일을 시작한 이후 포털 프레임, 철골, 추가 층이 있는 철 구조물, 엘리베이터가 있는 철 구조물, 대형 광고판 등 많은 철 구조물 건물을 설계했습니다. 설계 경험이 축적됨에 따라 사양에 대한 이해가 점차 깊어지고 철골 구조 설계에 대한 일부 이해가 요약되어 모든 사람의 참고 및 토론을 위해 제시되었습니다.
1 포털 고정 프레임
⑴ 포털 고정 프레임의 경우 먼저 크레인이 있는지 확인해야 합니다. 공장 공정에서 크레인이 필요한 경우 다음 사항에 주의해야 합니다. 포인트: ① 기둥 발은 견고한 기둥 발로 설계해야 한다. ② 기둥은 등단면 기둥으로 설계해야 한다. ③ 기둥 간 지지대는 단순한 구조 설계가 아닌 크레인의 종방향 수평 하중에 의해 제어되도록 설계되어야 한다. 5톤 이상의 교량크레인이 있는 경우에는 철제 지지대를 사용해야 한다. 포털 프레임에 크레인이 없는 경우 쐐기 기둥과 같은 기존 설계에 따라 설계해야 하며 이에 대해서는 다시 설명하지 않습니다.
⑵기둥간 지지대 배열
기둥간 지지대와 지붕 지지대는 동일한 기둥 사이에 배치되어야 견고한 프레임이 세로 방향으로 안정적인 시스템을 형성하여 견고한 프레임을 설치하고 종방향 강성을 높입니다. 지지대는 첫 번째 기둥 사이 또는 두 번째 기둥 사이에 배치되어야 하며, 두 번째 기둥 사이에 배치되는 경우 첫 번째 기둥 사이에 견고한 타이 로드가 배치되어야 하며, 견고한 타이 로드는 내풍 기둥과 일치해야 합니다. 바람 하중이 직접 전달될 수 있도록 세로 위치를 따라. 견고한 타이는 견고한 프레임의 전환점(단일 경간 주택의 측면 기둥 상단 및 능선과 다경간 주택의 일부 중간 기둥 상단 및 능선)에서 주택 전체 길이를 따라 설정해야 합니다. 갠트리의 폭이 넓은 경우에는 지지대가 배열된 기둥 사이에 고정 타이의 수를 적절하게 늘려 지지대의 끼인각이 약 45°가 되도록 해야 합니다. 건축기능의 제한으로 기둥간 지지대 배치가 불가능한 경우에는 종방향 강체구조를 배치해야 한다. 나는 끝 기둥 사이에 강철 빔을 견고하게 연결하여 기둥 사이의 지지를 제거하여 건물 레이아웃을 보다 유연하게 만들고 좋은 적용 결과를 얻는 프로젝트를 수행한 적이 있습니다.
⑶지붕 및 벽 구조
지붕 및 벽 구조 대책은 강성 프레임의 강성을 높이고 강성 프레임의 면외 불안정성을 방지하기 위한 핵심 조치입니다. 도리와 벽보는 일반적으로 냉간 성형된 얇은 벽 구성 요소로 만들어지며 기둥 간격이 6m 미만인 경우 1개의 버팀대가 제공되고 기둥 사이의 거리가 6m를 초과하는 경우 2개의 버팀대가 제공됩니다. 여기서는 사장교에 대해 특별히 언급해야 합니다. 도면 교정 과정에서 많은 철골 구조 제조업체 또는 설계자가 버팀대 대신 사장교를 설치하는 경우가 종종 있습니다. 그 이유는 구조 역학에 대한 지식을 통해 케이블 스테이 사이에 버팀대를 설치함으로써 안정적인 시스템을 형성할 수 있기 때문에 구조적 개념이 그다지 명확하지 않기 때문이다. 지붕과 벽의 설계에서는 코너 버팀대 배치에도 주의를 기울여야 합니다. 코너 버팀대는 압축 플랜지의 좌굴을 방지하기 위해 설치됩니다. 연구에 따르면 포털 프레임의 파손은 먼저 압축 시 최대 플랜지 좌굴로 인해 발생하는 것으로 나타났습니다. 경사보의 하부플랜지와 강체기둥의 내부플랜지의 연결부분은 좌굴이 발생하는 핵심부분으로, 여기에 코너브레이스를 설정하는 것이 매우 중요합니다. 또한, "포털 강성프레임 경량하우스의 철구조물에 대한 기술규격" CECS102:2002(이하 CECS102:2002)에는 경사빔 하부플랜지의 압축영역에도 코너브레이스를 마련하도록 규정하고 있다. , 그 사이의 간격은 해당 압축 플랜지 너비의 16(235/fy)보다 크지 않아야 합니다. 일반적인 포털 프레임에 따르면 도리 거리가 약 1500mm일 때 도리마다 모서리 버팀대를 설치하면 위의 조건을 충족할 수 있습니다.
