轻钢结构分析及轻量化设计.doc

轻钢结构分析及轻量化设计
【摘要】:相对于传统的钢结构来说,轻钢的结构更轻一些。轻钢是由基础、承重、支撑、楼盖等体系,以及维护结构几部分组成的,在设计的时候要特别注意轻量化的设计。我国是世界上地震灾害最严重的国家之一,这就要求我 (六)抗震性强
轻钢具有很好的柔性,能够消耗地震产生的能量,因此地震中对轻钢的破坏极小。由轻钢为原料的建筑重量更轻,即使发生破坏也不会造成大面积的伤亡。
因此,相比于其他结构的材料来说,轻钢结构有无法比拟的经济和社会效益。
二、轻钢的结构体系
轻钢的结构主要包括:基础、支撑、承重、楼盖、维护等体系。其中的基础、支撑、承重和楼盖体系对轻钢的结构来说十分重要,直接影响着结构的稳定和安全。
第一,就钢体的体系来说,轻钢自重轻,对基础的要求比较低。通常独立基础,如果地基较脆弱,可以用十字形或是条形基础。由于各个基础之间是彼此独立的,因此在选择场地的时候一定要考虑到各个基础之间的不同沉降问题,对基础场的地质进行勘察和计算,以确定采用的基础及尺寸,以避免不同的沉降对结构的影响。
第二,由于轻钢的柔性大,因此水平的承载对其有一定影响。为了保证稳定,需要在各柱之间布置支撑体系,比较常见的有单斜杆型、人字形、X型、倒人字型、W型、倒W型等形式。由于每一种形式的承载力不同,因此通常根据承载水平力的大小来进行选择。
第三,轻钢结构的承重体系主要有钢架体系、多层结构体系。后者包括框架结构、框架支撑、夹心板组合等体系。每一种结构的适用范围不同,要根据功能需要和建筑需求来选择结构体系。如单层大开间的超市、仓库、厂房,就要选用门式钢架结构。
第四,为了确保轻钢结构的稳定性,楼盖体系必须慎重。楼盖的主次梁必须与楼面板相连,以确保整体的稳定性。楼盖的材料主要有轻骨料楼板、现浇钢筋混凝土板、压型钢板、轻质混凝土板等。
轻钢结构设计要点
为了提高轻钢结构性能,体现其结构特点,在设计中一定要注意轻量化的设计,减轻自重。随着重量的降低,水平承载对结构的影响变大,所以钢体轻量化和提高结构刚度有必要同时进行,有以下几个方面:
(一)合理选材
首先,为了减轻结构自重可以采用一些质量轻但是功能多的新型层面和墙体材料,如防水、围护和装饰一体化材料。目前这些新型材料已经都实现了标准化的生产,大大降低了结构自重。这些装置和材料都形成了一整套标准化的产品,使用方便而且灵活,使承载力大为减轻。
其次,就使用的材料来看,不仅要减轻结构的自重,还要满足安全性等方面的要求。我国通常采用Q235和Q345的钢,Q235的钢共有四个级别,Q345的钢共有5个级别。重要建造部位的钢材在使用前必须有冲击试验,满足韧性的才能使用。
再次,为了最大限度的发挥钢材性能,钢材截面的形状必须充分考虑。截面材料离截面形心越远,其抗弯刚度和抗侧刚度就越大,材料的性能也能得到最大发挥。在建筑过程中对于重要支撑部件必须采用C形、Z形和H形截面,来提高刚度和稳定性。
(二)提高刚度
轻钢的重量相对较轻一些,柔韧性也大,对结构产生的影响不是重力荷载,而是水平荷载。在水平力的作用下,钢架、屋架等都容易发生变化,这样结构的稳定性大大降低,必须采用必要的措施来提高