钢结构的自重轻,材料承载能力高的特点在许多情况下使得位移成了设计的控制条件。这不但与使用的舒适度有关,更为重要的是,不恰当的位移会给伸缩性较差的维护材料造成破坏。
建筑物是由钢骨架、支撑系统及蒙皮组成的共同体,要计算各个组成部分共同工作状态下结构的变形是很困难的,通常只有通过实测得到。设计者能控制的通常只有主刚架的变形,因此,主刚架的变形限制值不应该是唯一的,它必须和结构的其他组成部分有关,比如蒙皮材料、吊顶设置等。另外如果结构中设置了吊车,那么变形控制对吊车正常运作有很大影响,我国98年轻钢规范CECS102:98中的变形控制值在实际操作中被证明是过于放松了,在新规范中做了适当调整。规范依据以往经验列出了部分条件下的位移限值,但在遇到超出规定范围的情况时,设计者的经验也是十分必要的。
在门式刚架轻型房屋钢结构技术规程中规定的在风荷载标准值作用下,单层门式刚架轻型房屋钢结构柱顶的位移和构件挠度的限值如下表所列。
表3-1 刚架柱顶位移计算值的限值
吊车情况 | 其他情况 | 柱顶位移限值 |
不设吊车 | 当采用轻型钢墙板时 当采用砌体墙时 | h/75 h/100 |
设有桥式吊车 | 当吊车有驾驶室 当吊车由地面操作 | h/240 h/150 |
注:h表示刚架柱高度
表3-2 受弯构件的挠度与跨度比限值
构件类别 | 构件挠度限值 |
门式刚架斜梁: 仅支承压型钢板屋面和冷弯型钢檩条(承受活荷载或雪荷载) 尚有吊顶 有吊顶且抹灰 | 1/180 1/240 1/360 |
檩条: 仅支承压型钢板屋面(承受活荷载或雪荷载) 尚有吊顶 有吊顶且抹灰 | 1/150 1/240 1/360 |
压型钢板屋面板(承受活荷载或雪荷载) | 1/150 |
墙板 | 1/100 |
墙梁: 仅支承压型钢板墙 支承砌体墙 | 1/100 1/180且<50mm |
注:对悬臂梁,按悬臂长度的2倍计算受弯构件的跨度
规程中对构件长细比作了如下规定:
表3-3 受压构件的容许长细比限值
构件类型 | 长细比限值 |
主要构件 | 180 |
其它构件及支撑 | 220 |
表3-4 受拉构件的容许长细比限值
构件类型 | 承受静态荷载或间接承受动态荷载的结构 | 直接承受动态荷载的结构 |
桁架构件 | 350 | 250 |
吊车梁或吊车桁架以下的柱间支撑 | 300 | —— |
其它支撑(张紧的圆钢或钢绞线支撑除外) | 400 | —— |
注: (1)对承受静态荷载的结构,可仅计算受拉构件在竖向平面内的长细比;
(2)对直接或间接承受动荷载的结构,计算单角钢受拉构件的长细比时,应采用角钢的最小回转半径;在计算单角钢交叉受拉杆件平面外长细比,应采用与角钢肢边平行轴的回转半径;
(3)在永久荷载与风荷载组合作用下受压的构件,其长细比不宜大于250。