轻钢结构厂房构造

12轻钢结构厂房构造学习目标1.熟悉刚架和屋架的形式，了解相关节点的构造。2.熟悉轻型墙面、屋面的节点构造。3.熟悉轻钢檩条的连接构造。12轻钢结构厂房构造学习重点1.轻型钢结构厂房的组成和形式。2.保温压型钢板墙面和屋面节点的构造。3.檩条的类型和布置方式。4.刚架的形式和节点的构造。12轻钢结构厂房构造12.1概述12.2门式刚架12.3屋架12.4檩条12.5轻型围护结构12.1概述轻型钢结构是在普通钢结构的基础上发展起来的一种新型结构形式，它包括所有轻型屋面下采用的钢结构。与普通钢结构相比，有较好的经济指标。轻型钢结构不仅自重轻、钢材用量省、施工速度快，而且它本身具有较强的抗震能力，并能提高整个房屋的综合抗震性能。是目前工业厂房应用较广泛的一种结构。轻型钢结构由基础梁、柱、檩条、层面和墙体组成（图12-1）。单层轻型房屋一般采用门式刚架(图12-2)、屋架(图12-3)和网架(图12-4)为承重结构，其上设檩条、屋面板(或板檩合一的轻质大型屋面板)，下设柱(对刚架则梁柱合一)、基础，柱外侧有轻质墙架，柱内侧可设吊车梁。图12-1轻钢结构图12-2门式刚架图12-3屋架图12-4网架12.2门式刚架12.2.1刚架的形式及特点:刚架结构是梁、柱单元构件的组合体,应用较多的为单跨、双跨或多跨的单、双坡门式刚架,其形式见图12-5。12.2.2门式刚架节点构造o12.2.2.1横梁和柱连接及横梁拼接o12.2.2.2刚架柱脚o12.2.2.3牛腿图12-5门式刚架的形式12.2.1刚架的形式及特点1、采用轻型屋面，不仅可减小梁柱截面尺寸，基础也相应减小。2、在多跨建筑中可做成一个屋脊的大双坡屋面，为长坡面排水创造了条件。设中间柱可减小横梁的跨度，从而降低造价。中间柱采用钢管制作的上下铰接摇摆柱，占空间小。3、刚架的侧向刚度有檩条的支撑保证，省去纵向刚性构件，并减小翼缘宽度。4、刚架可采用变截面，截面与弯矩成正比；变截面时根据需要可改变腹板的高度和厚度及翼缘的宽度，做到材尽其用。12.2.1刚架的形式及特点5、刚架的腹板可按有效宽度设计，即允许部分腹板失稳，并可利用其屈曲后强度。6、竖向荷载通常是设计的控制荷载，但当风荷载较大或房屋较高时，风荷载的作用不应忽视。在轻屋面门式刚架中，地震作用一般不起控制作用。7、支撑可做得较轻便。将其直接或用水平节点板连接在腹板上，可采用张紧的圆钢。8、结构构件可全部在工厂制作，工业化程度高。构件单元可根据运输条件划分，单元之间在现场用螺栓相连，安装方便快速，土建施工量小。12.2.2.1横梁和柱连接及横梁拼接门式刚架横梁与柱的连接，可采用端板竖放(图12-6a)、端板斜放(图12-6b)和端板平放(图12-6c)。横梁拼接时宜使端板与构件外缘垂直(图12-6d)。12.2.2.2刚架柱脚门式刚架轻型房屋钢结构的柱脚宜采用平板式铰接柱脚(图12-7a、b)。当有必要时，也可采用刚性柱脚(图12-7c、d)。12.2.2.3牛腿牛腿的构造见图12-8。12.3屋架12.3.1屋架的结构形式:屋架的结构形式主要取决于所采用的屋面材料和房屋的使用要求。