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1、某重型鋼結構廠房設計與分析：以渤海造船廠100t橋式吊車重型鋼結構廠房為例，介紹關于重型鋼結構廠房的結構典型節(jié)點設計與思路。通過有限元軟件設計與校核。主要結構為格構柱+變截面鋼梁，圍護結構采用輕型的屋面和墻面?！ ￡P鍵詞：重型鋼結構廠房格構柱典型節(jié)點 1.概述 隨著東北老工業(yè)基地的迅速發(fā)展，遼西地區(qū)葫蘆島錦州造船業(yè)迅速發(fā)展，重型鋼結構廠房在各個領域也得到了廣泛的應用，尤其在鋼鐵行業(yè)、冶金行業(yè)等領域應用最廣。鋼結構與混凝土結構相比有其獨特的優(yōu)點，它具有性能好、自重輕、工廠化程度高、建造速度快、勞動強度小
2、、環(huán)保、抗震性能好等特點。由于鋼結構技術越來越成熟，鋼結構設計軟件也越來越先進和人性化，重型鋼結構廠房將會更大的發(fā)展前景?！ ?.工程概況 分段組焊車間為葫蘆島渤海船舶制造有限公司的總裝車間建筑面積20000.00m,跨度（31+28+31）m，各跨內(nèi)設雙層吊車，上層一臺吊車Gn=100/20t,軌頂標高17.870m;下層兩臺吊車Gn=20/5t,，軌頂標高12.530m；結構選型為鋼排架結構。本工程采用格構柱+變截面H型鋼梁，墻面和屋面次結構為冷彎薄壁C型鋼；圍護結構采用現(xiàn)場復合保溫板，即金屬波紋外
3、板+玻璃絲保溫綿+金屬波紋內(nèi)板。建筑剖面如圖1所示。 圖1本工程平均用鋼量為119.9kg/m2；該工程由葫蘆島云頂鋼結構公司承建?！ ?.結構設計與分析 3.1結構設計本結構底部選用雙肢格構柱，吊車梁以上部分為H型柱，梁采用變截面H型鋼梁，梁與柱剛接。重型鋼結構廠房的常規(guī)做法是采用框排架結構，即屋架采用梯形或三角形鋼屋架，鋼屋架與鋼柱鉸接。國家標準圖集06CG04《《鋼結構設計示例-單層工業(yè)廠房》》采用12m柱距，高頻焊接H型鋼檁條，屋面支撐系統(tǒng)均為高頻焊接H型鋼組成屋面剛性體系，但由于用鋼量較大，
4、屋面H型鋼主梁截面過高不經(jīng)濟。而本工程采用了鋼托梁將檁條間距縮小為6m，檁條采用普通C型檁條有效地減輕了屋面重量，屋面鋼梁采用輕型門式剛架中常用的鍥形梁單元，該結構制作簡單，安裝方便，經(jīng)濟效益較好。重型鋼結構廠房的設計關鍵主要是結構圖的穩(wěn)定性控制，在本工程中柱間支撐和屋面水平支撐均采用剛性支撐來加強整個結構的穩(wěn)定性；在主剛架計算中嚴格控制吊車梁節(jié)點處和檐口處的水平位移，使其均在1/1250以內(nèi)?！ ”竟こ逃捎诓捎缅浶瘟簡卧?，該單元只在CECS102：2002《門式剛架輕型房屋鋼結構技術規(guī)程》中有規(guī)定，而在
5、GB50017-2003《鋼結構設計規(guī)范》中將其等效成等截面H型單元來計算，所以本工程為了保證結構可靠安全在主剛架計算中分兩個過程：首先鋼柱和鋼梁全部套用GB50017-2003來計算，調(diào)整柱梁至滿足要求；其次鋼柱選用GB50017-2003、鋼梁選用CECS102：2002來計算，調(diào)整柱梁至滿足要求。同時滿足以上兩種計算方法，使結構更加安全、可靠、合理。 3.2結構分析3.2.1結構布置本工程由于吊車噸位比較大，吊車在運行中容易引起較大的廠房振動，因此整個廠房的整體穩(wěn)定是設計中的關鍵。屋面支撐采用角鋼
6、支撐，并且通長設置縱向屋蓋支撐，與橫向支撐一起組成封閉體系，使廠房整體剛度得到加強；廠房在屋檐、屋脊、轉(zhuǎn)折處以及相應位置通長設置剛性系桿，屋面支撐、系桿布置平面如圖2所示。本工程根據(jù)工藝要求柱距采用12m，共長240m；分別在端跨、4和5軸、7和8軸之間設置柱間支撐，使水平力能有效地傳至基礎，其中在端跨只設上柱支撐，以利于吊車梁的溫度應力釋放。A、B、C軸柱間支撐、系桿布置立面如圖3所示?！ ?.2.2設計依據(jù)依據(jù)國家有關建筑結構設計規(guī)范，本工程抗震設防烈度為6度，設計基本地震加速度值為0.05g，地震分
7、組為第一組[2]；建筑場地類別為Ⅱ類。主要設計荷載[3-40]為：屋面活荷載為0.40kN/m2；屋面恒荷載為0.30kN/m2（屋面采用輕型彩鋼板） 風荷載為0.60kN/m2（按50年一遇設計）；吊車荷載選用大連起重機有限公司吊車?！ 『奢d組合按規(guī)范確定?！ ≈鹘Y構鋼柱、鋼梁材料為Q345-B鋼；吊車梁材料為Q345-C鋼?！ ?.2.3計算結果本工程采用中國建筑科學研究院的PKPM中的STPJ重型鋼結構設計軟件進行建模、內(nèi)力計算和分析，并用上海同濟大學的3D3S鋼結構設計軟件校核，按現(xiàn)行規(guī)范GB5
8、0017-2003設計。柱梁應力比控制在0.7-0.8。圖5為主要節(jié)點吊車水平荷載位移和地震位移，其中上面數(shù)據(jù)為吊車水平荷載位移，下面數(shù)據(jù)為地震位移，其結構變形均滿足相關規(guī)范變形限值要求?！ D2圖3 4典型節(jié)點構造 4.1柱腳設計本設計中，柱腳按剛接設計，采用分離式中型靴梁柱腳和平板式柱腳。首先根據(jù)基礎混凝土的抗壓強度和柱承受的軸力確定柱底板面積，在本設計中由于設置了靴梁和腹板加勁肋隔板，可以大大減少底板的厚度，底板塑性
