門式輕型鋼結(jié)構(gòu)的隅撐設(shè)計及其受力分析

1、門式輕型鋼結(jié)構(gòu)的隅撐設(shè)計及 其受力分析作者:日期:門式輕型鋼結(jié)構(gòu)的隅撐設(shè)計及其受力分析來源 作者：宋新利 發(fā)布于2012/9/4 1 6: 2 7: 44評論（1）有2 6 62人閱讀1概述隨著輕鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展，大跨度屋面梁的應(yīng)用隨處可見。為增加屋面鋼梁的平面外剛度以及防止下翼緣在受壓狀態(tài)時的失穩(wěn)，特設(shè)置隅撐；隅撐選型以熱軋角鋼居多，一側(cè)連接在鋼梁下翼緣或腹板處，另一側(cè)連 接在屋面檁條上，一般和鋼梁腹板呈45。夾角，最終形成由隅撐、檁條、鋼梁組成的三角形穩(wěn)定體系，見兩梁下呉緣圖1鋼梁隅撐安裝示意圖2 009年11月份，河南地區(qū)遭遇了 5 0 年一遇的罕見暴雪，許多輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)工程都遭到了不同程

2、度的破壞。破壞的部位多發(fā)生在屋面檁條等次鋼部位，破壞的形式多表現(xiàn)在檁條撓度過大、拉條拉斷、屋面板漏水等現(xiàn)象；但也岀現(xiàn)了部分結(jié)構(gòu)倒塌的事故，下面是一組雪災(zāi)引起廠房倒塌的實例照片，見圖2;通過這些照片來幫助我們理解隅撐在輕鋼廠房中所起的作用。照片中可以看岀：壓塌處梁柱破壞照片14 ?圖2 一組雪災(zāi)引起廠房倒塌的實例照片（1）靠近柱端的檁條位置沒有設(shè)置隅撐。在梁柱節(jié)點區(qū)域 ，負彎矩的存在引起鋼梁下翼緣受壓，當雪 荷載超載后翼緣發(fā)生屈曲，喪失承載力；？（ 2）部分隅撐連接破壞或發(fā)生屈曲，喪失承載力， 繼而失去對 鋼梁的支撐約束，引起鋼梁側(cè)向扭轉(zhuǎn)破壞；？（ 3）鋼梁屈曲部位不一定在應(yīng)力最大部位，有些是發(fā)

3、生在3 m 間距的隅撐空檔處，由此可見在梁端部位的隅撐應(yīng)該加密。2 隅撐的設(shè)置及受力分析 2? 1隅撐的設(shè)置?門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程（C E C S102-2002）（ 以下簡稱為規(guī)程）中規(guī)定： 隅撐的設(shè)置宜對稱布置，當有困難時也可單側(cè)布置，當隅撐 對稱布置時，單個隅撐的軸向壓力可取公式計算的一半。？ 2 2 隅撐的受力分析許多參考書中對隅撐的分析以純受壓桿件居多，我們針對設(shè)置的單隅撐和對稱設(shè)置的雙隅撐，并根據(jù)各種工況荷載下進行了受力分析，見圖3。WKW Jh Ji)向扭棘釈樂力】鬧扭轉(zhuǎn))口搶力）)FK*<JklK）視梁扭轉(zhuǎn)F的隅梓受力分析圖呀馬撐受力余析圖5錦丼受力分析圖岳 蠣

4、酸翼輝登壓令析S3 fit#愛力分折以看岀，在剛架梁柱節(jié)點區(qū)域隅撐內(nèi)力 （壓力）最大；在跨中區(qū)域的隅撐內(nèi)力（壓力） 次之；對單隅撐宜 按軸向受壓桿件設(shè)計，對雙面對稱隅撐則可按一壓一拉設(shè)計。3?隅撐的計算從圖3 圖6可（4）恒栽吐=忸45（2）恒載工況F的隅捋受力分析* UliliLUlt鳳載工況下鋼梁翼緣受壓分析。t|-M ittqT川載UHHIHGUH« « H 豐 骨* 卒二一（3）風(fēng)疑工況下的闊捋受力分析ttniitumLt 以 LtMLtJL 讓 H弔.ttt3L*r*碑搏龜L/尸、17扌#力）'Jq風(fēng)崛規(guī)程中規(guī)定： 隅撐應(yīng)按軸心受壓構(gòu)件設(shè)計，軸力N可按下列