⑷전단 키
"CECS102: 2002"에서는 기둥 발 하단의 수평 전단력을 견디기 위해 기둥 발 앵커를 사용해서는 안 된다고 규정하고 있습니다. 베이스플레이트와 콘크리트에 의해 발생하는 기초 사이의 마찰(마찰계수는 0.4일 수 있음)이나 전단조인트를 설치하여 이를 지탱해야 합니다. 이것이 바로 우리가 문틀을 계산할 때 "기둥 발판에 전단 저항을 장착해야 합니다!"라는 경고가 자주 나타나는 이유입니다.
위의 이유를 분석해 보면, 주된 이유는 일반적으로 문틀 구조가 무게가 가볍고 기둥다리 베이스플레이트와 기초콘크리트 사이에 틈이 있어 마찰력이 작아 수평풍하중과 지진작용에 저항하기 부족하므로 전단키를 설치해야 한다. 전단키는 일반적으로 앵글강이나 I빔으로 제작되며 단면과 용접부의 전단지지력을 계산하고 기둥 베이스 플레이트와 기초 표면 사이의 간격을 다시 그라우팅해야 합니다. 구체적인 방법은 "다층 및 고층 토목 건물에 대한 철골 구조 노드의 상세 구조 도면" 01SG519 Atlas의 30페이지에 있는 방법 1과 2를 참조하십시오.
⑸ 기둥 풋 앵커 설치 및 위치
이는 실제 프로젝트에서 앵커 볼트의 부정확한 위치로 인해 견고한 프레임이나 프레임을 설치하는 데 어려움을 겪는 경우가 종종 있는 문제입니다. 사례가 많아 저도 이런 상황에 직면했고 나중에 솔루션을 강화해야 했습니다. 그 이유를 분석해 보면, 앵커볼트 사이의 접합부가 없고, 전체적인 강성이 좋지 않아 콘크리트 타설 과정에서 필연적으로 앵커볼트의 어긋남이 발생하는 것이 주된 원인이다. 위와 같은 이유를 고려하여 콘크리트 타설 전 기둥발 앵커볼트를 매립하고 브라켓을 고정하는 방법이 그림 1과 같다. 고정브라켓과 앵커볼트가 작은 격자기둥을 이루고 있어 앵커볼트의 위치를 편리하고 정확하게 고정할 수 있습니다. ⑹ 내풍기둥과 강체 프레임의 연결 현재 포탈 프레임의 내풍기둥 설계에는 두 가지 잘못된 접근 방식이 있습니다. 하나는 내풍기둥과 강체 프레임을 동일하게 만드는 것이고, 다른 하나는 내풍기둥을 만드는 것입니다. 견고한 프레임 빔은 힌지형이거나 견고하게 연결되어 있으며, 내풍 기둥은 바람 저항과 수직 하중 효과는 물론 가로 및 수평 효과에도 참여합니다. 설계자는 이러한 견고한 프레임에 대해 종방향 바람 저항 계산을 수행하지 않는 경우가 많습니다. 그렇게 하면 하중 계산이 생략되며 엔지니어링 설계에서 주요 금기 사항이 됩니다. 나는 응력이 명확한 랙 구조는 응력을 복잡하게 만들어서는 안 된다고 믿습니다. 이 접근법은 부적절하며, 또 다른 접근법은 내풍 기둥과 강체 프레임을 동일한 축에 배치하지만 내풍 기둥과 강판 사이에 수직 하중을 고려하지 않는 것입니다. 용접을 통해 견고한 프레임 빔이 연결되었습니다. 이러한 접근방식은 여전히 수직하중의 일부를 내풍기둥에 전달하고, 강판의 횡방향 강성은 수직하중의 작용으로 인해 좌굴된 후 풍하중을 효과적으로 전달하기가 어렵습니다. . 위의 두 접근 방식에는 모두 단점이 있습니다. 여기서는 다음 방법을 권장합니다.
