淺談某鋼結構廠房的設計

1、<p>　　淺談某鋼結構廠房的設計</p><p>　　【摘要】：通過具體工程實例，介紹了鋼結構廠房的設計，詳細地介紹了該廠房的結構布置，并進行了結構計算，指出對于長度比較長和跨數較多的廠房，只要合理的選擇結構布置形式，合理的設置伸縮縫，是可以很好地滿足結構要求的。 </p><p>　　【關鍵詞】：鋼結構，廠房，設計，計算 </p><p>　　中圖分類

2、號：TU391 文獻標識碼：A 文章編號： </p><p><b>　　0.引言 </b></p><p>　　在一些地區(qū)，由于生產工藝的需要以及建設用地的允許，建造大跨度和大面積的鋼結構廠房越來越多，而隨著我國鋼產量的增加和建筑設計、施工技術的不斷進步，這種需求得到滿足也變得越來越容易。 </p><p><b>　　1.項目簡介

3、 </b></p><p>　　某鋼結構廠房，建筑平面尺寸為324m(長)×150m(寬)，檐口高度17.0m，采用5連跨雙坡內天溝排水。不考慮保溫，所以屋面和墻面均采用單層彩鋼板圍護。 </p><p>　　在建筑的中部設有兩扇10m(高)×15m(寬)的大門，在東面38軸線的山墻上面有10m(高)×27m(寬)的大門五扇。 </p>

4、<p>　　建筑的內部設有工作級別為A5的32t橋式吊車和10t的半門式吊車若干臺，在建筑的北面設有露天的工作級別為A5的32t橋式吊車兩臺，在建筑的西面設有工作級別A5的10t半門式吊車兩臺，如圖1所示。 </p><p>　　圖1廠房吊車布置圈(單位：m) </p><p>　　橋式吊車的牛腿高度11.0m，半門式吊車的牛腿高度7.0m。整個建筑場地比較平整，無不良地質，

5、持力層土層變化均勻。 </p><p><b>　　2.結構布置 </b></p><p>　　根據《鋼結構設計規(guī)范》8.1.5條，要求在不考慮溫度應力的情況下，結構的縱向溫度區(qū)段長度不大于220m，橫向溫度區(qū)段長度不大于120m；而該結構的長度是324m，超過允許長度很多，橫向寬度150m，同樣也超過允許寬度限值；另根據《門式剛架輕型房屋鋼結構設計規(guī)程》4.3.1條

6、規(guī)定，如果建筑的縱向長度不大于300m，建筑的橫向寬度不超過150m時，可以不設伸縮縫；如果按照《門式剛架輕型房屋鋼結構設計規(guī)程》的要求，可以考慮不設置伸縮縫，而該規(guī)程的1.O.2條對結構的吊車荷載進行了限制，即吊車的額定起吊量不大于20t，而該建筑的吊車起重量為32t，超過了限制值。 </p><p>　　結合兩本規(guī)范的具體要求和當地的氣候條件以及當地已建成的鋼結構廠房的成功經驗，決定在建筑的縱向設置一道伸縮縫

7、，即324m，分成兩部分；橫向不設伸縮縫；柱距9m，西面的半門式吊車利用西山墻的抗風柱支撐。 </p><p>　　屋面支撐的布置：橫向支撐按照常規(guī)的布置要求在每個伸縮縫的區(qū)間內共設置四道，第一道和第四道支撐布置在建筑的兩端；中間間隔4個～5個開間設一道；縱向支撐設置在剛架柱左右兩邊的第一個抗風柱間，通長設置；設置縱向支撐的目的是考慮到建筑的橫向超過伸縮縫的允許限值，防止產生橫向裂縫。所有支撐都是采用圓鋼制成的柔

8、性支撐。柱問支撐的布置：由于該結構有兩層吊車梁，所以柱間支撐要分成三段布置，第三層(即最上面的)支撐的布置位置和間距同屋面橫向支撐對應，第二層和第一層布置在靠近每個伸縮單元的中間，即和屋面橫向支撐中間位置的兩道支撐對應布置。 </p><p>　　東面山墻因為需要開設很大的門洞，所以不能設置從下到上的抗風柱，而只能夠在門洞的上口設抗風桁架后再布置抗風柱。A軸線上的大門需要抽掉一根剛架柱后布置兩道桁架，一道放置在柱