5、公式計60co4)?式中：A鋼梁被支撐翼緣的截面面積f鋼梁鋼材的強度設(shè)計值；fy鋼梁鋼材的屈服強度；？B隅撐與鋼梁腹板的夾角。？當隅撐成對布置時，每根隅撐的計算軸力可取上面公式的一半。以具體工程為例，計算過程如下：？已知鋼梁規(guī)格H 85 0x2 00x8x12 , Q3 4 5材質(zhì)；隅撐為L50 x5, 角度45 ° Q 2 3 5材質(zhì)；檁條規(guī)格C 1 80 x 6 0 x 20x2.5, Q345 材質(zhì)；連接螺栓為 M1 4 ,對應(yīng)孔徑15.5 mm 。1 2t)2 kiimLfiIIVf(-： A = 480mnr, An- 402ic= IQ 2iy- M. X mm（ 1卜時

6、科;軸）/AI2U29 E122 71迎Toi62 6Xyz«用換Jfife細比* I結(jié)構(gòu)設(shè)計#!范»<GB50017F 2()031 n普卷定系數(shù)中三（1422F=淨強度膛算二學(xué)二=21248 _ 51 m 血J < 0 K5f_ IK2 S402霍7 I T'JM律；i I； i _2_ .一 . OX y N AmJAt (I 422 50 _I47X Amr 8為蝕対鋼穩(wěn)宦折咸眾坡） AnnrMK &5為氓衡鋼強度折減病放）縹栓抗関承載力：224 > （1 吊二Q 85皿川4-IK3<WX不滿足収兩亍幌栓滿足棟條骨部承壓計算：

7、h =丄124S > Q =dtfh 不滿追取曲個邂檢満足*見El人圖7隅撐雙螺栓固定示意從以上計算結(jié)果我們可以看到：當鋼梁截面高度較高時，隅撐的穩(wěn)定起控制作用；當鋼梁翼緣較大，且質(zhì)為Q34 5時，隅撐軸力非常大，在檁條連接處，由于檁條壁厚較薄，螺栓抗剪和局部承壓很難滿足,需引起重視。4?關(guān)于隅撐在設(shè)計和施工方面的一些建議4? 1隅撐的設(shè)置范圍應(yīng)各設(shè)置一道隅撐。另外規(guī)程規(guī)定：在檐口位置， 剛架斜梁和柱內(nèi)翼緣交接點附近的檁條和墻梁處隅撐一般情況為全梁設(shè)置。當鋼梁翼緣輕鋼廠房4 2隅撐的設(shè)置間距 ？規(guī)程規(guī)定:寬度為220 m皿時（Q3 4 5鋼）,考慮鋼梁下翼緣在各種工況下的內(nèi)力變化,的檁條

8、間距一般為1 50 0 mm，如果按以上規(guī)定，隅撐設(shè)置只能每道檁條均設(shè)。結(jié)合本文中隅撐的受力分析，筆者認為，在剛架梁柱節(jié)點區(qū)域（可近似取梁跨L /4范圍）的隅撐宜每根檁條設(shè)置，在梁跨中間L / 2范圍內(nèi)可隔根檁條布置，但要滿足鋼梁平面外穩(wěn)定計算要求。3 4?隅撐對檁條設(shè)計的影響 ？關(guān)于隅撐對檁條的影響，相關(guān)文獻較少。從隅撐的計算過程我們可以發(fā)現(xiàn)，某些情況下，隅撐對檁條的影響不能忽略。檁條一般考慮為純受彎構(gòu)件，當設(shè)置隅撐后，在豎向承載方面有一定有利影響，但隅撐的存在，必然會在檁條內(nèi)部產(chǎn)生縱向軸向壓力，此時，檁條的受力模型就由受彎構(gòu)件轉(zhuǎn)向壓彎構(gòu)件。檁條一 般由2 mm 3 mm 鋼板冷彎成型，在壓

9、彎狀態(tài)下，其高厚比很難滿足，并且在隅撐檁條連接 處，由于隅撐軸向壓力可能較大，對螺栓的抗剪以及檁條的局部承壓都很難滿足，希望相關(guān)設(shè)計人員要引起注意。4? 4關(guān)于隅撐連接孔的一些問題 ？有些施工企業(yè)岀于安裝方便，將檁條上的隅撐連接孔做成長圓孔。如果了解隅撐的作用以及受力特點，不難看出這是一種不安全的做法，長圓孔的存在會大大折扣隅撐所起的支撐作用，希望相關(guān)施工企業(yè)能采取提高加工和施工精度來解決這個矛盾。4 5 關(guān)于隅撐穿過現(xiàn)場復(fù)合屋面下層鋼板的一些做法屋面現(xiàn)場復(fù)合指的是，檁條上下為壓型鋼板，中間夾保溫棉。設(shè)置隅撐時必然會涉及隅撐穿越下層鋼板的 問題，通常的有以下兩種做法：第一種做法是先施工屋面底層鋼板 ，后施工隅撐，在穿越部位開三角