1.支撑系统的设置原则
在门式刚架钢结构中,支撑体系可分为屋面水平支撑、柱间支撑和其他辅助支撑体系。
设置支持系统的基本原则如下:
①传递纵向荷载清晰、合理、简单,尽量缩短传力路径;
(2)保证结构体系的平面外稳定性,为结构和构件的整体稳定性提供侧向支撑点;
③结构安装方便;
(4)满足必要的强度和刚度要求,连接可靠。
在门式刚架钢结构住宅中,对于不同类型的支撑仍有一些规定和要求。
(1)屋顶水平支撑
屋顶的水平支撑和柱间支撑是一个整体,共同维持结构的稳定,并通过屋顶的水平支撑和柱间支撑将纵向水平荷载传递给基础。
为保证结构山墙上纵向荷载的传递路径短而快,应在建筑温度截面两端开间设置屋面水平支撑,以便直接传递山墙荷载。如果不能安装在第一个开间,可以安装在第二个开间,但必须注意,第一个开间传递水平荷载的杆件应设计成压杆。当建筑或温度膨胀段较长时,应增加一个或多个水平支撑,间距不应大于60m。
当结构简单、对称、各跨高度一致时,屋面的水平支撑相对简单,即在满足温度段长度的条件下,只能设置在端跨。
在建筑物中,当柱的柱距不同时,或建筑物高度跨度发生变化时,应设置纵向水平支撑,以提高结构的整体性,调节结构的侧向刚度分布,从而减小各刚架柱的侧向水平位移差,使结构受力均匀合理。为提高结构的整体抗侧力,当建筑布局不规则时,如局部凸凹、抽柱等,应在上述区域设置纵横向封闭连续水平支撑体系。
在设置支撑体系时,需要在顶板和柱顶设置压杆并注意节点的构造,以保证水平力的传递。
⑵柱间支撑
柱间支撑一般布置在柱阵中间。因此,柱顶部的水平拉筋需要设计成刚性拉筋,以便将屋面水平支撑所承受的荷载转移到柱间支撑上。如果建筑较长,可以增加柱间支撑。两个立柱之间的支座分别放置在纵向1/3处。当柱间支撑因建筑使用要求不能设置在结构设计所要求的理想位置时,也可以从柱的中间开始设置。柱子之间的支撑可以设计成叉形、八字形、门形,甚至是刚性框架。
同一建筑最好使用一种类型的柱间支撑,不宜混用几种类型的柱间支撑。如有开启门窗等功能要求或其他因素,可采用刚架支撑或桁架支撑。当支撑系统必须混合时,它们的刚度应尽可能一致。如果不能满足刚度一致的要求,则应详细分析各支撑所承受的纵向水平力,以保证结构的稳定性和安全性,还应注意支撑设置的对称性。
如果建筑因使用要求不允许在柱间放置任何构件,此时厂房设计需要采取特殊处理。在处理方案中,可以增加多道水平支撑,以保证屋顶的整体刚度,同时可以增加两侧柱子的柱间支撑,以说明厂房的纵向刚度。
如果建筑高度大于柱距,柱间剪刀撑也可设计成两层或三层,斜杆可设计成拉杆,但必须设置水平杆,并应设计成刚性杆。同时,为了降低刚架柱的平面外稳定性,柱间支撑可作为固定支点,用刚性拉杆与柱连接。
⑶角撑
角撑在实腹门式刚架轻钢结构住宅中是独一无二的。角撑设置在刚架斜梁的下翼缘与檩条之间或刚架边柱的内翼缘与墙梁之间。对刚架的斜梁和边柱的稳定起支撑作用。角撑是一种辅助构件,不独立成体系。刚架斜梁角撑的作用是防止下翼受压时斜梁侧向失稳。
2.支持系统的结构
(1)屋顶水平支撑
屋顶的水平支撑一般由横杆和刚性拉杆组成。
门式刚架轻钢结构住宅中,屋顶水平支撑的横杆可设计为圆钢,但应增设张拉装置,以利于拉杆的张拉,避免圆钢挠度过大而无法受力。横杆也可以设计成角钢,但也要考虑长支架因自重而产生的挠度,并采取必要的措施加以克服。横杆与立杆的夹角应在30° ~ 60°范围内。用角钢做支撑杆的水平支撑,其连接点与普通钢结构类似。关键是要确保成员必须在节点中间相交。由受拉圆钢制成的拉杆的节点可通过单个螺栓连接。
刚性系杆可由钢管或双角钢制成。在跨度和高度较小的建筑物中
在较低的情况下,檩条可以同时使用,但檩条需要按压弯构件设计,并应保证檩条平面外的长细比和稳定性。
⑵柱间支撑
当建筑物的跨度和高度较低时,十字形拉杆可以用带张紧装置的圆钢制成。也可以使用角钢或槽钢。
除了角钢之外,钢管还可以用作支撑在高层建筑立柱之间的横杆。钢管具有节省材料、制作简单、建筑外观坚固美观的特点。
柱之间的连接节点类似于水平支撑。必须注意,柱间支撑和水平压杆的上端必须与柱的中心在同一点。同样,柱间支撑的下端应尽量与柱底部的柱中心相交,以避免偏心受力。如果两个相邻的柱需要共同承受水平反力,则应在两个柱之间加一根压杆,压杆可用钢制成。如果柱脚高于地面,可在地面下加钢筋混凝土梁。
⑶角撑
角撑一般采用角钢,角撑与檩条或墙梁的夹角不应小于35°,至少可采用L40*4角钢。角撑通过螺栓与梁或边柱及檩条或墙梁连接。
一般情况下,角撑应设置在刚架斜梁的全跨,主要是考虑到在风荷载作用下梁的翼缘受压的可能性,它只能设置在梁的下翼缘受压靠近支座的区域。