浅析混凝土柱轻型钢屋盖结构设计要点

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1、浅析混凝土柱轻型钢屋盖结构设计要点　　【摘要】随着社会的快速发展，建筑行业也实现了迅猛发展。结构形式也是多样化，柱为混凝土柱，屋面为轻型屋面体系，屋面梁采用实腹式钢梁，这类结构体系近年来越来越多人采用。当屋面没有太多设备需要放置时，轻型钢屋盖设计理念被广泛应用在工业建筑结构设计中。相对来说，轻型钢屋盖结构设计有其自身优势，相比混凝土屋盖造价节省、施工速度快，顶层还可以大空间，有着更高的空间利用率。【关键词】轻型钢屋盖结构；仓库；结构设计　　引言：　　随着社会经济的飞速发展，人们对生活质量的要求不断提高，越来越多的企业家意识到物流行业将会发展越来越好，所以全国各

2、地新建起物流基地，物流基地的建筑物主体即是仓库，传统的单层轻钢结构的仓库虽然造价低廉，但是由于土地成本增加，单层意味着土地利用率低，越来越多的企业觉得单位面积土地上只建大面积单层建筑性价比并不高，建筑物层数越多土地利用率越高，但是仓库的主要功能就是满足货物的存储和运输流通，仓库层数太多的话就会增加垂直运输成本，且每层需要考虑运输通道占用了有效仓储面积，另外仓库的楼面荷载要求一般也有1T/m2左右，层数越多柱底荷载就会越大，加大了建筑基础投资成本，且层数越多对建筑消防要求越高，增加了消防设施投资成本，综上所述，物流仓库层数为两～三层使得建筑面积增加一～两倍从而增

3、加了土地利用率，而垂直运输成本、基础成本、消防设施成本增加从单位面积上计算成本是降低的。若全楼采用多层钢结构，根据《建筑防火规范》仓库的防火级别要求高，势必会造成钢结构防火涂料费用的增加，而混凝土是不燃材料，用混凝土柱就不需要防火涂料节省开支，所以目前流行起来的多层仓库多是采用混凝土柱轻型钢屋盖结构形式。　　一、轻钢屋盖结构的特点　　钢材由于本身承载力能力强，变形能力强，已成为建筑结构设计的常用结构材料，如今采用H型钢做成轻型钢屋盖越来越普遍，轻钢屋盖结构具有以下特点：一是建筑物屋盖重量相对较轻，二是屋盖的强度和韧性较大，三是屋盖的跨度范围大，可用空间比较大。

4、　　二、工程案例　　福州某企业新建物流基地，该项目为仓库，仓库三层，一层层高10米，二层层高6米，三层层高米，建筑物长米，宽米，柱网尺寸为12m×11m，一～二层为混凝土结构柱梁板，三层抽局部混凝土柱，形成四跨钢结构屋盖，跨度为m，屋面板为压型彩钢板。　　此项目所在地福建闽侯县，抗震设防烈度为7度，设计地震基本加速度值为，设计地震分组为第三组；场地土类别为Ⅲ类。　　三、混凝土柱轻型钢屋盖结构设计要点分析　　明确项目的结构体系　　本项目为三层混凝土框架结构+轻型钢屋盖体系，为了顶层实现大空间，三层在南北方向抽了四根柱子，形成混凝土柱支承轻钢屋盖。　　单榀计算简图

5、如图一所示：　　首先轻型钢屋盖采用单榀计算，单榀设计时，应采用混凝土柱与钢梁整体建模分析，地震作用分析采用振型分解反应谱法，结构阻尼比取，混凝土柱顶与屋面钢梁采用铰接，混凝土柱底刚接，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，钢梁应满足钢结构技术规范相关要求，当采用工形变截面梁时，梁构件承载力再按门式钢架规程进行校核，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，由于屋盖没做吊顶，且考虑到所采用轻型屋面体系对钢梁挠度不是非常敏感，所以计算时较钢结构设计规范的挠度控制指标可适当放宽，，单榀分析

6、计算完毕，屋面支撑构件计算完毕后，钢构件代入整体三维模型，屋面板可定义为弹性板进行整体模型分析。因为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，混凝土柱和钢梁属两种不同材料，构件由于截面尺寸的不同刚度差异会造成侧移差异，且轻型钢屋盖坡度一般为1/10～1/20，钢梁对混凝土柱顶会产生推力，设计混凝土柱配筋时需考虑这个推力，同时基础大小也受水平力影响，若此处考虑不足，那么混凝土柱配筋和基础都会严重偏小。　　钢架连接点的设计　　通常情况下，轻型钢屋盖的跨度是16m-37m。为了提高项目的施工效率，施工人员可以采用分段运输的方法运输钢架，运输至现场，施

7、工人员再把分段的钢架拼接起来，这样也可以避免安全事故的发生。但是，设计人员必须结合钢架的特点合理的设计钢架连接点。按照规定，钢架连接有三种方法：一是端板垂直连接，二是端板横向连接，三是端板斜向连接。　　屋面系统的支撑构件设计　　在轻型钢屋盖结构设计中，屋盖系统除主刚架外，支撑构件设计不容忽视，主刚架是主要承重构件，他们是由屋面支撑连接起来形成一个完整的体系，支撑构件主要是连系杆，水平支撑，连系杆为刚性杆按压杆设计满足轴心受压应力要求的同时还需满足压杆长细比要求，通常设置在支座处的钢梁和屋脊处的钢梁，根据受力大小选择截面，选择各向同性的圆管居多；水平支撑作为柔性

8、杆件主要按拉杆设计，一般采用圆钢设计成