混凝土柱带钢梁的单层厂房设计。知识点整理(源自多个论坛)
stankovic
stankovic Lv.12
2015年03月04日 10:38:09
只看楼主

本帖最后由 stankovic 于 2015-3-5 10:05 编辑 1.钢梁与混凝土柱连接宜为铰接,两者刚度相差较大,做刚接比较复杂。 2.整体为排架结构,钢梁按简支梁考虑。挠度控制是为了保证结构正常使用,所以宜与屋面、檩条挠度控制相适应。若是普通压型钢板屋面,冷弯型钢檩条,完全可以参照门钢规程取1/180。3. 混凝土柱加钢梁的结构形式的讨论 现在有的设计习惯用混凝土柱加钢梁的结构。主要原因,一是了节省钢结构厂房防活涂料;二是全钢结构设计并不普及,钢结构的计算及画图麻烦;三是为了满足建筑功能的需要。

本帖最后由 stankovic 于 2015-3-5 10:05 编辑

1.钢梁与混凝土柱连接宜为铰接,两者刚度相差较大,做刚接比较复杂。

2.整体为排架结构,钢梁按简支梁考虑。挠度控制是为了保证结构正常使用,所以宜与屋面、檩条挠度控制相适应。若是普通压型钢板屋面,冷弯型钢檩条,完全可以参照门钢规程取1/180。

3. 混凝土柱加钢梁的结构形式的讨论
现在有的设计习惯用混凝土柱加钢梁的结构。主要原因,一是了节省钢结构厂房防活涂料;二是全钢结构设计并不普及,钢结构的计算及画图麻烦;三是为了满足建筑功能的需要。
但这种结构形式规范并没有明文规定,严格地讲,它并不是真正意义上的门式刚架。它更像排架,类似于单层工业厂房混凝土柱加梯形钢屋架或轻型钢屋架的做法。但它又不同于排架结构,排架结构的计算模型假定屋架是刚性的,水平方向无变形。而砼柱钢梁体系中,梁始终对柱有水平力产生。

