轻型钢结构门式钢架

轻型钢结构门式钢架徐州就建筑职业技术学院2010年1月第一章：轻型钢结构构件的加工制作•轻型钢结构工程是一个系统工程，具体内容有；主结构系统、次结构系统和维护结构系统三大方面。•主结构系统包括主钢架和支撑系统。支撑系统包括水平支撑、柱间支撑和刚性系统杆等部分。第一章：轻型钢结构构件的加工制作•第一节H型钢的制作设备及工艺流程•第二节维护系统的制作设备及工艺•第三节钢结构的防腐•第四节钢结构的防火焊接H型钢的生产工艺流程板材切割矫正、整平H型组立H型焊接(埋弧焊)H型矫正钻孔、锁口抛丸、涂装编号打包发运尺寸、焊缝检查涂装检查、成品检查尺寸、外观检查•板材下料切割：方法有：机械切割法、气割法、等离子切割法等。一般情况下，板厚在12~16mm以下的直线型切割，采用剪切下料。气割多用于带线的零件和厚钢板的切割。等离子切割主要用于熔点较高的不锈钢材料及有色金属的切割。•板材矫正整平•H型组立、焊接•H型矫正•钻孔、锁口、抛丸、涂装常用的边缘加工方法：铲边、刨边、铣边、碳弧气刨、气割和坡口机加工。机械切割常用机械气割机等离子切割机•轻钢结构的围护包括檩条、墙梁、墙面及屋面板、楼面板、通风采光系统、排水系统和收边系统。•彩色钢板建筑制品分为单层彩色压型钢板和复合夹心板两类轻型建筑预制板材。•单层彩色压型钢板的制作是采用压型机将彩钢卷通过连续完成的开卷、辊压。剪切而成的。•复合夹芯板的制作是采用两层彩板，中建注入液体聚氨酯（PU）、聚苯乙烯（EPS）或岩棉，再固化加压一次成型制成•一、钢结构腐蚀的主要原因•二钢结构的腐蚀防护方法•三钢材表面处理钢结构腐蚀的主要原因•1.常温下（100℃以下）钢才的腐蚀机理常温下钢铁的腐蚀主要是电化学腐蚀。钢结构在常温大气环境中使用，刚才受大气中水分、氧和其他污染物（未清理干净的焊渣、锈层、表面污物）的作用而被腐蚀。•2.高温下(100℃以上)钢材的腐蚀机理•高温下钢铁的腐蚀主要是化学腐蚀。高温状态下，水以气态存在，电化学作用很小，降为次要因素。金属和干燥气体（如）相接处，表面生成相应的化合物（氯化物、硫化物、氧化物），形成对钢材的化学腐蚀。钢结构的腐蚀防护方法•1.金属保护层：金属保护层是具有极阴或极阳的作用的金属或合金，通过电镀、化学镀、热镀和渗镀等方法，在需要防护的金属表面形成金的保护层（膜）来隔离金属与腐蚀介质的接触，或利用电化学的保护作用使金属得到保护，从而防止腐蚀。•2.化学保护层：通过化学或电化学方法使钢材表面生成一种具有耐腐蚀性能的化合物薄膜，以隔离腐蚀介质与金属的接触，来防止金属的腐蚀。•3.非金属保护层：用涂料、塑料、搪瓷等材料，通过涂刷和喷涂等方法，在金属表面形成保护膜，是金属与腐蚀介质隔离，从而防止金属腐蚀。钢材表面处理•方法：手工工具除锈，滚动钢丝轮除锈、酸洗除锈、喷砂（丸）除锈、化学转化膜、热浸镀、电镀、表面和进化以及射流控制真空除锈、激光除锈等等。钢结构的防火一、常用的防火措施：•1.单面屏蔽法•2.用耐火轻质板作为防火外包层•3.浇注混凝土或耐火砖•4.水冷却法•5.涂抹防火涂料钢结构的防火二.常见的钢结构防火涂料1.厚型钢结构防火涂料：所谓的厚型钢结构防火涂料是指涂层厚度在8~50mm的涂料，这类钢结构防火涂料的耐火极限可达0.5~3小时。2.薄型钢结构防火涂料：涂层使用厚度在3~7mm的钢结构防火涂料称为薄型钢结构防火涂料。3.超薄型钢结构防火涂料：超薄型钢结构防火涂料是指涂层厚度不超过3mm的钢结构防火涂料，这类钢结构防火涂料受火时膨胀发泡，形成致密的防火隔热层，是近几年来发展的新品种。第二章、轻型钢结构门式刚架的设计•第一节钢结构布置和材料的选用•第二节计算模型和计算理论二、结构布置布置主要原则如下：1.柱间支撑和屋面支撑必须布置在同一开间内形成抵抗纵向荷载的支撑桁架。支撑桁架的直杆和单斜杆应采用刚性系杆，交叉斜杆可采用柔性构件。刚性杆系是指圆管、H型截面、Z或C型冷弯薄壁截面等，柔性构建是指圆钢、拉索等只手拉截面。