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钢结构直升机坪设计之钢柱布置及钢柱选型

一、概述

近年来,得益于国民经济的发展及直升机在救援、运输等方面的优势,相应的直升机坪建造数量增长速度越来越快。传统的直升机坪大多采用混凝土结构,由于混凝土材料不可回收,会产生固体污染,与国家环保要求不符,而钢结构直升机坪可回收、建造快的特性正好符合国家对建筑发展趋势的要求,钢结构直升机坪的应用将越来越广泛。此处对钢结构直升机坪设计略述一二,以期让读者对钢结构直升机坪的设计有个大概了解。鉴于笔者能力有限,若有不足之处,请读者多多指正。

二、钢柱布置

万丈高楼平地起,钢结构直升机坪也是如此。钢结构直升机坪设计前,需要考虑钢柱的布置,由于大部分钢结构机坪都是建造在高楼屋顶,为减少机坪对高楼的不利作用,机坪钢柱最好是布置在结构柱上,如果钢柱布置在混凝土次梁上,则钢柱对次梁的作用会传递给主梁,主梁将相应的作用传递给结构柱,如此则容易对机坪下部结构产生多重不利作用。若混凝土柱上有女儿墙、机房墙面等其它结构,可将钢柱布置在主梁上。总之,应将钢柱布置在主要传力构件上,以减少机坪对下部结构的不利作用。

三、钢柱截面形式

机坪常用的钢柱截面形式有三种,H型钢柱、方形钢柱、圆形钢柱。由于钢柱的破坏主要是失稳破坏,以下仅从稳定方面分析。

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截面

米重

面内回转半径

面外回转半径

H400*300*8*10

70.96kg/m

17.11cm

11                    7.05cm

BOX-300*8

73.35kg/m

11.92cm

11.92cm

PIPE-380*8

73.39kg/m

13.15cm

13.15cm

如表1所示,出于经济考虑,很多设计人员喜欢用H型钢柱,以节省用量,然而H型钢柱的面外回转半径较小,易发生面外失稳,需要布置刚性支撑。有些设计采用圆钢对H型钢进行支撑,圆钢为柔性结构,多使用在门刚结构中。在机坪结构中使用圆钢作为支撑,尚缺规范支持,设计人员也很少对圆钢的支撑作用进行建模计算。因此机坪设计中采用H型钢柱,需要仔细验算其面外失稳,以防设计错误。

如表1所示,相同用量下,圆形钢柱回转半径大于方形钢柱,即圆形钢柱的稳定性更强,相同结构下,圆形钢柱不容易发生失稳破坏。由此是否可以认为机坪钢柱应采用圆形钢柱呢?仔细考虑的话,就不是那样。我们对比一下两种柱与梁的连接节点,如下图1、图2所示。

图片1.png

1

图片2.png

2

由图2可知,圆形钢柱与钢梁的连接节点需要设置外加劲环,即箭头指向的位置。外加劲环对于一般的施工队而言加工困难,而方形钢柱的加劲板均为方形,加工简单。因此,综合设计、施工考虑,机坪钢柱采用方形钢柱较好。


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