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新型装配式体育馆

装配式建筑是指用预制的构件在工地装配而成的建筑。这种建筑的优点是建造速度快,受气候条件制约小,节约劳动力并可提高建筑质量。

随着冷弯薄壁型钢彩色压型钢板等新型围护结构和材料的出现,其概念已发生根本性变革,与传统钢结构相比,其“轻”主要体现在:

Ø 采用轻质围护结构,大大减轻恒载,整体结构自重轻;

Ø 采用标准化、自动化生产构件,现场装配,施工进度快;
Ø 广泛用于大中小跨度、工业与民用建筑,空间布置灵活,建筑造型轻;

Ø 可回收,符合环保及可持续发展原则。

冷弯薄壁型钢

(壁厚1.5~5mm)


装配式体育馆结构

1.1概述

装配式体育馆结构与一般普通钢结构相比具有以下技术特征:

Ø 结构构件的横截面尺寸较小,可以有效地利用建筑空间,降低房屋的高度,建筑造型美观。

Ø 门式刚架的刚度较好,自重轻,横梁与柱可以组装,为制作、运输、安装提供了有利条件。

Ø 屋面刚架用钢量仅为普通钢屋架用钢量的1/5~1/10(20~50kg/m2),是一种经济可靠的结构形式。

装配式体育馆组成



一、装配式体育馆结构组成

Ø 主要承重骨架—门式刚架

Ø 檩条、墙梁—冷弯薄壁型钢
Ø 屋面、墙面—压型金属板、彩钢夹芯板
Ø 屋面及墙面保温芯材—聚苯乙烯泡沫塑料、聚氨酯泡沫塑料、岩棉等

Ø 支撑—屋面支撑、柱间支撑

装配式体育馆的组成

二、装配式体育馆结构特点

Ø 重量轻(20~50kg/m2)
Ø 工业化程度高、施工周期短
Ø 柱网布置灵活
Ø 综合经济效益高



装配式体育馆结构性能:

1.体育馆屋面体系的整体性可以依靠檩条、隅撑来保证,从而减少了屋盖支撑的数量,同时支撑多用张紧的圆钢做成,很轻便。

2.体育馆的梁、柱多采用变截面杆件,可以节省材料。

3.组成构件的杆件较薄,对制作、运输、安装的要求高。

4.构件的抗弯刚度、抗扭刚度比较小,结构的整体刚度也比较柔。





三、装配式体育馆门式

刚架结构的应用情况

1.我国门式刚架设计标准:《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》(CECS102:2002-2012年版)

2.应用范围:轻型厂房、物流中心、大型超市、体育馆、展览厅、活动房屋、加层建筑等。

3.应用规模:国内每年有上千万平方米的轻钢结构建筑物竣工。


四、装配式体育馆门式刚架的适用范围

及截面形式

(1)屋面荷载较小,横向跨度为9~24m,柱高为4.5~9m。

(2)当体育馆横向跨度不超过15m,柱高不超过6m时,屋面刚架梁宜采用等截面刚架形式。当体育馆横向跨度大于15m,柱高超过6m时,宜采用变截面刚架形式。


五、变截面刚架与等截面刚架的对比:

Ø 柱和梁采用变截面形式时,截面形状与内力图形附合较好,受力合理、节省材料。
Ø 变截面刚架在构造连接及加工制造方面不如等截面方便。


六、柱脚形式:

门式刚架柱脚分为铰接和刚接两种连接形式。

根据支座的构造,刚架分铰接与固接接两种,铰接时横梁弯矩较大,因此梁的截面应大些,柱一般做成变截面,基础较小。固接时刚架横梁截面较小,柱为不变截面,而基础较大。

选择支座是铰接还是固接,这不仅是经济上的考虑,而且土壤条件更是一个重要的因素。当土壤的压缩性为可疑或不可靠时,铰接支座比固接好,因为支座有任何位移时,对固接刚架内力的影响比铰接刚架的影响大得多,铰接刚架柱截面向上逐渐增大,目的是与弯矩的变化相适应。


