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《低碳大跨度重型鋼結構廠房屋面結構選型與分析》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在教育資源-天天文庫。
1、萬方數據【文章編號】1007。9467(2010)06-0027-04低碳大跨度重型鋼結構廠房屋面結構選型與分析一唐揚，陳愛國，莫艾艾，汪崖(上海市機電設計研究院有限公司，上海200040)【摘要】利用工業(yè)廠房的屋面應用太陽能技術已經成為工業(yè)建筑節(jié)能的主要發(fā)展方向之一．介紹了某重型裝備制造基地利用重型鋼結構廠房屋面建設太陽能光伏電站，以及該廠房屋面結構的選型與分析，并對工業(yè)建筑、節(jié)能一體化進行了初步的探討．【關鍵詞】低碳；重型鋼結構廠房；屋面；結構選型【中圖分類號lTU393．3【文獻標志碼】B1低碳型工業(yè)廠房裝備制造業(yè)尤其是重裝備制造業(yè)是
2、能耗、污染、資源消耗相對較高的產業(yè)，這類企業(yè)廠房跨數多、跨度大、吊車荷載大，普遍采用輕型彩鋼屋面，結構布置復雜。在全球節(jié)能減排、低碳經濟的大背景下，重裝備制造業(yè)降低能耗、提高資源利用率，以低能耗、低排放、低污染的方式進行工業(yè)化生產，實現能源高效利用，充分應用清潔能源等，已勢在必行。目前國內已出現了應用清潔能源的低碳型工業(yè)廠房，如：工業(yè)建筑規(guī)模利用淺層地熱的技術；太陽能空氣加熱與工業(yè)建筑一體化的太陽墻系統(tǒng)；利用高大廠房屋面設置垂直軸風力發(fā)電系統(tǒng)；利用大面積的廠房屋面建設太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)等。尤其是與建筑相結合的節(jié)能一體化建筑，對原有的設計理念
3、和設計參數的取用，尋求適合工業(yè)廠房節(jié)能改造的結構形式提出了嶄新的課題。對于工業(yè)廠房如何有效地實現建筑、節(jié)能一體化，如何在現有的設計規(guī)范基礎上，尋求經濟、合理的建筑、結構形式需要進行深入研究。本娥某重型裝備制造基地項目實例工程，介紹利用重型鋼結構廠房屋面建設太陽能光伏發(fā)電的結構技術措施，以及設置光伏發(fā)電對鋼結構廠房屋面結構選型的影響。制造工程設計I■塒‘‘如批他Ef晦艇c嘶ikIi薩l2項目概況某重型裝備制造基地重型鋼結構廠房地處上海市浦東新區(qū)東南角，位于東海與杭州灣的交匯處。廠房長384m，寬l14m，占地面積約4x104m2．廠房柱距12
4、m，跨度36m+42m+36m。屋架下弦最低標高為16．20m-27．02m；北跨設雙層吊車(上層為2臺160t／50t吊車，軌高22．5m；下層為2臺75t／20t吊車，軌高18m)，中跨設2臺lOOt／32t橋式吊車(軌高16m)，南跨設2臺50t／5t橋式吊車(軌高12．30m)。項目規(guī)劃之初，鑒于建設地日常風力較大、空氣潔凈度較高、年輻射總量高于市區(qū)，非常有利于太陽能發(fā)電，同時重型工業(yè)廠房單體建筑面積大、屋頂高、屋面利用率高，并具有與建筑整體相結合的展示作用。為充分利用清潔能源，降低重裝備制造業(yè)的能耗，使重裝備“輕’，起來，在重型鋼
5、結構廠房輕型屋頂之上建1MW太陽能光伏電站(見圖1)成為大膽而可行的規(guī)劃設想，通過多次論證，最終確定在本聯合廠房南跨130001112的屋面上滿鋪太陽能電池板。3風荷載分析本廠房為三跨連續(xù)、呈階梯狀結構，對于安裝太陽能電池板的屋面，按照現行的建筑結構荷載規(guī)范，其風載體型系數可以參照封閉式帶天窗帶坡的雙坡屋面考慮(見圖2)，但由于屋面安裝太陽能電池板后，氣流經過屋面時產生的風吸力和一般屋面有很大區(qū)別(電池板與屋面形成200的夾角，架空800ram)，從國內各種形式屋面風壓分布的研究可以看出，凡是負壓特別高的部位，總是伴有流動分離現27萬方數據
6、制造工程設計M田qklu弛EM婦e^鳴￡kli■t圖1重型鋼結構廠房屋頂太陽能光伏電站象出現，特別是在屋檐、屋脊、屋面邊緣和轉角等幾何外形突變的部位，常產生流動的分離與再附。本工程太陽能電池板屋面是通過轉換層來實現太陽能電池支架與屋面之間的連接，進入太陽能板與屋面之間的風被墻體阻擋而淤塞在電池板下，對屋面產生了正壓，而對電池板產生了負壓，與作用在電池板上表面的風吸產生了共同作用。本工程屬于臺風多發(fā)地區(qū)，風引起的強大吸力及其脈動效應和因屋面結構的柔性而引起的風振等所致屋面結構在風荷載作用下的動力效應常會使屋面遭受破壞，目前國內在這方面的研究成
7、果較為少見，在沒有進一步深入研究之前，為慎重起見，屋面風荷載設計按風載的最不利影響考慮，通過對管桁架在最大的吸風作用下進行受力計算，結果顯示桿件內力未發(fā)生變化(拉壓桿性質的變化)，結構處于安全狀態(tài)。圖2荷載規(guī)范規(guī)定的風荷載體型系數4屋面結構選型分析重型鋼結構廠房屋蓋通常采用桁架(配合大型屋面板)或網架形式，近年通過探討論證，實腹鋼梁輕質屋面結構在重型廠房中應用的案例逐漸增多。然而根據本工程的具體特點：廠房的屋面呈階梯狀，由于增加太陽能發(fā)電電池板，屋面荷載比通常輕型屋蓋約增加lkN／m2。對于屋面結構的選型，有三種方案可供選擇——網架、實腹鋼
8、梁、管桁架。1)網架方案：能夠較好的承受豎向荷載，但縱橫28向跨度相差較大，網架高度由主跨尺寸決定，故此方案不經濟；且網架縱向由于溫度變化產生的附加應力較大，釋放或抵抗均較難處理