主要以三角形屋架、三角拱屋架和梭形屋架、平坡梯形钢屋架为主(图12-9)。轻型钢屋架与普通钢屋架在本质上无多大差别，两者的设计方法原则相同，只是轻型钢屋架的杆件截面尺寸较小，连接构造和使用条件稍有不同。12.3.2支座节点构造：图12-10是铰接梯形屋架支座节点的两种典型做法图12-9轻型梯形钢屋架图12-10梯形屋架铰接支座节点12.4檩条12.4.1檩条的形式：檩条宜优先采用实腹式构件，也可采用空腹式或格构式构件。檩条一般为单跨简支构件，实腹式檩条也可是连续构件。12.4.1.1实腹式檩条12.4.1.2空腹式檩条：空腹式檩条由角钢的上、下弦和缀板焊接组成，其主要特点是用钢量较少，能合理地利用小角钢和薄钢板，因缀板间距较密，拼装和焊接的工作量较大，故应用较少。12.4.1.3格构式檩条：格构式檩条可采用平面桁架式、空间桁架式及下撑式檩条。12.4.2檩条的连接构造12.4.1.1实腹式檩条1、槽钢檩条分普通槽钢檩条和轻型槽钢檩条两种。普通槽钢檩条（图12-11a）；因型材的厚度较厚，强度不能充分发挥，用钢量较大。轻型槽钢檩条虽比普通槽钢檩条有所改进，但仍不够理想。2、高频焊接轻型H型钢檩条；高频焊接轻型H型钢(以下简称“轻型H型钢”)系引进国外先进技术生产的一种轻型型钢（图12-11b），具有腹板薄、抗弯刚度好、两主轴方向的惯性矩比较接近，以及翼缘板平直易于连接等优点。12.4.1.1实腹式檩条3、卷边槽形冷弯薄壁型钢檩条：卷边槽形(C形)冷弯薄壁型钢檩条（图12-11c）的截面互换性大，应用普遍，用钢量省，制造和安装方便。4、卷边Z形冷弯薄壁型钢檩条：分直卷边Z形（图12-11d）和斜卷边Z形（图12-11e）。它的主平面x轴的刚度大，用作檩条时挠度小，用钢量省，制造和安装方便。斜卷边Z形钢存放时还可叠层堆放，占地少。当屋面坡度较大时，这种檩条的应用较为普遍。图12-11实腹式檩条12.4.2檩条的连接构造12.4.2.1檩条在屋架(刚架)上的布置和搁置12.4.2.2檩条与屋面的连接檩条与屋面应可靠连接，以保证屋面能起阻止檩条侧向失稳和扭转的作用，这对一般不需验算整体稳定性的实腹式檩条尤为重要。檩条与压型钢板屋面的连接，宜采用带橡胶垫圈的自攻螺钉。12.4.2.3檩条的拉条和撑杆：互相采用螺栓连接。12.4.2.1檩条在屋架(刚架)上的布置和搁置1、为使屋架上弦杆不产生弯矩，檩条宜位于屋架上弦节点处。当采用内天沟时，边檩应尽量靠近天沟。2、实腹式檩条的截面均宜垂直于屋面坡面。对槽钢和Z形钢檀条，宜将上翼缘肢尖(或卷边)朝向屋脊方向，以减小屋面荷载偏心而引起的扭矩。3、桁架式檩条的上弦杆宜垂直于屋架上弦杆，而腹杆和下弦杆宜垂直于地面。4、脊檩方案：实腹式檩条应采用双檩方案，屋脊檩条可用槽钢、角钢或圆钢相连，见图12-13。桁架式檩条在屋脊处采用单檩方案时，虽用钢量较省，但檩条型号增多，构造复杂，故一般以采用双檩为宜。图12-13脊檩方案(双檩)12.5轻型围护结构12.5轻型围护结构:轻型钢结构常采用的墙面和屋面材料有：压型钢板、太空板、石棉水泥瓦和瓦楞铁等几种。