鋼管混凝土廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

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1、連云港某單層鋼管混凝土雙肢格構(gòu)柱鋼結(jié)構(gòu)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)摘要：鋼管混凝土是一種具有承載力高、塑性和韌性好、節(jié)省材料、方便施工等特點(diǎn)的新型組合結(jié)構(gòu)材料，已在工業(yè)和民用建筑等工程屮應(yīng)用多年，収得了較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。本文結(jié)合具體實(shí)例對(duì)鋼管混凝土重型廠房的特點(diǎn)和設(shè)計(jì)要求進(jìn)行解析，以供結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員參考。關(guān)鍵詞：鋼管混凝土雙肢格構(gòu)柱重型廠房鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)冶金工廠和重型機(jī)械工廠的重型工業(yè)廠房，吊車(chē)起重量大，作業(yè)頻繁，因此主要承重骨架全部采用鋼結(jié)構(gòu)。廠房骨架是由柱、梁（或桁架）和支撐等相互聯(lián)系而成的空間體系，具有足夠的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性，以承受

2、來(lái)自屋面、墻面、吊車(chē)等各種豎向及水平荷載，并向基礎(chǔ)傳遞。為了計(jì)算簡(jiǎn)化，廠房結(jié)構(gòu)常采用橫向平面框（排）架和縱向結(jié)構(gòu)兩個(gè)相互獨(dú)立的體系。這種體系由柱子系統(tǒng)、吊車(chē)梁系統(tǒng)、屋蓋系統(tǒng)、封墻系統(tǒng)組成。由柱和屋架組成的橫向平面框架是廠房最基本的承重結(jié)構(gòu)，絕大部分荷載都通過(guò)它傳給基礎(chǔ)。一、工程概況及結(jié)構(gòu)布置1.工程概況本工程為江蘇寶通線業(yè)（集團(tuán)）有限公司礦熱爐、燒結(jié)廠房、生活輔房及配套工程屮的煉鋼車(chē)間，采用全鋼結(jié)構(gòu)。該煉鋼車(chē)間為二跨等高廠房，每跨內(nèi)設(shè)2臺(tái)50tA7重級(jí)工作制軟鉤吊車(chē)，軌面標(biāo)高均為18m,廠房檐口標(biāo)高22.8m,柱距12m

3、o廠房下柱釆用圓管混凝土斜腹桿雙肢格構(gòu)柱，上柱采用實(shí)腹式等截面焊接工字型柱，屋架采用實(shí)腹式變截面焊接工字型梁,屋面梁與鋼柱為固接。在每跨屋脊處沿廠房縱向設(shè)通風(fēng)氣樓。建筑平面尺寸:48.5mx216m,建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限是50年，抗震設(shè)防烈度為7度，設(shè)計(jì)地震加速度0.lg,抗震設(shè)防類(lèi)別為丙類(lèi)，場(chǎng)地類(lèi)別為四類(lèi)，設(shè)計(jì)的基本風(fēng)壓為0.55KN/m2，地面粗糙類(lèi)別為A類(lèi)。結(jié)構(gòu)計(jì)算采用PKPM的鋼結(jié)構(gòu)重型廠房設(shè)計(jì)軟件STPJo2.結(jié)構(gòu)布置廠房立面簡(jiǎn)圖如下：goMms#s^^^^1?八IJ?▲和-■:i?IIII??吐/I（1）柱

4、子系統(tǒng)。廠房下柱采用螺旋焊接管500x10雙肢格構(gòu)柱，邊柱兩肢管的屮心距離1500mm,中柱兩肢管的中心距離為2000mm,斜腹桿均釆用C159x6,除斜腹桿外下柱均灌注C40素混凝土。廠房上柱采用實(shí)腹式焊接工字型柱，邊柱截面H1000X350X12X16,中柱截面H1000X350X14X18,廠房上、下柱的鋼材材質(zhì)均為Q345B。在廠房縱向兩端及設(shè)置下柱支撐的柱間設(shè)置上柱柱間支撐，采用雙片槽鋼“人”型支撐，綴條采用L75X6角鋼；在廠房縱向1/3處設(shè)置下柱柱間支撐，采用雙片圓管交叉支撐，綴條釆用C102x6圓管。在上