柔性拉杆必须施加预紧力以抵消其自重作用引起的下垂；2.支撑的间距一般为30-40m，不应大于60m；3.支撑可布置在温度区间的第一个或第二个开间，当布置在第二个开间时，第一卡键的相应位置应设置刚性杆系；4.45°的支撑杆能最有效地传递水平荷载，当柱子较高导致单层支撑构件角度过大时应考虑设置双层柱间支撑；5.钢架柱顶、屋脊转折处应设置刚性系杆。结构纵向于支撑桁架节点处应设置通长的刚性系杆；6.轻钢结构的刚性系杆可由相应位置处的檩条兼作，刚度或承载力不足时设置附加系杆。钢结构材料的选用•一、结构组成轻型门式钢架的结构体系包括以下部分：（1）.主结构：横向钢架（包括中部钢架和端部钢架）、楼面梁、支撑体系等；（2）.次结构：无眠檩条和前面檩条等；（3）.围护结构：屋面板和墙板；（4.）.辅助结构：楼梯、平台、扶栏等（5）.基础。影响钢结构布置的因素与目的温度因素考虑到温度效应，轻型钢结构建筑的纵向温度区段不应大于300m，横向温度区段不应大于150m。设置支撑的目的是使每个温度区段或分期建设的区段建筑能够构成稳定的空间结构骨架。2020/4/22一、计算模型轻型钢结构的功能形成过程可表示为：梁和柱通过高强螺栓连接→平面门式钢架↓平面钢架通过支撑和体系杆→空间钢架↓围护材料＋基础→轻型钢建筑2020/4/22计算模型轻型钢建筑空间钢架平面门式钢架铰接或刚接支座的平面门式钢架忽略蒙皮效应忽略空间共同作用效应忽略柱脚与基础之间连接的弹性刚度2020/4/221、所谓的蒙皮效应是指蒙皮板由于其抗剪切刚度对于使半平面内产生变形的荷载的抵抗效应。2、构成整个结构蒙皮效应的是蒙皮单元。（蒙皮单元是由两榀钢架之间的蒙皮板、边缘构件和连接件及中间构件组成。）2020/4/22蒙皮2020/4/22第三章、刚架主结构及其支撑体系第一节主刚架的设计和构造第二节山墙刚架的设计和构造第三节刚架伸缩处构造第四节托梁及屋面单梁设计第五节刚架结构支撑体系2020/4/22第一节主刚架的设计和构造主刚架的设计和构造需要注意：隅撑的作用是防止梁下翼缘和柱内翼缘整体失稳2020/4/22第二节山墙刚架的设计和构造1、山墙构架端墙构造:山墙构架是由端斜梁、支撑端斜梁的构架柱及墙架檩条组成，狗家住的上下端部铰接，并且于端斜梁平接，墙架檩条也和构架柱平接，这样可以提高柱子的侧向稳定性，同时也给建筑提供了简洁的外观2、钢框架端墙构造3、山墙刚架的设计计算4、抗风柱设计计算2020/4/22第三节刚架伸缩缝处构造•一种简单比较昂贵的处理办法是在伸缩缝处采用双刚架。•另一种释放纵向残余应力的方法较为经济，在伸缩缝处只色织一榀刚架，而在伸缩缝处的檩条上设置椭圆长孔来吸收该点的热位移。释放纵向热应力2020/4/22第五节刚架结构支撑体系•图为檩条和隅撑为构件提供支撑力2020/4/22第四章次结构及其连接构造•檩条、墙檩和檐口檩条构成轻型钢结构建筑的次结构系统。一方面，他们可以支承屋面板和墙面板，将外部荷载传递给主结构；另一方面，他们可以抵抗作用在结构上的部分纵向荷载，比如纵向的风荷载，地震作用等；此外，它们也作为主结构的受压翼缘支撑而成为结构纵向支撑体系的一部分。2020/4/22屋面檩条的构造•一般情况下檩条上翼缘受压，所以拉条设置在檩条上翼缘1/3高的腹板范围内。注意事项•檩托：设置檩托是为了防止檩条在制作处倾覆或扭转2020/4/22檩条布置原则1.当檩条跨度≤4m时，通常可不设拉条或撑杆：当4m＜L≤6m时，可仅在檩条跨中设置一道拉条，檐口檩条间应设置撑杆和斜拉条（4-10a）；当L≤6m时，宜在檩条跨间三分点处设置两道拉条，檐口檩条间应设置撑杆和斜拉条（4-10b）；2.屋面有天窗时，宜在天窗两侧檩条间设置撑杆和斜拉条；3.当檩距较密时（s/1＜0.2），可根据檩条跨度大小参照图4-11a设置拉条及撑杆，以使斜拉条和檩条的交角不致过小，确保斜拉条拉紧；4.对称的双坡屋面，可仅在脊檩间设置撑杆（4-11b），不设斜拉条但在设计脊檩时应计入一侧所有拉条的竖向分立。