1.2刚架的受力特点

Ø 无铰刚架:柱脚与基础固接,三次超静定结构,刚度好,内力分布均匀。柱底有弯矩,对地基与基础要求高。地基的不均匀沉降会产生附加内力。
Ø 两铰刚架:柱脚与基础铰接,结构内力大于无铰刚架。但基础不承受弯矩,设计、施工简单。但柱脚不均匀沉降会产生附加内力。
Ø 三铰刚架:柱脚、屋脊处均为铰接,为静定结构。刚度较差,结构内力大。变形及不均匀沉降均不会产生附加内力。适用于小跨度和基础性能较差的工程建筑。


无铰刚架是超静定结构。结构刚度较大,但地基有不均匀沉降时,特使结构产生附加内力。三铰刚架是静定结构,地基有不均匀沉降时,对结构不会引起附加内力,但跨度大时,半榀三铰刚架的悬臂吊装内力也不少,而且三铰刚架的刚度也较差,故三铰刚架一般多用于小跨度(12米)和地基较差的情况。


1.3装配式体育馆门式刚架结构布置

一、体育馆门式刚架的各种结构形式

门式刚架又称山形门式刚架。其结构形式按跨度可分为单跨、双跨和多跨。按屋面坡脊数可分为单坡、双坡、多坡屋面。按截面形式分,有等截面与变截面。

结构形式的选取考虑生产工艺、吊车吨位及建筑尺寸等因素

门式刚架的横梁与柱为刚接,柱脚与基础宜采用铰接;当水平荷载较大,檐口标高较高或刚度要求较高或有中重级工作制吊车时,柱脚与基础可采用刚接。

变截面与等截面相比,前者可适应弯矩变化,节约材料,但在构造连接及加工制造方面,不如等截面方便,故当刚架跨度较大或房屋较高时才设计成变截面。

二、装配式体育馆门式刚架的结构布置

1.刚架的建筑尺寸和布置

跨度:一般为9~24m

高度:取地坪柱轴线与斜梁轴线交点高度,宜取4.5~9m

柱距:应综合考虑刚架跨度、荷载条件及使用要求等因素,宜取6m、7.5m、或9m,最大12m

挑檐长度:根据使用要求确定,宜为0.5~1.2m

温度分区:纵向温度区段<=300m 横向温度区段<=150m


2.檩条和墙梁的布置

檩条:一般应等间距布置,但在屋脊处应沿屋脊两侧各布置一道,在天沟附近布置一道 。


墙梁:墙梁的布置,应考虑设置门窗、挑檐、遮雨篷等构件和围护材料的要求。

体育馆的侧墙,在采用压型钢板作围护面层时,墙梁宜布置在刚架的外侧,其间距随墙板板型及规格而定。


3 .支撑和刚性系杆的布置原则:

①在每个温度区段或分期建设的区段中,应分别设置能独立构成空间稳定结构的支撑体系。
②在设置柱间支撑的开间,应同时设置屋盖横向支撑,以构成几何不变体系。
③屋面端部支撑宜设在温度区段端部的第一或第二个开间。
④柱间支撑的间距应根据房屋纵向柱距、受力情况和安装条件确定。
Ø 宜取30~45m;
Ø 当温度区段较长时宜设在三分点处,间距常取40m~60m,且不宜大于60m;
Ø 当建筑物宽度大于60m时,在内柱列宜适当增加柱间支撑;
Ø 房屋高度较大时,柱间支撑要分层设置。
Ø 端部柱间支撑考虑温度应力影响宜设置在第二柱间。


⑤刚架转折处(单跨房屋边柱柱顶和屋脊,以及多跨房屋某些中间柱顶和屋脊)宜沿房屋全长设置刚性系杆。

刚性系杆可由檩条兼作,此时檩条应满足压弯杆件的刚度和承载力要求,若刚度或承载力不足、可在刚架斜梁间设置钢管、H型钢或其他截面形式的杆件。



在工业发达国家,装配式轻型门式刚架房屋历经数十年的发展,目前已非常广泛的应用于各种房屋结构中。随着钢材产量、钢结构制作安装技术的提高,广泛地用于厂房、仓库、交易市场、大型超市、展览馆、体育馆、活动房屋及加层等建筑中。