關(guān)于工業(yè)廠房重型鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)分析

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1、關(guān)于工業(yè)廠房重型鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)分析武漢佰思特建筑設(shè)計(jì)咨詢有限公司430000摘要：由于經(jīng)濟(jì)不斷地迅速發(fā)展，重型鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房的應(yīng)用范圍日益廣泛起來。筆者基于從事過的工業(yè)廠房工程重型鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工程項(xiàng)目，對(duì)工業(yè)廠房鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)理念進(jìn)行了分析、也就結(jié)構(gòu)形式及其特征進(jìn)行了探討，對(duì)典型節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)處理方法進(jìn)行了分析，以供同類型工業(yè)廠房的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行參考與借鑒。關(guān)鍵詞：工業(yè)廠房；重型鋼結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)1、工程案例某工業(yè)廠房的總建筑面積為2.3萬(wàn)平方米，K:為320米，寬為72米，抗震設(shè)防烈度是7度。廠房?jī)?nèi)主鋼架是三跨24米的鋼結(jié)構(gòu)框架

2、，其柱間距是6米，屋面壓型彩鋼板的重量也合適，廠房的墻體是砌體墻，外面涂刷涂料。廠房的兩側(cè)邊跨進(jìn)行兩臺(tái)16t吊車的設(shè)置，中間跨的一端進(jìn)行125t吊車的設(shè)置，另外是進(jìn)行兩臺(tái)63t吊車的設(shè)置，中間位置進(jìn)行兩層吊車的設(shè)置，上層是為125t吊車走行，下層是供63t吊車走行。2、工業(yè)廠房重型鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.1結(jié)構(gòu)類型及其受力特點(diǎn)對(duì)重型鋼結(jié)構(gòu)廠房進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，需要整體考慮結(jié)構(gòu)剛度及穩(wěn)定可靠性，這一點(diǎn)對(duì)于實(shí)現(xiàn)功能要求及安全性異有非常重要的作用。木工程設(shè)計(jì)理念是利用鋼結(jié)構(gòu)框架及其支撐系統(tǒng)，確保廠房重型鋼結(jié)構(gòu)橫向及縱向的一個(gè)整體

3、剛度及穩(wěn)定性。鋼結(jié)構(gòu)框架的邊列柱及中列柱的形式，分別是實(shí)腹工字型柱和格構(gòu)柱，利用高強(qiáng)螺栓及插入式柱腳等部件，從而實(shí)現(xiàn)變截面楔形屋面梁及鋼柱和鋼柱與基礎(chǔ)之間的剛性連接。對(duì)鋼構(gòu)件進(jìn)行多次組合，可以使之形成次超靜定結(jié)構(gòu)，確保廠房結(jié)構(gòu)的剛度及橫向方面的穩(wěn)定可靠性符合設(shè)計(jì)要求。?體而言，支撐系統(tǒng)分為兩個(gè)方面，分別是屋面水平支撐和柱間支撐，與工業(yè)廠房的縱向及橫向角鋼水平支撐共同形成一個(gè)封閉的系統(tǒng)體系，使得各個(gè)結(jié)構(gòu)單元之間協(xié)同作業(yè)，并且促進(jìn)廠房整體剛度的提升。柱間進(jìn)行型鋼支撐的設(shè)置，和屋面水平支撐結(jié)合在一起形成空間穩(wěn)定體系，確

4、保鋼結(jié)構(gòu)的縱向剛度及穩(wěn)定可靠性符合設(shè)計(jì)要求。2.2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)2.2.1布置力案上文中提到，本工程工業(yè)廠房在一些區(qū)域進(jìn)行雙層吊車的設(shè)置，.其上層是125t吊車，下層是63t的吊車。如果這種情況下選擇二階格構(gòu)鋼柱的形式，則鋼柱的下層肩梁一方面需要承擔(dān)來自上部的恒載、活載以及風(fēng)荷載，另一方面還要承擔(dān)來自于上層125t吊車動(dòng)荷載產(chǎn)生的作用力。其中，肩梁處產(chǎn)生的受力情況非常復(fù)雜，比較容易產(chǎn)生疲勞破壞的現(xiàn)象，所以必須針對(duì)此處鋼柱及肩梁的傳力途徑進(jìn)行簡(jiǎn)化。對(duì)此處鋼柱復(fù)雜的受力情況進(jìn)行綜合考慮后，決定選擇格構(gòu)柱和分離柱進(jìn)行結(jié)合