4. 砼柱钢梁间结点的设计
少数设计为了节省钢材和降低造价,把斜梁用竖放式端板与砼柱中的预埋螺栓相连,形成刚接。但这种结构型式受力并不好,因为:
1).梁柱节点刚接水平推力很大,而且还存在温度应力和不均匀沉降引起的附加应力。
2).混凝土是一种脆性材料,虽然构件可以通过配筋承受弯矩和剪力,但在连接部位,它的抗拉、抗冲切的性能很差,在外力作用下很容易松动和破坏。而且,水平推力使得混凝土柱加大而不经济。
3).现浇钢筋砼柱底与基础多为固接,基础形成大偏心。
4).梁柱节点刚接处理较为麻烦且不易保证。
5).屋脊垂度不好控制,使得挠度太大、脊点下垂,引起檩条无法安装或安装后屋面漏水。
总而言之, 砼柱钢梁体系中,梁柱采用刚接是不太合理的,跨度大时更应慎用。
实际设计中,梁柱结点常采用以下几种形式;
1).两端用螺栓铰接,栓孔可做成椭圆的,通过底板将全部反力传给柱,其计算可采用铰接柱脚的内似方法。剪力通过底板摩擦力传递,如不行设抗剪键。如图1中铰接的做法。
2).一端铰接,一端滑动支座,如图1梁柱节点大样
对于跨度较小的结构,钢梁下翼缘可以做平,以减小水平推力。当跨度较大时可将端部钢梁下翼缘做平;或在混凝土柱顶接500~1000MM的钢柱,用螺栓铰接混凝土柱和钢柱,然后钢柱和钢梁刚接,按门式刚架计算。
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co1425437121491
2015年03月04日 10:47:03
2楼
好人一生平安!
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co1425437121491
2015年03月04日 10:47:27
3楼
好人一生平安!
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stankovic
2015年03月04日 10:49:32
4楼
屋面钢梁要按简支的计算,除非你的砼柱上还有一钢柱,然后才和钢梁连接。
至于计算模型,我认为砼柱要按排架考虑,而屋面钢梁则可以按轻钢的控制!
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stankovic
2015年03月10日 20:28:43
5楼
柱采用混凝土柱,屋面为轻型屋面体系,屋面梁采用实腹钢梁,这类结构体系在近几年国内的实际应用中较为常见。由于混凝土柱与钢梁的连接处理难以达到刚接连接,因此梁柱的连接一般采用铰接连接形式,而一般门式刚架结构边刚架柱与梁的连接均采用刚接连接形式,由于连接形式的不同,致使这种体系单榀刚架的受力截然不同于一般的门式刚架,设计时不能简单的把门式刚架的钢柱替换为混凝土柱,应根据这类结构体系的特殊性有针对的进行设计。应用STS软件,进行这类结构的设计,需要注意一下问题:
1) 建议的连接形式:混凝土柱与钢梁采用铰接连接,混凝土柱底采用刚接,多跨情况下的中间混凝土柱与钢梁的连接采用钢梁连续,混凝土柱铰撑于钢梁底面;
2) 这类结构已经超出门规的使用范围,结构类型应选择“单层钢结构厂房”,如果为抗震地区且选择了地震作用计算,程序会自动按照抗震规范第九章关于单层钢结构厂房的规定进行控制;混凝土柱应按混凝土结构设计规范进行设计,满足混凝土结构设计规范相应要求,钢梁应满足钢结构设计规范相关要求,当采用工形变截面梁时,建议梁构件承载力的校核采用按门式刚架规程进行校核,以考虑轴力的影响与变截面梁的稳定计算,但局部稳定应满足钢结构设计规范、抗震规范的要求;挠度控制,考虑到所采用的轻型屋面体系对钢梁挠度不是非常敏感,在有经验的情况下可较钢结构设计规范的挠度控制指标(L/400)适当放宽;
3) 单榀的设计时,应采用混凝土柱与钢梁整体建模分析。钢梁对混凝土柱的约束反力与混凝土柱本身的刚度是直接相关的,为反映真实的内力情况,应该进行整体分析,并以整体分析的结果来设计基础、混凝土柱的配筋与钢梁。把它们割裂开来分别进行设计,往往使设计结果带来不安全的隐患:如果在柱与基础设计时,没有考虑屋面斜钢梁对柱的推力,会导致柱配筋与基础的设计严重偏小,按这种方式设计的结构在安装过程中就有可能出现基础被翘起、混凝土柱顶位移过大、柱身出现裂缝、钢梁挠度过大等问题。而在分析钢梁时,把钢梁两端视为固定铰支座或建两根很短的下端刚接柱作为支座都会夸大混凝土柱对钢梁的约束作用,导致钢梁轴力增大、跨中弯矩减小、挠度减小等不真实情况,这时往往会出现安装后的钢梁的挠度要大于计算挠度、钢梁有可能整体屈服失稳、局部压屈等不安全问题;
整体分析时,分析模型要与连接构造处理相对应。混凝土柱与钢梁的铰接连接处理一般存在三种连接构造处理:
① 完全抗剪连接构造,这种连接构造能够把梁端的推力以剪力的方式完全传递给混凝土柱;
② 完全滑移连接构造,这种连接构造容许梁端相对混凝土柱顶自由滑移,梁端的推力由于相对的滑移而释放,作用力不传递给混凝土柱;
③ 介于以上二者之间的部分滑移连接构造,这种连接构造容许梁端相对混凝土柱顶有一定的滑移量,梁端的推力由于相对的滑移而部分释放,剩余作用力以剪力的方式传递给混凝土柱。
在STS软件中,可以设置以上三类混凝土柱托梁的连接形式,并可以绘制对应的施工图处理。

