门式轻型钢结构的隅撑设计及其受力分析

门式轻型钢结构的隅撑设计及其受力分析

来源作者：宋新利发布于2012/9/4 16:27:44 评论(1)有2662人阅读

1 概述

随着轻钢结构的发展, 大跨度屋面梁的应用随处可见。为增加屋面钢梁的平面外刚度以及防止下翼缘在受压状态时的失稳, 特设置隅撑; 隅撑选型以热轧角钢居多, 一侧连接在钢梁下翼缘或腹板处, 另一侧连接在屋面檩条上,一般和钢梁腹板呈45°夹角, 最终形成由隅撑、檩条、钢梁组成的三角形稳定体系, 见图1。

图1 钢梁隅撑安装示意图

2009年11月份, 河南地区遭遇了50 年一遇的罕见暴雪, 许多轻型房屋钢结构工程都遭到了不同程度的破坏。破坏的部位多发生在屋面檩条等次钢部位, 破坏的形式多表现在檩条挠度过大、拉条拉断、屋面板漏水等现象; 但也出现了部分结构倒塌的事故, 下面是一组雪灾引起厂房倒塌的实例照片, 见图2; 通过这些照片来帮助我们理解隅撑在轻钢厂房中所起的作用。照片中可以看出:

压塌处梁柱破坏照片1~ 4

图2 一组雪灾引起厂房倒塌的实例照片

( 1) 靠近柱端的檩条位置没有设置隅撑。在梁柱节点区域, 负弯矩的存在引起钢梁下翼缘受压, 当雪荷载超载后翼缘发生屈曲, 丧失承载力;

( 2) 部分隅撑连接破坏或发生屈曲, 丧失承载力, 继而失去对钢梁的支撑约束, 引起钢梁侧向扭转破坏; ( 3) 钢梁屈曲部位不一定在应力最大部位, 有些是发生在3 m 间距的隅撑空档处, 由此可见在梁端部位的隅撑应该加密。

2 隅撑的设置及受力分析

2 1 隅撑的设置

《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》( CECS 102-2002) (以下简称为《规程》) 中规定: 隅撑的设置宜对称布置, 当有困难时也可单侧布置, 当隅撑对称布置时, 单个隅撑的轴向压力可取公式计算的一半。

2 2 隅撑的受力分析

许多参考书中对隅撑的分析以纯受压杆件居多, 我们针对设置的单隅撑和对称设置的双隅撑, 并根据各种工况荷载下进行了受力分析, 见图3。

从图3~ 图6可以看出, 在刚架梁柱节点区域隅撑内力(压力) 最大; 在跨中区域的隅撑内力(压力) 次之; 对单隅撑宜按轴向受压杆件设计, 对双面对称隅撑则可按一压一拉设计。

3 隅撑的计算

《规程》中规定: 隅撑应按轴心受压构件设计, 轴力N 可按下列公式计算:

式中: A—钢梁被支撑翼缘的截面面积;

f—钢梁钢材的强度设计值;

f y—钢梁钢材的屈服强度;

θ—隅撑与钢梁腹板的夹角。

当隅撑成对布置时, 每根隅撑的计算轴力可取上面公式的一半。以具体工程为例, 计算过程如下:

已知钢梁规格H 850x200x8x12, Q345材质; 隅撑为L50 x5, 角度45°, Q235材质; 檩条规格C180 x 60 x 20 x2.5, Q345材质; 连接螺栓为M14, 对应孔径15.5 mm。