5、，兩者相互結(jié)合形成一種新的布置方案。其中，格構(gòu)柱肢負(fù)責(zé)屋面荷載、風(fēng)荷載以及由上下部吊車走行引發(fā)的動(dòng)荷載，由格構(gòu)柱和分離柱分別負(fù)責(zé)吊車豎向荷載。分離柱肢和格構(gòu)柱二者是由水平工字柱進(jìn)行連接的，通過格構(gòu)柱肢上的水平連接件及分離柱肢間產(chǎn)生的縱向交叉支撐，從而使得分離柱肢起到穩(wěn)定框架平面的重要作用。因?yàn)榈踯嚵哼x擇的是突緣式支座。能夠根據(jù)軸心受壓構(gòu)件對(duì)分離柱肢結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算和分析，經(jīng)過復(fù)雜的數(shù)據(jù)計(jì)算和分析，得出框架平面內(nèi)外的分離柱計(jì)算長(zhǎng)度是水平連接件間距和分離柱肢高度的0.7倍。2.2.2變截面屋面梁工程在進(jìn)行廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)吋，

6、選擇楔形屋面梁的形式，但是因?yàn)閴盒筒输撐菝娴暮奢d不人，而II跨度特別小，因此選擇楔形實(shí)腹梁。具體的外形和屋面梁內(nèi)力包絡(luò)圖是一致的，廠房鋼結(jié)構(gòu)受力更加合理。這種變截面屋面梁的設(shè)計(jì)方案和常規(guī)鋼屋架、網(wǎng)架的結(jié)構(gòu)相比較，單位面積用鋼量大體上是相等的，然而蘇外形更加簡(jiǎn)潔明快，加工制造起來比較簡(jiǎn)便，具有一定的經(jīng)濟(jì)性。具體而言，變截面屋面梁的設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)包括以下幾個(gè)方面：（1）結(jié)構(gòu)計(jì)算，因?yàn)槲菝媪菏谴嬖谝欢ㄆ露鹊淖兘孛媪?，既要承?dān)彎矩，又要承擔(dān)軸力，因此設(shè)計(jì)吋要綜合考慮軸力產(chǎn)生的不利因素。然而，現(xiàn)行的相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范中沒冇給出具體

7、的楔形梁計(jì)算公式，所以需要參考其他鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行復(fù)核。（2）需要重視的是，結(jié)構(gòu)工程造價(jià)和抗震性能以及二者之間的關(guān)系。重型工業(yè)廠房進(jìn)行抗震方面的設(shè)計(jì)是非常冇必要的，抗震設(shè)計(jì)中對(duì)板件寬厚比進(jìn)行選擇是確保其延展性的重要數(shù)據(jù)，會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)用鋼量產(chǎn)生重要影響。按照設(shè)計(jì)規(guī)范要求，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)盡可能選擇縱向加勁肋的方案，盡可能地減少梁柱相交節(jié)點(diǎn)周邊塑性耗能區(qū)域構(gòu)件腹板寬厚比，從而達(dá)到塑性區(qū)域抗震性能及要求，盡可能防止出現(xiàn)簡(jiǎn)單增人腹板厚度而產(chǎn)生的資源浪費(fèi)。塑性耗能區(qū)域之外的梁，可以根據(jù)現(xiàn)行的設(shè)計(jì)規(guī)范與彈性環(huán)節(jié)板件寬厚比限制進(jìn)行管

8、理和控制。（3）鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件和混凝土構(gòu)件相比而言更加單薄，尤其需要重視鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的構(gòu)件側(cè)向的穩(wěn)定問題，因此可以選擇在梁柱翼緣進(jìn)行角鋼隅撐等構(gòu)造對(duì)策的設(shè)置，確保鋼梁柱結(jié)構(gòu)的側(cè)向穩(wěn)定性。角鋼隅撐實(shí)際上一端是和屋面梁下翼緣進(jìn)行連接，另外和檁條進(jìn)行連接，最終連接成三角形穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。除此之外，因?yàn)榱褐唤狱c(diǎn)周邊梁柱翼緣內(nèi)力非常大，因此要著重加密此次隅撐，避免出現(xiàn)梁柱翼緣側(cè)向失穩(wěn)的現(xiàn)象