鋼結(jié)構(gòu)廠房框排架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

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1、鋼結(jié)構(gòu)廠房框排架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)　　摘要：本文闡述了鋼結(jié)構(gòu)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的框排架結(jié)構(gòu)，底下是框架結(jié)構(gòu)、上層是排架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過(guò)程。結(jié)合實(shí)例設(shè)計(jì)過(guò)程，采用通過(guò)PKPM中的STAWE整體分析和STS二維排架設(shè)計(jì)二者結(jié)合設(shè)計(jì)，模型接近事實(shí)，整體結(jié)構(gòu)要滿足《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》中多層鋼結(jié)構(gòu)的要求，同時(shí)上層的排架結(jié)構(gòu)也要滿足排架要求?！　￡P(guān)鍵字：鋼結(jié)構(gòu)廠房框排架；STAWE；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)　　中圖分類號(hào)：TU391文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：　　前言　　在工業(yè)廠房設(shè)計(jì)過(guò)程中，很多情況下因?yàn)槭褂每臻g和節(jié)約材料的要求，廠房要求被設(shè)計(jì)成下面是框架結(jié)構(gòu)上面是排架結(jié)構(gòu)或者左邊是框架結(jié)構(gòu)右邊是排架結(jié)構(gòu)的框排架結(jié)構(gòu)。這樣的結(jié)構(gòu)在設(shè)

2、計(jì)過(guò)程中，既要滿足框架結(jié)構(gòu)的要求，排架部分同時(shí)也要滿足排架結(jié)構(gòu)的要求?！　」こ虒?shí)例　　工程概況　　某工程位于鄭州市二七區(qū)，為二層結(jié)構(gòu)，底層層高15米，有15T橋式吊車，位于11米標(biāo)高處，樓面活荷載/M2,二層層高米，距樓面米處設(shè)置5T單梁吊車，屋面采用輕鋼屋面?？缍?1米，兩跨，開間7米，共17個(gè)開間。廠房長(zhǎng)X寬為42米X119米。除此之外，屋面從第2個(gè)開間至第16個(gè)開間還設(shè)置天窗架采光。根據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》鄭州市二七區(qū)抗震設(shè)防烈度為7度，設(shè)計(jì)基本地震加速度值為。房屋抗震設(shè)防類別為丙類。根據(jù)《抗震規(guī)范》第條，房屋高度　　結(jié)構(gòu)選型　　該工程二樓樓面荷載比較大，故采用組合樓板，由此底層

3、采用框架結(jié)構(gòu)，屋面是輕鋼屋面，故二樓無(wú)需采用框架結(jié)構(gòu)，采用排架結(jié)構(gòu)即可，所以我們的廠房結(jié)構(gòu)形式采用下部框架上部排架的結(jié)構(gòu)形式。兩個(gè)方向的跨度差別較大，所以剛度差別也會(huì)比較大，因此框架采用框架-支撐結(jié)構(gòu)。《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》條規(guī)定抗震等級(jí)四級(jí)且高度不大于50m的鋼結(jié)構(gòu)宜采用中心支撐，中心支撐框架宜采用交叉支撐，支撐的軸線宜交匯于梁柱構(gòu)件軸線的交點(diǎn)。房屋總長(zhǎng)119米，總長(zhǎng)大于60米且小于120米，底層框架設(shè)置兩道支撐。支撐均勻布置，布置于第5個(gè)開間和第13個(gè)開間，采用H型鋼支撐。二層排架結(jié)構(gòu)，根據(jù)《抗震規(guī)范》第條，多層鋼結(jié)構(gòu)廠房的支撐布置應(yīng)符合，支撐布置在同一柱間上下貫通。所以在二層排架同

