编者按
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问题引入
某项目在审图时,因为外墙面幕墙占了20%总外墙面积,图审不让设计师按照GB 51022—2015《门式刚架轻型房屋钢结构技术规范》(简称《门刚规范》)设计,要依据GB 50017—2017《钢结构设计标准》(简称《钢标》)设计,引起大家热议。图审提出的理由是建筑立面有大量幕墙,蒙皮效应将降低或消失。
网友讨论
幕墙本来就不该配上门刚,瓜皮帽穿西装的感觉。
审图对于蒙皮的意见没啥毛病。一般说的蒙皮其实有两个意思,一是整体结构蒙皮效应,要满足童根树老师说的那些条件,一般不考虑;另外一个是蒙皮对构件稳定的约束效应,别忘了这是童老师书里梁稳定公式推导的前提,审图说的是这个。另外变形要求也不同,建议按钢标,完全合理。
《门刚规范》里白纸黑字写了不考虑蒙皮效应,审图就是这么被一些不具备审图能力的公司给慢慢干取消了!
门式刚架的层间侧移是1/250,能满足玻璃幕墙的要求吗?
1)常识:钢结构可分为普钢、轻钢、重钢及临钢(短期或临时用途例如施工现场的活动板房)几类,其适用范围及设计施工要求差别相当大,现在多数人只知道有轻钢门式刚架习惯简称“门刚”,其实是太片面了。
2)“门刚”的适用范围应更加明确一些,例如太高、太大跨度、太大荷载、多层双向梁柱连接为刚接、带有刚性楼板的情况均应按“普钢”考虑,按《钢标》进行设计。
3)关于“蒙皮效应”:国内规范一般不考虑其作用,单层厂房排架及“门刚”均按平面计算模型进行结构计算,若要考虑屋面整体性作用就是依靠支撑系统而不是压型钢板屋面的蒙皮效应,局部抽柱处设托梁及屋面水平支撑。
砖墙或者ALC板无蒙皮作用,但规范第11章还允许用了。
幕墙对位移要求更严格,控制位移才是重点。
《门刚规范》可能有考虑蒙皮的作用(所以计算方式和《钢标》有所不同,我理论水平不够,不了解其中的原理),但是又没有在计算过程中体现出来,即外围护做法的差异不会引起计算结果的不同(新版门规檩条和隅撑的尺寸对主结构有所影响,但是和蒙皮效应无关)。而且《门刚规范》默许可以使用砌体墙,那幕墙应该也可以。
问题分析
因为大部分的实际厂房不满足能考虑蒙皮效应的条件,比如屋面板与檩条没有采用自攻螺钉连接、屋面板中断、屋面与屋面梁之间没有增设剪力传递件、厂房太长等,所以在门刚整体设计时,一般不考虑应力蒙皮效应。
在GB 51022—2015 第11.2.4条,也默认外墙可采用加气混凝土砌块、加气混凝土板、多孔砖等,墙体的自重可大部分直接传递到基础,同理外墙也可采用部分幕墙体系,刚架位移要满足幕墙的变形要求,只是一般不推荐这么做。
但屋面材料应选择彩钢板或类似材料,一方面因为屋面自重要全部由刚架承担,如果自重很大,也不符合轻钢结构体系原则,另一方面,轻型门式刚架的蒙皮效应对斜梁构件整体稳定有利,隅撑作为刚架斜梁的面外弹性支座公式也是基于此推导的。
作者:
邹安宇(天津大学建筑设计规划研究总院有限公司)
来源:
本文刊登于《钢结构(中英文)》2021年36卷第9期,49页。