축 네트워크를 결정하기 위해 공장 방법을 사용합니다. 첫 번째 견고한 프레임과 방풍 기둥의 축은 바람의 플랜지를 500~600mm씩 엇갈리게 만듭니다. 저항기둥은 연결플레이트와 강체보웹을 통과하여 연결되며, 연결플레이트와 스티프너에 수직의 긴 원형구멍이 뚫려 있으며, 연결볼트는 일반볼트이다. 그림 2: 내풍 기둥과 강체 프레임의 연결 예
2. 철골 설계
⑴철골 시스템 선택
일반적으로 사용되는 철골 구조 순수 프레임 시스템과 프레임 지원 시스템의 두 가지 범주로 나눌 수 있습니다. 시스템의 선택은 건물의 높이와 용도 기능과 밀접한 관련이 있습니다. 이를 위해서는 구조 엔지니어가 건축가와 긴밀히 협력해야 합니다. 건물 기능 제한으로 인해 지지대를 설정할 수 없는 경우 순수 프레임 시스템을 사용해야 합니다. 순수 프레임 시스템에는 측면 지지가 없기 때문에 수직 및 수평 방향은 "건물에 대한 내진 설계 규정" GB50011-2001(이하 "저항 코드"라고 함) 5.5항의 요구 사항을 충족해야 합니다. 층간 변위 각도는 1/300 이하입니다. 수직 및 수평 방향 모두에서 기둥과 견고하게 연결되어야 하며 "저항 규정" 제8.3.4조에 "기둥이 견고하게 고정되어 있는 경우"가 명시되어 있습니다. 상호 직교하는 두 방향으로 보와 연결되므로 박스형 단면을 사용해야 한다." 따라서 순수 프레임 시스템을 사용할 경우 기둥을 박스기둥으로 설계하는 경우가 많다. 철구조물 설계에 있어 가장 큰 문제가 되는 것은 사용이 매우 어렵다는 점이다. 설계시 기둥에 콘크리트를 타설하는 방법도 시도했지만 박스기둥은 노드 부분에 보강 칸막이를 설치했기 때문에 콘크리트 타설이 매우 어려운 반면, 강관 콘크리트는 여전히 타설이 어렵다. 중국의 연구 단계에서는 일반적인 설계 소프트웨어가 이를 계산할 수 없으며 각 저널의 계산 이론이 동일하지 않습니다. 위와 같은 이유로 순수 철골 구조를 설계할 때 콘크리트가 없는 대부분의 박스형 기둥이 여전히 사용됩니다. 시험 계산 과정에서 I자형 기둥의 강축과 약축을 강직하게 연결하는 알고리즘을 사용했는데, 그 근거는 위 설계의 8.3.4조에 "should"라는 단어가 사용된 것입니다. 또한 본토의 주요 설계 기관의 도면을 참조하여 채택되었지만 계산 결과는 약축 방향의 탄성 층간 변위 각도가 여전히 "저항" 8.3.4조의 요구 사항을 충족하지 못합니다. 규정". 박스기둥의 일부 구조적 어려움으로 인해 다층 철골구조 주택을 설계할 때 가능한 I자형 기둥을 사용하고 프레임-지지 시스템으로 설계하는 것이 좋습니다. 구조 엔지니어와 건축가는 지지가 필요한 곳에 큰 개구부를 열지 않고 건물의 벽, 엘리베이터 룸 등을 배치하여 지지대가 보이지 않게 조정하고 보이지 않도록 최선을 다합니다. 실제 엔지니어링 계산 결과 지지대는 프레임의 변위 제어에 매우 좋은 영향을 미치는 것으로 나타났습니다. 또한 I형 기둥을 사용하면 재료가 절약되고 녹이 발생하지 않으며 사용 중 유지 관리가 용이하고 연결이 간단합니다. 약한 축 방향은 정말 효과적인 방법입니다.