[相关延伸]
1、混凝土柱上轻钢屋盖结构在实际工程中已较为常见,但对于此类结构的设计依据、结构体系、施工要点、应用范围及受力性能,学术界和工程界尚无定论,国内相关标准、规范、规程也没有明确规定。
2、论坛中的很多话题都涉及到了“混凝土上轻钢屋盖”的结构形式,对于其规范的适用情况和计算假定都有讨论。
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stankovic
2015年03月10日 20:29:02
6楼
柱采用混凝土柱,屋面为轻型屋面体系,屋面梁采用实腹钢梁,这类结构体系在近几年国内的实际应用中较为常见。由于混凝土柱与钢梁的连接处理难以达到刚接连接,因此梁柱的连接一般采用铰接连接形式,而一般门式刚架结构边刚架柱与梁的连接均采用刚接连接形式,由于连接形式的不同,致使这种体系单榀刚架的受力截然不同于一般的门式刚架,设计时不能简单的把门式刚架的钢柱替换为混凝土柱,应根据这类结构体系的特殊性有针对的进行设计。应用STS软件,进行这类结构的设计,需要注意一下问题:
1) 建议的连接形式:混凝土柱与钢梁采用铰接连接,混凝土柱底采用刚接,多跨情况下的中间混凝土柱与钢梁的连接采用钢梁连续,混凝土柱铰撑于钢梁底面;
2) 这类结构已经超出门规的使用范围,结构类型应选择“单层钢结构厂房”,如果为抗震地区且选择了地震作用计算,程序会自动按照抗震规范第九章关于单层钢结构厂房的规定进行控制;混凝土柱应按混凝土结构设计规范进行设计,满足混凝土结构设计规范相应要求,钢梁应满足钢结构设计规范相关要求,当采用工形变截面梁时,建议梁构件承载力的校核采用按门式刚架规程进行校核,以考虑轴力的影响与变截面梁的稳定计算,但局部稳定应满足钢结构设计规范、抗震规范的要求;挠度控制,考虑到所采用的轻型屋面体系对钢梁挠度不是非常敏感,在有经验的情况下可较钢结构设计规范的挠度控制指标(L/400)适当放宽;
3) 单榀的设计时,应采用混凝土柱与钢梁整体建模分析。钢梁对混凝土柱的约束反力与混凝土柱本身的刚度是直接相关的,为反映真实的内力情况,应该进行整体分析,并以整体分析的结果来设计基础、混凝土柱的配筋与钢梁。把它们割裂开来分别进行设计,往往使设计结果带来不安全的隐患:如果在柱与基础设计时,没有考虑屋面斜钢梁对柱的推力,会导致柱配筋与基础的设计严重偏小,按这种方式设计的结构在安装过程中就有可能出现基础被翘起、混凝土柱顶位移过大、柱身出现裂缝、钢梁挠度过大等问题。而在分析钢梁时,把钢梁两端视为固定铰支座或建两根很短的下端刚接柱作为支座都会夸大混凝土柱对钢梁的约束作用,导致钢梁轴力增大、跨中弯矩减小、挠度减小等不真实情况,这时往往会出现安装后的钢梁的挠度要大于计算挠度、钢梁有可能整体屈服失稳、局部压屈等不安全问题;
整体分析时,分析模型要与连接构造处理相对应。混凝土柱与钢梁的铰接连接处理一般存在三种连接构造处理:
① 完全抗剪连接构造,这种连接构造能够把梁端的推力以剪力的方式完全传递给混凝土柱;
② 完全滑移连接构造,这种连接构造容许梁端相对混凝土柱顶自由滑移,梁端的推力由于相对的滑移而释放,作用力不传递给混凝土柱;
③ 介于以上二者之间的部分滑移连接构造,这种连接构造容许梁端相对混凝土柱顶有一定的滑移量,梁端的推力由于相对的滑移而部分释放,剩余作用力以剪力的方式传递给混凝土柱。
在STS软件中,可以设置以上三类混凝土柱托梁的连接形式,并可以绘制对应的施工图处理。