2020/4/22第五章辅助结构的构造第一节雨篷和挑檐的构造轻型钢结构的辅助结构系统包括：挑檐、雨篷、吊车梁、牛腿、楼梯、栏杆、检修平台和女儿墙等，它们构成了轻型钢结构完整的建筑和结构功能。2020/4/22雨篷•排水方式可分为有组织排水和自由落水两种。•雨棚宽度通常取柱距，挑出长度通常为1.5或更大•雨篷可以做成等截面或变截面，截面高度应按承载力计算确定2020/4/22钢结构雨篷2020/4/222020/4/22钢化玻璃钢结构雨篷2020/4/22吊车梁概述•直接支撑吊车轮压的受弯构件有吊车梁和吊车桁架•吊车梁系统一般由吊车梁（吊车桁架）、制动结构、辅助桁架及支撑（水平支撑和垂直支撑）等组成2020/4/22吊车梁2020/4/22吊车梁安装现场2020/4/22吊车梁安装图2020/4/22牛腿投影图2020/4/22第二节楼梯和栏杆构造•楼梯和栏杆是建筑物的一个重要组成部分在轻钢结构中较为常见的楼梯形式有：直梯和斜梯。肢体通常是在不经常上下或因场地限制不能设置斜梯时采用，多为检修楼梯；经常通行的钢梯宜采用斜梯，他是工业建筑厂房及其构筑物经常采用的钢梯形式。2020/4/22平台斜梯2020/4/22室内直梯2020/4/22楼梯栏杆2020/4/22相关概念•楼梯一般由楼梯梁、踏板、平台梁和平台板等几个部分组成。•栏杆由立杆、顶部扶手、中部纵条以及踢脚板组成。2020/4/22现浇混凝土施工2020/4/22第三节检修平台和女儿墙的构造轻钢检修平台的概述：平台结构通常由梁、柱、柱间支撑以及梯子和栏杆等组成。根据使用要求可分为室内和室外平台;承受动力荷载和承受静力荷载的平台;生产辅助用的通行、检修平台和中。重型设备操作平台等。2020/4/22女儿墙概述：高出屋面的墙体称为女儿墙，其作用为天沟内置，挡住屋脊，使建筑立面更加统一美观。其结构部分一般由女儿柱、横梁、拉条等构件组成，其作用为支撑女儿墙墙体，保证墙体稳定，并将其上的荷载传递到房屋骨架结构上。2020/4/22第六章围护材料及其连接构造轻型钢结构建筑的屋面是指由金属屋面板、檩条及保温隔热层组成的屋面围护系统。一方面，屋面对建筑物起防水和保温隔热的作用，另一方面，由于压型钢板形状各异、颜色五彩缤纷，屋面可是建筑物充满新意。如下图所示：2020/4/22第一节金属屋面的主要类型低波纹屋面和高波纹屋面按板型构造分类，金属屋面板可分为低波纹屋面板和高波纹屋面板高波纹屋面板一般适用于屋面坡度比较平缓的屋面低波纹屋面板一般用于屋面坡度较陡的屋面2020/4/222020/4/22波纹屋面2020/4/22常用屋面彩板2020/4/22金属屋面的主要类型按连接形式分类可分为螺丝暴露式屋面和暗扣式屋面;从保温角度考虑金属屋面既可以采用单层压型钢板，也可以用复合钢板。2020/4/22第二节压型钢板的构造和规格1.压型钢板选择应考虑到屋面坡度，当坡度较小时，由于屋面排水并不通畅，应尽量采用高波纹屋面板。2.压型钢板腹板与翼缘水平面之间的夹角θ不宜小于45°。3.压型钢板宜采用长尺板材，以减少板横向搭接数量，有利于屋面放水。4.压型钢板横向搭接应与檩条有可靠连接，搭接长度须满足规范要求，波高大于70mm的高波纹压型钢板，搭接长度不宜小于350mm，波高小于70mm的低波纹压型钢板，搭接长度不宜小于250mm，且在搭接处须涂密封胶带。2020/4/22压型钢板的构造和规格5.压型钢板侧向连接有不同方式，详见本章第四节。为防止屋面漏水，有条件尽量采用暗扣式连接。屋面板侧向搭接时，搭接宽度应视压型钢板形状、规格而定，一般不小于半波，搭接方向应与主导风向一致。对于波高小于70mm低波纹压型钢板，可不设固定支架，而对于波高大于70mm高波纹压型钢板，须设定支架。6.压型钢板横向和侧向连接时均须有可靠连接，以防止屋面板发生错动和滑动现象。7.考虑到国产密封材料性能较差，易于老化开裂，施工时连接件尽量设