支撐系統(tǒng)屬鋼結(jié)構(gòu)體系中一個次要的部分,但又是一個必不可少的部分。在門式剛架鋼結(jié)構(gòu)中,體系有重要的功能,主要表現(xiàn)在:保證總體結(jié)構(gòu)和單個構(gòu)件的穩(wěn)定性、傳遞水平作用至基礎(chǔ)和輔助安裝工程等,對于平面布置復(fù)雜的結(jié)構(gòu),支撐系統(tǒng)還有利于結(jié)構(gòu)剛度的調(diào)整,使結(jié)構(gòu)受力均勻、合理,提高其整體性。
1. 支撐系統(tǒng)設(shè)置原則
門式剛架鋼結(jié)構(gòu)中,支撐系統(tǒng)可分為屋蓋水平支撐、柱間支撐及其他輔助支撐系統(tǒng)。
支撐系統(tǒng)設(shè)置的基本原則為:
① 明確、合理簡捷地傳遞縱向荷載,盡量縮短傳力途徑;
② 保證結(jié)構(gòu)體系平面外的穩(wěn)定,為結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的整體穩(wěn)定性提供側(cè)向支撐點(diǎn);
③ 方便結(jié)構(gòu)的安裝;
④ 滿足必要的強(qiáng)度、剛度要求,具有可靠的連接。
在門式剛架鋼結(jié)構(gòu)房屋中,針對不同類別的支撐,還存在一些規(guī)定和要求。
⑴屋蓋水平支撐
屋蓋水平支撐和柱間支撐是一個整體,共同保持結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定,并將縱向水平荷載通過屋蓋水平支撐,經(jīng)柱間支撐傳至基礎(chǔ)。
為保證結(jié)構(gòu)山墻所受縱向荷載的傳遞路徑簡短、快捷,屋蓋橫向水平支撐應(yīng)設(shè)置在建筑物溫度區(qū)段的兩端開間內(nèi),以求直接傳遞山墻荷載。如第一開間內(nèi)不能設(shè)置時,可設(shè)置在第二開間內(nèi),但必須注意,第一開間內(nèi)相應(yīng)傳遞水平荷載的桿件應(yīng)該設(shè)計成壓桿。當(dāng)建筑物或溫度伸縮區(qū)段較長時,應(yīng)增設(shè)一道或多道水平支撐,間距不得大于60m。
當(dāng)結(jié)構(gòu)簡單、對稱且各跨高度一致時,屋蓋水平支撐相對簡單,即在滿足溫度區(qū)段長度條件下,可僅在端開間設(shè)置。
在建筑物內(nèi),當(dāng)柱列有不同柱距時,或當(dāng)建筑物有高低跨變化時,應(yīng)設(shè)置縱向水平支撐提高結(jié)構(gòu)的整體性,調(diào)整結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度的分布,以求減小各剛架柱側(cè)向水平位移的差異,使結(jié)構(gòu)受力均勻、合理。當(dāng)建筑平面布置不規(guī)則時,如有局部凸出凹時、抽柱等情況時,為提高結(jié)構(gòu)的整體抗側(cè)力,在上述區(qū)域均需設(shè)置縱、橫向封閉的連續(xù)水平支撐系統(tǒng)。
設(shè)置支撐系統(tǒng)時,必須在屋脊和柱頂處設(shè)置壓桿并注意節(jié)點(diǎn)的構(gòu)造,以保證水平力的傳遞。
⑵柱間支撐