4、樣在第5開間和第13開間設(shè)置支撐，支撐順著底層布置部位設(shè)置。支撐采用L型角鋼。同時(shí)由于天窗架的設(shè)置，為了傳遞天窗架的荷載在第1開間和第17開間同樣設(shè)置屋面水平支撐和豎向支撐?！　≈孛孢x型　　結(jié)構(gòu)跨度21米，跨度較大，開間7米，底層層高15米，荷載又比較大，若采用焊接“工”字型鋼，很難滿足長(zhǎng)細(xì)比要求，現(xiàn)采用焊接“十”字鋼柱。二層層高米，屋面采用輕鋼屋面，荷載比較小，而且受力方面為一個(gè)方向，故采用焊接“工”字鋼。　　模型計(jì)算　　框排架結(jié)構(gòu)既要滿足框架結(jié)構(gòu)的計(jì)算結(jié)果，排架結(jié)構(gòu)部分同時(shí)還要滿足排架的計(jì)算結(jié)果，因此該建筑的結(jié)構(gòu)模型首先在PKPM鋼結(jié)構(gòu)模塊的框架三維模型與荷載輸入中建立整體模型，

5、屋面板按照實(shí)際的剛度折減成相應(yīng)的屋面厚度輸入模型中，然后用結(jié)構(gòu)模塊中的STAWE整體計(jì)算。在SATWE前處理的特殊構(gòu)件補(bǔ)充定義中，設(shè)置二層的樓面為彈性膜，這樣的模型設(shè)置更接近于事實(shí)。參數(shù)都定義好后，進(jìn)行計(jì)算，整體結(jié)構(gòu)要滿足《抗震規(guī)范》及《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》中的多、高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求。二層的排架結(jié)構(gòu)既要滿足框架的整體位移角要求，同時(shí)也要滿足排架的長(zhǎng)細(xì)比，應(yīng)力比等要求。所以，要另外選取不同的每一品排架用鋼結(jié)構(gòu)模塊中的框排架PK交互輸入與優(yōu)化計(jì)算進(jìn)行排架計(jì)算。在二維排架計(jì)算模型中，底層的梁柱采用規(guī)范是《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》，二層的梁柱采用《門式鋼架設(shè)計(jì)規(guī)范》計(jì)算。得出的結(jié)果底層的焊接“十”字型鋼柱和

6、焊接“工”字型鋼梁按鋼框架要求，二層的焊接“工”字鋼柱和鋼梁按鋼排架要求。根據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》第多、高層鋼結(jié)構(gòu)彈性層間位移角限制1/250，彈塑性層間位移角限值1/50。該項(xiàng)目用PKPM中的SATWE計(jì)算，最大位移角：X方向地震力作用下的樓層最大位移1/404；X雙向地震作用下的樓層最大位移1/403；Y方向地震力作用下的樓層最大位移1/392；Y雙向地震力作用下的樓層最大位移1/392?！　椝苄詫娱g位移角在SATWE中不能直接計(jì)算出來(lái)，多遇地震影響系數(shù)最大值為，罕遇地震影響系數(shù)最大值為，即得罕遇地震與多遇地震的影響系數(shù)比值為，根據(jù)上表能簡(jiǎn)化得出最大的彈塑性層間位移角：X方向的樓

7、層彈塑性最大位移1/65；Y方向的樓層彈塑性最大位移1/63?！　」?jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)　　框架部分經(jīng)過(guò)STAWE整體計(jì)算后，連接STS接口，進(jìn)行全樓節(jié)點(diǎn)連接設(shè)計(jì)。工字形梁與十字形柱剛接連接采用連接類型為：懸臂梁段與鋼柱剛性連接。梁懸臂段與柱應(yīng)采用全焊接連接，梁的現(xiàn)場(chǎng)拼接采用翼緣焊接腹板螺栓連接。梁的拼接節(jié)點(diǎn)STS節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)中會(huì)考慮設(shè)計(jì)。為了材料的節(jié)約，柱截面相對(duì)于跨度較大的框架梁來(lái)說(shuō)，截面翼緣相對(duì)取得較薄，使得懸臂梁與鋼柱焊接連接的計(jì)算結(jié)果通常會(huì)不滿足結(jié)果。