9、頂作為屋面鋼梁的托架，另一道利用吊車梁平面外的支撐桁架作為墻面柱的下支撐點。 </p><p><b>　　3.結構計算 </b></p><p>　　經過上面的結構布置后，結構完全簡化為平面形式，可以利用平面結構計算軟件對結構進行分析計算。本項目采用PKPM系列中的鋼結構排架設計程序。 </p><p>　　屋面活荷載的取值：根據《鋼結構設計

10、規(guī)范》3.2.1條和《門式剛架輕型房屋鋼結構設計規(guī)程》3.2.2條的規(guī)定，可以取0.3kN／m2屋面恒荷載的取值：屋面采用連續(xù)XZ型檁條支撐單層屋面彩鋼板，計算屋面檁條后，取0.5kN／m2。 </p><p>　　吊車荷載的取值：32t吊車可以直接采用PK程序里面的數據，10t半門式吊車的荷載數值采用建設單位推薦的廠家設備數值。風荷載按照荷載規(guī)范要求取值；地震荷載根據抗震荷載規(guī)范要求采用。 </p>

11、<p>　　因為是雙層吊車，吊車的荷載大，于是在二層吊車牛腿下部采用2根憶73鋼管組合而成的格構式組合柱，并且在鋼管里面澆筑C40的混凝土，形成組合格構式鋼管混凝土柱。邊柱的截面高度1050，管壁厚度11mm，中柱截面高度1500，管壁厚度8mm，露天鋼柱的截面高度l500，管壁厚度11mm；二層吊車牛腿的上部采用焊接H形截面，截面尺寸為H650×250×8×16；屋面鋼梁采用變截面焊接H形鋼

12、梁，根據屋面鋼梁受力的特點先把每個跨度內的鋼梁分成五段，在彎矩和剪力相對小的位置設置拼接節(jié)點，鋼梁的截面尺寸高度變化從邊柱到中柱再到邊柱的變化過程為H900(×250×8×10)→450→750→750→450→850→850→450→750→750→450→850。 </p><p><b>　　計算簡圖見圖2。 </b></p><p&g

13、t;　　圈2剛架平面計算筒田 </p><p>　　經過計算得到剛架柱頂的位移在風荷載和吊車荷載單獨作用下的最大位移值分別為1／1172和1／2663，皆滿足《鋼結構設計規(guī)范》的要求。屋面鋼梁平面外的計算長度在沒有按照《門式剛架輕型房屋鋼結構設計規(guī)程》6.1.6條的規(guī)定取值時，其平面外的應力比超過允許值1.0很多；當按照6.1.6條的要求設定平面外的計算長度時，平面外的應力比不超過1.0，滿足要求。此時需要特別注

14、意在繪圖紙時每間隔一根檁條必須布置一道檁條隅撐，這樣才和計算的假定條件吻合。牛腿的構造采用肩梁式，柱腳結構采用整體式柱腳。 </p><p><b>　　4.結語 </b></p><p>　　本項目的設計綜合運用《鋼結構設計規(guī)范》和《門式剛架輕型房屋鋼結構設計規(guī)程》這兩本規(guī)范各自允許的設計假定，特別是現(xiàn)在許多的鋼結構廠房都是采用輕型的屋面結構系統(tǒng)，如果屋面鋼梁不按照

15、輕鋼結構的假定要求進行設計，則會因為屋面鋼梁平面外的穩(wěn)定要求導致增大鋼粱的截面寬度，使結構變得很不經濟。 </p><p>　　該項目竣工投入生產，經過使用，沒有發(fā)現(xiàn)超出設計允許的異常情況，沉降和變形與相鄰建筑相比皆在正常的控制值內。對于長度比較長和跨數較多的廠房，只要合理的選擇結構布置形式，合理的設置伸縮縫，結構是可以很好的滿足工藝要求的。 </p><p><b>　　【參考