5、下柱交接處設(shè)置肩梁，上柱吊車(chē)梁頂面標(biāo)高處設(shè)人孔，中柱肩梁和人孔的節(jié)點(diǎn)見(jiàn)圖1。（2）吊車(chē)梁系統(tǒng)。12m實(shí)腹鋼吊車(chē)梁及其輔助桁架、水平支撐、制動(dòng)板參照標(biāo)準(zhǔn)圖集選用，吊車(chē)梁材質(zhì)采用Q345Co吊車(chē)梁采用突緣式支座，與廠房上柱的連接節(jié)點(diǎn)見(jiàn)圖2o⑦-一&；o1-1(3)屋面系統(tǒng)。根據(jù)屋面梁的受力特點(diǎn)，將屋面梁設(shè)計(jì)成變截面的形式，其截面為H(1000^850^1000)X300X14X16o屋面擦條釆用高頻焊接H型鋼(H400X150X4.5X6),間距不大于3叫通風(fēng)氣樓楝條采用焊接II型鋼(II500X250X8X12)o屋面支撐

6、結(jié)合楝條設(shè)置，其連接節(jié)點(diǎn)見(jiàn)圖3。(4)封墻系統(tǒng)。由于廠房柱距為12m,為了節(jié)省墻面梯條的用鋼量，特在每個(gè)柱距中間設(shè)置一根墻架柱，其截面為H350X300X8X12,材質(zhì)為Q235B。這樣一來(lái)墻面標(biāo)條nJ■按照6m跨度計(jì)算，其截面為C200X70X20X2.5,材質(zhì)為Q345B。二、計(jì)算分析1.廠房柱的長(zhǎng)細(xì)比和廠房柱、梁的寬厚比抗規(guī)規(guī)定，“對(duì)于單層廠房框架柱的長(zhǎng)細(xì)比，軸壓比小于0.2時(shí)不宜大于150；軸壓比大于0.2時(shí)不宜大于120(235/fay)?！本唧w到本例，廠房上下柱的軸壓比均不大于0.2,所以長(zhǎng)細(xì)比可由150控制

7、。根據(jù)計(jì)算結(jié)果，下柱最大長(zhǎng)細(xì)比為121,上柱最大長(zhǎng)細(xì)比為94,均滿足規(guī)范要求。板件的寬厚比，是保證廠房框架延性設(shè)計(jì)的關(guān)鍵指標(biāo)，也是影響單位面積耗鋼量的關(guān)鍵指標(biāo)?？挂?guī)規(guī)定，“對(duì)于輕屋蓋廠房，塑性耗能區(qū)板件寬厚比可根據(jù)其承載力的高低按性能目標(biāo)確定。塑性耗能區(qū)外的板件寬厚比限值，可采用現(xiàn)行《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》彈性設(shè)計(jì)階段的板件寬厚比限值。”，對(duì)于上述規(guī)定如何理解并正確用于計(jì)算，抗規(guī)條文說(shuō)明給出了明確的解釋“當(dāng)構(gòu)件的強(qiáng)度和穩(wěn)定承載力均滿足高承載力一一2倍多遇地震作用下的要求(此Sce+rEh2SE

8、構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》彈性設(shè)計(jì)階段的板件寬厚比限值，即C類(lèi)。對(duì)于II型、工字型截面的軸心受壓構(gòu)件和壓彎構(gòu)件，當(dāng)腹板的高厚比不滿足鋼規(guī)第5.4.2條或5.4.3條的要求時(shí)，可以根據(jù)腹板屈曲后強(qiáng)度的概念，取與翼緣連接處的一部分腹板截面作為有效截面來(lái)計(jì)算構(gòu)件的強(qiáng)度和穩(wěn)定性(計(jì)算構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)時(shí)，仍用全部截面)，以本工程邊上柱為例，腹