柱間支撐一般設(shè)置在柱列的中部。為此,柱頂水平系桿需設(shè)計成剛性系桿,以便將屋蓋水平支撐所承受的荷載傳遞到柱間支撐上,如建筑物較長時可增設(shè)一道柱間支撐。兩道柱間支撐分別放在縱向1/3處。當(dāng)柱間支撐因建筑物使用要求不能設(shè)置在結(jié)構(gòu)設(shè)計所要求的理想位置時,也可以偏離柱列中部設(shè)置。柱間支撐可設(shè)計成交叉形,也可以設(shè)計成八字形、門形,甚至設(shè)計為剛架形式。
在同一建筑物中最好使用一類型的柱間支撐,不宜幾種類型的柱間支撐混合使用。若因?yàn)楣δ芤笕玳_大門、窗或有其他因素影響時,可采用剛架支撐或桁架支撐。當(dāng)必須混合使用支撐系統(tǒng)時,應(yīng)盡可能使其剛度一致,如不能滿足剛度一致要求時,剛應(yīng)具體分析各支撐所承擔(dān)的縱向水平力,確保結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、安全,同時還應(yīng)注意支撐設(shè)置的對稱性。
⑶隅撐
隅撐是實(shí)腹式門式剛架輕型鋼結(jié)構(gòu)房屋中特有的。隅撐設(shè)置在剛架斜梁下翼緣與檁條之間或剛架邊柱內(nèi)翼緣與墻梁之間。對剛架斜梁和剛架邊柱的穩(wěn)定性起支撐作用。隅撐是一種輔助桿件,不獨(dú)立成為一個系統(tǒng)。剛架斜梁隅撐的作用是防止斜梁在下翼受壓時出現(xiàn)側(cè)向失穩(wěn)。
2.支撐系統(tǒng)的構(gòu)造
、盼萆w水平支撐
屋蓋水平支撐一般由交叉桿和剛性系桿共同構(gòu)成。
在門式剛架輕型鋼結(jié)構(gòu)房屋中,屋蓋水平支撐的交叉桿可設(shè)計為圓鋼,但應(yīng)加帶張緊裝置,以利于拉桿的張緊,避免圓鋼撓度過大,不能起到受力作用。交叉桿也可以設(shè)計為角鋼,但也需考慮長支撐由于自重產(chǎn)生的撓度,應(yīng)采取必要的措施加以克服。交叉桿與豎桿間的夾角應(yīng)在30°~60°范圍內(nèi)。用角鋼做成支撐拉桿的水平支撐,其連接點(diǎn)與普通鋼結(jié)構(gòu)類似,關(guān)鍵是保證桿件必須相交于節(jié)點(diǎn)的中必。用張緊的圓鋼做成拉桿的節(jié)點(diǎn)可用單螺栓相連。
剛性系桿可用鋼管,也可采用雙角鋼。在建筑物跨度較小、高度
較低的情況下,可由檁條兼任,但檁條需按壓彎構(gòu)件設(shè)計,并應(yīng)保證檁條平面外的長細(xì)比和穩(wěn)定性。
⑵柱間支撐
柱間支撐在建筑物跨度、高度較低的情況下,可用帶張緊裝置的圓鋼做成交叉形的拉桿。也可采用角鋼或槽鋼。
在高大的建筑中柱間支撐的交叉桿除用角鋼外,也可采用鋼管。鋼管具有用料省,制作簡單,而且在建筑中顯得堅實(shí)、美觀等特點(diǎn)。
柱間支撐的連接節(jié)點(diǎn)與水平支撐相似。必須注意的是,柱間支撐的上端與水平壓桿必須與柱中心將于一點(diǎn)。同樣,柱間支撐下端應(yīng)盡可能與柱中心交于柱腳底面,避免形成偏心受力。如柱間支撐相鄰兩柱需共同承擔(dān)水平反力時,應(yīng)在兩間加一壓桿,壓桿可用鋼構(gòu)件。如果柱腳面高出地面,可以地面下加一鋼筋混凝土梁。
⑶隅撐
隅撐一般采用角鋼,隅撐與檁條或墻梁的夾角不應(yīng)小于35°,最小可采用L40*4角鋼。隅撐使用螺栓與橫梁或邊柱和檁條或墻梁相連。
一般情況下隅撐宜在剛架斜梁全跨度內(nèi)設(shè)置,主要是考慮橫梁在風(fēng)荷載作用下翼緣受壓的可能時,可僅在支座附近橫梁下翼緣受壓的區(qū)域內(nèi)設(shè)置。