12.5.1.1压型钢板12.5.1.2太空板12.5.1.3加气混凝土屋面板12.5.2压型钢板墙面和屋面节点构造12.5.2.1轻型彩色涂色压型钢板墙面节点构造12.5.2.2轻型彩色涂层压型钢板屋面节点12.5.1.1压型钢板压型钢板是目前墙面和轻型屋面有檩体系中应用最广泛的屋面材料，采用热镀锌钢板或彩色镀锌钢板，经辊压冷弯成各种波型，具有轻质、高强、美观、耐用、施工简便、抗震、防火等特点。单层板的自重为0.10～0.18kN／m2，当有保温隔热要求时，可采用双层板(两层钢板中间夹超细玻璃纤维棉、岩棉或聚氨脂等保温层)，双层板可分两大类,第一类松散组合体系由外到内依次为外层板、压型钢板、玻璃棉毯、铝薄布、檩条、内层压型钢板，其中内层可有可无，视装饰要求定。第二层为复合板体系，即将金属复合板直接固定到檩条上，复合板是用彩色涂钢板做面层，聚氨酯和聚苯乙烯泡沫做夹心材料，通过特定的生产工艺复合而成的隔热、保温夹心板。屋面全部荷载标准值(包括活荷载)一般不超过1.0kN／m2。12.5.1.2太空板太空板是以高强水泥发泡工艺制成的人工轻石为芯材，以玻璃纤维网(或纤维束)增强的上下水泥面层及钢(或混凝土)边肋复合而成的新型轻质墙面和屋面板材，具有刚度好、强度高、延性好等特点，有良好的结构性能和工程应用前途。其自重为O.45～0.85kN/m2，屋面全部荷载标准值(包括活荷载)一般不超过1.5kN/m2。太空板属板檩合一构件，在安装时，一般不需另设檩条，板与板之间留10mm的装配缝，嵌缝建议使用防水油膏。太空板上可直接铺设防水卷材，不需另设保温层及找平层，防水卷材宜使用橡塑防水卷材。太空板常用尺寸为3m×3m、1.5m×6m和3m×6m。12.5.1.3加气混凝土屋面板加气混凝土屋面板自重0.75～1.0kN/m2，是一种承重、保温和构造合一的轻质多孔板材，以水泥(或粉煤灰)、矿渣、砂和铝粉为原料，经磨细、配料、浇筑、切割并蒸压养护而成，具有质量轻、保温效能好、吸声好等优点。因系机械化生产，板的尺寸准确，表面平整，一般可直接在板上铺设卷材防水，施工方便。12.5.2.1轻型彩色涂色压型钢板墙面节点构造1、单块墙板的构造(图12-14)2、墙面板的连接构造(图12-15)3、墙面板的转角构造(图12-16)4、墙身的窗洞口构造(图12-17)图12-14TRQB墙板图12-15墙板连接构造图12-16墙板的转角构造图12-17墙身窗洞口构造12.5.2.2轻型彩色涂层压型钢板屋面节点1、挑檐檐口节点挑檐檐口节点(图12-18)2、内天沟节点端部内天沟节点见图12-19，中间天沟节点见图12-20。3、屋脊节点(图12-21)4、女儿墙泛水节点(图12-22)5、变形缝节点平屋面变形缝节点见图12-23；高低跨变形缝节点见图12-24。图12-18挑檐檐口节点图12-19内天沟节点-(端部内天沟)图12-20内天沟节点二(中间内天沟)图12-21屋脊构造图12-22女儿墙泛水节点构造图12-23平屋面变形缝节点图12-24高低跨变形缝节点复习思考题1.单层轻型钢结构的主要承重结构有哪些?2.轻钢结构的轻型屋面主要有哪几类?3.轻钢结构常用檩条的材料有哪些?构造如何?4.门式刚架、屋架的节点构造如何?5.彩色涂层保温压型钢板屋面节点构造如何？