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    时间:2021-9-8 17:38:56

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    钢结构设计细节的问题

    1、  整体计算时选取合适的结构阻尼比根据抗震规范要求,除专门规定外,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。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。

    2、刚接柱脚设计

    常见柱脚分埋入式、外包式、外露式。在住宅设计中多采用外露式,相比其它两种方式,其现场安装、定位方便。

    在设计时应注意,柱脚的刚度是靠底板的弹性变形或塑性变形来实现的,这就意味着整个结构变形包括钢结构本身变形及底板受拉变形后引起的整体变形,如在分析内力时视外露式为刚性柱脚,设计中要考虑层间位移角限值要有一定的富裕,同时应考虑底层钢柱弯矩反弯点下移引起的柱顶弯矩增大。

    根据节点设计要求,为保证罕遇地震时不发生柱脚节点先于钢柱破坏,柱脚节点连接处的极限抗弯承载能力应大于 1.2 倍钢柱的全塑性受弯承载力(Wpnx·f)才可以,常见设计方法是根据柱脚反力来确定柱脚螺栓直径、连接焊缝,这样只能保证柱脚节点在多遇地震作用下具有一定强度而不破坏,而柱脚弯矩设计值所需截面抵抗模量一般小于钢柱本身截面抵抗模量(Wx),以H628X260X10X14 工字钢为例,1.2·Wpnx/Wx=1.36 倍,外露式很难保证这项设计要求。

    而采用其它两种柱脚方式在转递钢柱内力时很容易满足前项要求,设计中传力明确、计算容易、构造简单、节省钢材。插入式柱脚构造相比埋入式更简单,大部分书籍认为可靠性不如埋入式,建议用于单层钢结构厂房,不适合高层建筑钢结构。

    笔者认为在多层建筑钢结构可以采用,因为在许多工业项目中,单层厂房层高多在 10~30m,厂房内设多台吊车及大量检修平台,单柱荷载及地震作用往往大于普通住宅的情况,多层住宅柱脚在概念设计和计算设计都满足规范要求的情况下,采用插入式是没有问题的。新钢结构规范也增加了插入式柱脚的设计和构造规定。

    3、楼板设计

    楼板有预制楼板、现浇楼板、组合楼板等。采用预制楼板时应考虑预制板由于温度变化、荷载分布等原因,造成楼板接缝处开裂形成的单侧翼缘附加弯矩影响,即钢梁平面内整体抗弯应力与翼缘平面外抗弯应力双向组合后要满足折算应力限值,有些项目将楼板搁置在下翼缘上尤其要注意这个问题。

    压型钢板组合楼盖在钢结构住宅中应用很多,整体分析时要考虑组合板的各向异性对框架梁的影响,包括根据楼板设置情况确定连续板或简支板、传力路径是单向还是双向、组合钢梁是按强边还是弱边组合造成的刚度差异;楼板设计时要避免集中单向布置楼板,使结构体系形成横向或纵向承重,做到合理布置组合楼板,尽量形成双向承重结构。

    4、梁柱刚性连接设计

    梁柱间刚性连接计算可按常用设计法或全截面受弯设计法进行,当钢梁翼缘的抗弯承载力大于整个截面承载力的 70%时,可采用常用设计法进行设计,小于 70%时,应采用全截面抗弯设计法,在住宅设计中,钢梁多属于前者,常用设计法计算原则为翼缘和腹板分别承担弯矩和剪力,普遍认为计算容易,结果偏于安全。

    事实上根据多高层房屋钢结构梁柱刚性连接节点的抗震设计和多高层房屋钢结构梁柱刚性节点的设计,不做任何处理的将钢梁与钢柱进行栓焊等强连接是很难达到强节点弱杆件的设计要求,对加强式节点设计有设计及构造详细说明。

    具体做法主要有三种方式:梁端翼缘加焊楔形盖板、梁端底部加腋、犬骨式连接。通过笔者在实际应用后认为,三者都存在增加施工难度的问题。第四种方式:梁端翼缘加宽方式,但在标准图集中不作为主推形式介绍,当建筑对梁宽没有要求的情况下,这种连接方式最为实用、便捷。

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