(淄博市鲁中勘察设计审查咨询中心)
一、适用范围
1、《规程》1.0.2条“本规程适用于主要承重结构为单跨或多跨实腹门式刚架,具有轻型屋盖和轻型外墙,无桥式吊车或有起重量不大于20t的A1-A5工作级别的桥式吊车或3t悬挂式起重机的单层房屋钢结构的设计、制作和安装”。适用范围非常清楚,但有的设计单位在设计吊车起重量超过20t,有的达到30t、50t的桥式吊车厂房时也采用《规程》的规定和方法进行设计,因为吊车吨位大,则刹车力大、荷载大,对结构受力的影响就大,可能使刚架的挠度,位移,构件的稳定,承载力及房屋的整体稳定等难于满足设计要求,给厂房造成安全隐患。也有的设计单位采用《规程》的有关规定及做法和钢结构规范的有关规定进行设计,但两种规范混用,没有规范依据,而抗震规范9.2.1条的条文说明中明确规定,抗震规范不包括“轻钢钢结构厂房”,因此《规程》不能与钢结构规范和抗震规范混用,对于超过20t吊车起重量的钢结构厂房,应按钢结构规范和抗震规范设计。
2、《规程》4.2.2条规定“门式刚架的平均高度宜采用4.5-9.0m,当有桥式吊车时不宜大于12m”,有的设计单位对厂房高度超过上述高度较大,有的达到18m以上的无吊车厂房,如“高架仓库”等房屋,也采用《规程》的规定进行设计,也属于超规范设计。因为厂房高度增大对风荷载,抗震设计,刚架的构造及厂房的位移,整体稳定等可能超出门式刚架技术规程的规定。《规程》规定无吊车控制在9m,有桥式吊车不超过12m是根据我国的实际情况定出来的,应该遵守。
3、超过起重量20t的桥式吊车厂房的刚架,梁柱节点连接和梁的拼接,采用轻钢门架结构的端板连接方法不符合规范要求,也属于超规范设计,端板连接是一种半刚性连接,当外力超过设计荷载时,将产生弹塑性变形,使受弯承载力降低,变形增大,梁柱的连接对刚架整体刚度具有关键性,是房屋整体刚度的基础,端板连接节点,只适用于轻钢门架的连接,不适用于超过20t桥式吊车的钢结构厂房的节点构造,对于端板连接在设计者中有不同的看法,有的认为不应用于超过20t桥式吊车的单层门式刚架钢结构厂房,应采用刚性连接。有的认为可以用端板连接,为此我请示《规程》编写组的专家,他们答复“超过20t桥式吊车的单层门式刚架结构,不能采用端板连接,因为端板连接是半刚性连接,不满足单层钢结构厂房的刚性连接的要求”。
二、结构体系的稳定性
1、对有吊车的厂房,当吊车起重量大于10t时,吊车的横向与纵向刹车力影响较大,屋面支撑应加强,可参考《图集04SG518-3》规定。
2、柱间支撑设置时,一定要与屋面的横向水平支撑相对应,当吊车起重量大于10t时,应对吊车纵向水平力和风荷载作用下的柱间支撑进行验算,并控制柱间支撑的长细比λ≤200。
3、柱间支撑作为钢结构厂房的温度区段考虑时,则厂房中部应设置上柱支撑和下柱支撑,对于温度区段的纵向两端,则仅设上柱柱间支撑,对于山墙的柱间支撑,则视山墙宽度和高度参照《图集02SG518-1》和图集《04SG518-3》执行。
4、对有吊车的厂房边柱,Lx、Ly的取值,当起重量<10t时,Ly可取墙檩的间距,因为吊车纵向力影响较小,当吊车起重量≥10t时,柱子平面外的稳定靠墙檩及隅撑是撑不住的,此时Ly不取墙檩间距,应取吊车梁至柱脚及柱顶的距离,即吊车梁才能作为柱子平面外的上柱和下柱的纵向支撑点。
三、柱脚锚栓
1、门式刚架的柱脚,一般采用外露式柱脚,锚栓的拔出或拔断都会引起房屋的倒塌,因此对柱脚的设计应特别重视,当前设计单位对锚栓的锚固长度取值不一致,在相同的砼强度等级和相同的钢材下有的取20d、25d、30d、35d等,柱脚设计的原则,一是在风荷载作用下的上拨力和柱间支撑产生的最大竖向力之和作用下锚栓不能拔断,二是在上拨力作用下锚栓不能从基础拔出。对于锚栓的直径和根数,可根据刚架在风荷载作用下的最大上拨力和锚栓的抗拉强度设计值确定锚栓的直径和根数,对于锚栓的最小锚固长度《规程》7.2.18条和基础设计规范GB50007,8.2.2条及砼设计规范GB5010,8.3.1-8.3.3条都有规定,即柱脚锚栓的锚固长度应按GB5010-2010,8.3.1-8.3.3条计算确定。
2、锚栓锚固长度的计算
(1)基础一般采用砼强度等级为C30,锚栓采用Q235和Q345,钢筋的强度等级Q235fy=205N/m㎡Q345fy=295/m㎡,砼C30ft=1.43,锚栓的外形系数a=0.16,按三级抗震等级考虑。
lae=1.05fa=1.05afy/ftd
采用Q235锚栓则:
lae=1.05afy/ftd=1.05×0.16×205/1.43d=24.10d
采用Q345锚栓则:lae=35d
(2)结论:
基础砼为C30,锚栓为Q235时,锚固最小长度lae取25d,锚栓为Q345时,最小锚固长度lae取35d,满足要求。