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stankovic
2015年03月10日 20:30:44
7楼
柱采用混凝土柱,屋面为轻型屋面体系,屋面梁采用实腹钢梁,这类结构体系在近几年国内的实际应用中较为常见。由于混凝土柱与钢梁的连接处理难以达到刚接连接,因此梁柱的连接一般采用铰接连接形式,而一般门式刚架结构边刚架柱与梁的连接均采用刚接连接形式,由于连接形式的不同,致使这种体系单榀刚架的受力截然不同于一般的门式刚架,设计时不能简单的把门式刚架的钢柱替换为混凝土柱,应根据这类结构体系的特殊性有针对的进行设计。应用STS软件,进行这类结构的设计,需要注意一下问题:
1) 建议的连接形式:混凝土柱与钢梁采用铰接连接,混凝土柱底采用刚接,多跨情况下的中间混凝土柱与钢梁的连接采用钢梁连续,混凝土柱铰撑于钢梁底面;
2) 这类结构已经超出门规的使用范围,结构类型应选择“单层钢结构厂房”,如果为抗震地区且选择了地震作用计算,程序会自动按照抗震规范第九章关于单层钢结构厂房的规定进行控制;混凝土柱应按混凝土结构设计规范进行设计,满足混凝土结构设计规范相应要求,钢梁应满足钢结构设计规范相关要求,当采用工形变截面梁时,建议梁构件承载力的校核采用按门式刚架规程进行校核,以考虑轴力的影响与变截面梁的稳定计算,但局部稳定应满足钢结构设计规范、抗震规范的要求;挠度控制,考虑到所采用的轻型屋面体系对钢梁挠度不是非常敏感,在有经验的情况下可较钢结构设计规范的挠度控制指标(L/400)适当放宽;
3) 单榀的设计时,应采用混凝土柱与钢梁整体建模分析。钢梁对混凝土柱的约束反力与混凝土柱本身的刚度是直接相关的,为反映真实的内力情况,应该进行整体分析,并以整体分析的结果来设计基础、混凝土柱的配筋与钢梁。把它们割裂开来分别进行设计,往往使设计结果带来不安全的隐患:如果在柱与基础设计时,没有考虑屋面斜钢梁对柱的推力,会导致柱配筋与基础的设计严重偏小,按这种方式设计的结构在安装过程中就有可能出现基础被翘起、混凝土柱顶位移过大、柱身出现裂缝、钢梁挠度过大等问题。而在分析钢梁时,把钢梁两端视为固定铰支座或建两根很短的下端刚接柱作为支座都会夸大混凝土柱对钢梁的约束作用,导致钢梁轴力增大、跨中弯矩减小、挠度减小等不真实情况,这时往往会出现安装后的钢梁的挠度要大于计算挠度、钢梁有可能整体屈服失稳、局部压屈等不安全问题;
整体分析时,分析模型要与连接构造处理相对应。混凝土柱与钢梁的铰接连接处理一般存在三种连接构造处理:
① 完全抗剪连接构造,这种连接构造能够把梁端的推力以剪力的方式完全传递给混凝土柱;
② 完全滑移连接构造,这种连接构造容许梁端相对混凝土柱顶自由滑移,梁端的推力由于相对的滑移而释放,作用力不传递给混凝土柱;
③ 介于以上二者之间的部分滑移连接构造,这种连接构造容许梁端相对混凝土柱顶有一定的滑移量,梁端的推力由于相对的滑移而部分释放,剩余作用力以剪力的方式传递给混凝土柱。
在STS软件中,可以设置以上三类混凝土柱托梁的连接形式,并可以绘制对应的施工图处理。

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青青鸟
2015年03月11日 09:48:17
8楼
不错的资料,谢谢楼主的分享
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mingchunz
2015年03月16日 09:18:54
9楼
stankovic 发表于 2015-3-10 20:30 柱采用混凝土柱,屋面为轻型屋面体系,屋面梁采用实腹钢梁,这类结构体系在近几年国内的实际应用中较为常见 …只问一个问题,混凝土柱计算长度如何取值
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wxz-13
2015年03月17日 09:23:29
11楼
非常感谢楼主的无私分享,辛苦了。
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kengjindhef
2015年03月20日 10:48:19
12楼
不错的资料啊。
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