⑵노드 설계
철골 구조 노드 설계는 철골 구조 설계의 핵심입니다. 힌지 노드는 단순하고 명확한 기계적 관계를 갖고 있습니다. 여기서는 너무 자세히 설명하지 않고 견고하게 연결된 노드의 설계에 중점을 둡니다. 보와 기둥의 강결합 설계에서는 "저항 규정" 8.3.4조의 그림 8.3.4-1에 표시된 노드 형식을 권장하며, 실제 엔지니어링에서는 이러한 노드를 대부분 사용합니다. 이러한 종류의 노드에는 정밀 설계 방법과 공통 설계 방법이라는 두 가지 계산 기반이 있습니다. 둘의 차이점은 전자는 웹의 굽힘 및 전단 저항을 고려하는 반면, 후자는 웹의 전단 저항만 고려한다는 점입니다. 정확한 설계 방법 실제 설계에서는 웹의 굽힘 저항이 요구 사항을 충족하기 어렵고 웹을 크게 두꺼워야 합니다. 웹을 두껍게 만드는 것은 매우 비경제적이므로 엔지니어링에서 가장 일반적인 설계 방법이 사용됩니다. 이 계산 모델은 명확한 기계적 관계를 가지며 계산이 간단합니다. 그러나 설계에서는 플라스틱 경첩을 사용하는 등 내진 보강 대책에 주의를 기울여야 합니다. 빔 끝에서 멀지 않은 빔의 상부 및 하부 플랜지를 약화시키는 빔 끝 강화 연결 또는 도그본 연결. 이는 보 끝 플랜지를 보강하지 않고 웹 연결 볼트만 전단력을 견디는 것으로 간주하고 굽힘 모멘트는 플랜지 용접부에 의해 부담되므로 플랜지 용접부의 굽힘 능력은 약 80°에 불과하기 때문입니다. 보 굽힘능력(즉, 보 플랜지 단면계수는 보 전체단면계수의 약 80에 불과함)을 말하며, "강구조물 설계기준" 제3.2.2조에 따르면 현장 시공조건을 고려하여 용접강도 설계값에 감소계수 0.9를 곱하면 연결부의 휨 지지력은 보의 휨 지지력의 70~75에 불과합니다. 이런 종류의 노드는 동일 강도 연결보다 30~25가 낮으며, 이는 "강한 노드, 약한 부재" 및 "대지진 시 붕괴 없음"이라는 기본 내진 원리를 위반합니다. 위의 이유를 바탕으로 "다층 및 고층 토목건축물에 대한 철골구조 노드의 상세구조" 01SG519 Atlas의 19, 20페이지에 제시된 내진보강대책을 채택해야 합니다.
그리고
우리나라에서는 '내력규정'과 '강철규정'에 철골의 내진등급을 규정하지 않고 12이하 두 가지 기준으로만 나누고 있다. 12층 이상. 저자는 우리나라의 광대한 영토와 지역별 요새화 강도의 큰 차이를 고려할 때 이것이 부적절하다고 생각합니다. 신구 "철강 규정"은 다층 및 고층 철골 건축물에 대한 신축이음장치의 설치 범위를 규정하지 않고 단층 산업 플랜트에 대한 일부 조항만을 규정하고 있습니다. 위의 두 가지 사항은 주요 개념적 문제로서 철강규정에서 이 두 가지 사항을 강조하지 않는 것은 부적절하다.