须在第一开间和构架柱相应的位置布置刚性系杆，以便将山墙构架柱的风荷载传递到支撑开间。由于刚性系杆增加的用钢量和山墙梁截面减小而降低的用钢量大概致持平，因此总体上采用轻便的山墙构架并不能减少用钢量。图1山墙构架形式及连接构造二、刚架端墙构造在轻型钢门式刚架结构存在吊车起重系统(行车梁)并且延伸到建筑物端部，或需要在山墙上开大面积无障碍门洞，或把建筑设计成将来能沿其长度方向进行扩建的情况下，应该采用门式刚架端墙这种典型的构造形式。刚架端墙由门式刚架、抗风柱和山墙墙梁组成。抗风柱上下端铰接，被设计成只承受水平风荷载作用的抗弯构件，由与之相连的墙梁提供柱子的侧向支撑。这种型式的端墙刚架被设计成能够抵抗全跨荷载，并且通常与中间门式主刚架相同，如图2所示。端墙柱的间距一般为6m，但是间距尺寸也可能为了适应特殊的要求而改变。采用刚架的端墙的形式，由于端刚架和中间标准刚架的尺寸完全相同，比较容易处理支撑连接节点，所以可以把支撑系统设置在结1指导教师文献民构的端开间，避免增加刚性系杆。图2山墙刚架形式及连接构造三、山墙构架的设计计算采用刚架端墙可以直接采用中间标准跨的刚架尺寸，这样可以减少计算的工作量，同时比较容易处理纵向连接节点的构造。采用山墙构架时，由于构件的数量较多而截面较小，需要做山墙整体的计算和截面设计。计算模型取山墙构架整体，如图3所示。不能把外框架和抗风柱分开，这是由于各构件的刚度差别不大，并且缺乏传为明确的节点构造，不能避免屋面荷载传递到每根柱上；山墙构架平面外由纵向支撑和系杆提供约束，一般认为不会发生平面外的位移。2指导教师文献民图3山墙构架的设计模型四、抗风柱的设计计算刚架端墙的抗风柱计算的标准模型如图4(a)所示，柱脚铰接，柱顶由支撑系统提供水平向约束。抗风柱承受山墙的所有纵向风荷载和山墙本身的竖向荷载，屋面荷载则通过端刚架传递给基础。抗风柱设计一般按照受弯构件考虑，由山墙面墙梁提供平面外支承，以提高受弯构件的稳定性能。在抗风柱跨中弯矩昀大处需要设置墙梁隅撑，以保证受压情况下内翼缘的稳定。当山墙高度较高、风荷载较大时，设计得到的实腹式柱会具有较高的截面，这时可以使用抗风桁架代替抗风柱，如图4(b)所示。桁架的自重轻，并且有很好的抗弯性能，较抗风柱有更好的力学性能。图4抗风柱设计模型五、抗风柱设计示例跨度18m、两端山墙封闭的单层厂房，檐口标高8m，每侧山墙设置2根抗风柱，形式为实腹工字钢。山墙墙面板及墙梁自重为0.15kN/m2，基本风压为0.55kN/m2。试设计抗风柱截面。抗风柱截面初步取为H300×200×6×8，面积A=49.04cm2。(1)荷载计算:3指导教师文献民柱子自重标准值mkNAqk/375.01004.498.978008.9780041=×××=××=−墙面恒载标准值2/15.0mkNPk=风压高度变化系数0.1=zµ，风压体型系数9.0=sµ。风压设计值20/693.055.00.19.04.14.1mkNwwzs=×××==µµ单根抗风柱承受的均布线荷载设计值:恒载mkNqPqkk/53.1375.02.1615.02.12.13182.11=×+××=×+××=风荷载mkNwqw/158.46693.0318=×=×=(2)内力分析:抗风柱的柱脚和柱顶分别由基础和屋面支撑提供竖向及水平支承，计算模型如图5所示。可得到构件的昀大轴压力为12.4kN，昀大弯矩为33.26kN.m。图5抗风柱计算模型(3)截面几何特性:绕强轴长细比为62，绕弱轴考虑墙面檩条和隅撑的支承作用，计算长度取3m，那么绕弱轴的长细比为65，满足抗风柱的控制长细比限值150][=λ的要求。①强度校核:26/21514.6561.6253.25312091026.33490412400mmNWMANe=+=×+=+=σ②稳定验算:261/21579.6755.6423.353120997.01026.330.14904780.012400mmNWMANxbytxy=+=×××+×=+ϕβϕ③挠度验算:在横向风荷载作用下，抗风柱水平挠度为mmEIlqvw5.131014.7968102063848000158.4538454344=××××××==，小于mmL20400=，满足挠度要求。4