低碳大跨度重型鋼結(jié)構(gòu)廠房屋面結(jié)構(gòu)選型與分析_唐揚(yáng)

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1、制造工程設(shè)計(jì)ManufactureEngineeringDesign【文章編號】1007-9467（2010）06-0027-04低碳大跨度重型鋼結(jié)構(gòu)廠房屋面結(jié)構(gòu)選型與分析■唐揚(yáng)，陳愛國，莫艾艾，汪崖（上海市機(jī)電設(shè)計(jì)研究院有限公司，上海200040）【摘要】利用工業(yè)廠房的屋面應(yīng)用太陽能技術(shù)已經(jīng)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2項(xiàng)目概況利用重型鋼結(jié)構(gòu)廠房屋面建設(shè)太陽能光伏電站，以及該廠房某重型裝備制造基地重型鋼結(jié)構(gòu)廠房地處上海屋面結(jié)構(gòu)的選型與分析，并對工業(yè)建筑、節(jié)能一體化進(jìn)行了初市浦東新區(qū)東南角，位于東海與

2、杭州灣的交匯處。廠步的探討。42房長384m，寬114m，占地面積約4×10m；廠房柱距【關(guān)鍵詞】低碳；重型鋼結(jié)構(gòu)廠房；屋面；結(jié)構(gòu)選型【中圖分類號】TU393.3【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】B12m，跨度36m+42m+36m。屋架下弦最低標(biāo)高為16.20m~27.02m；北跨設(shè)雙層吊車（上層為2臺1低碳型工業(yè)廠房160t/50t吊車，軌高22.5m；下層為2臺75t/20t吊車，裝備制造業(yè)尤其是重裝備制造業(yè)是能耗、污染、軌高18m），中跨設(shè)2臺100t/32t橋式吊車（軌高資源消耗相對較高的產(chǎn)業(yè)，這類企業(yè)廠房跨數(shù)多、跨16m），南跨設(shè)2臺50t

3、/5t橋式吊車（軌高12.30m）。項(xiàng)度大、吊車荷載大，普遍采用輕型彩鋼屋面，結(jié)構(gòu)布目規(guī)劃之初，鑒于建設(shè)地日常風(fēng)力較大、空氣潔凈度置復(fù)雜。在全球節(jié)能減排、低碳經(jīng)濟(jì)的大背景下，重較高、年輻射總量高于市區(qū)，非常有利于太陽能發(fā)裝備制造業(yè)降低能耗、提高資源利用率，以低能耗、電，同時(shí)重型工業(yè)廠房單體建筑面積大、屋頂高、屋低排放、低污染的方式進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)能源高面利用率高，并具有與建筑整體相結(jié)合的展示作用。效利用，充分應(yīng)用清潔能源等，已勢在必行。目前國為充分利用清潔能源，降低重裝備制造業(yè)的能耗，使內(nèi)已出現(xiàn)了應(yīng)用清潔能源的低碳型工業(yè)廠房，如

4、：工重裝備“輕”起來，在重型鋼結(jié)構(gòu)廠房輕型屋頂之上業(yè)建筑規(guī)模利用淺層地?zé)岬募夹g(shù)；太陽能空氣加熱建1MW太陽能光伏電站（見圖1）成為大膽而可行與工業(yè)建筑一體化的太陽墻系統(tǒng)；利用高大廠房屋的規(guī)劃設(shè)想，通過多次論證，最終確定在本聯(lián)合廠房面設(shè)置垂直軸風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)；利用大面積的廠房屋2南跨13000m的屋面上滿鋪太陽能電池板。面建設(shè)太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)等。尤其是與建筑相結(jié)合的節(jié)能一體化建筑，對原有的設(shè)計(jì)理念和設(shè)計(jì)參3風(fēng)荷載分析數(shù)的取用，尋求適合工業(yè)廠房節(jié)能改造的結(jié)構(gòu)形式本廠房為三跨連續(xù)、呈階梯狀結(jié)構(gòu)，對于安裝太提出了嶄新的課題。陽能電池板的屋面

5、，按照現(xiàn)行的建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范，對于工業(yè)廠房如何有效地實(shí)現(xiàn)建筑、節(jié)能一體其風(fēng)載體型系數(shù)可以參照封閉式帶天窗帶坡的雙坡化，如何在現(xiàn)有的設(shè)計(jì)規(guī)范基礎(chǔ)上，尋求經(jīng)濟(jì)、合理屋面考慮（見圖2），但由于屋面安裝太陽能電池板的建筑、結(jié)構(gòu)形式需要進(jìn)行深入研究。本文通過某重型后，氣流經(jīng)過屋面時(shí)產(chǎn)生的風(fēng)吸力和一般屋面有很裝備制造基地項(xiàng)目實(shí)例工程，介紹利用重型鋼結(jié)構(gòu)廠大區(qū)別（電池板與屋面形成20°的夾角，架空房屋面建設(shè)太陽能光伏發(fā)電的結(jié)構(gòu)技術(shù)措施，以及800mm），從國內(nèi)各種形式屋面風(fēng)壓分布的研究可以設(shè)置光伏發(fā)電對鋼結(jié)構(gòu)廠房屋面結(jié)構(gòu)選型的影響。看出，凡是負(fù)壓

6、特別高的部位，總是伴有流動分離現(xiàn)27制造工程設(shè)計(jì)ManufactureEngineeringDesign向跨度相差較大，網(wǎng)架高度由主跨尺寸決定，故此方案不經(jīng)濟(jì)；且網(wǎng)架縱向由于溫度變化產(chǎn)生的附加應(yīng)力較大，釋放或抵抗均較難處理。2）鋼梁方案：由于跨度、荷載較大，梁柱采用剛接，梁端彎距傳至柱，對柱受力極不合理；過大梁端彎矩致使柱截面過大，以至影響吊車布置。3）管桁架方案：管桁架與柱鉸接，柱子受力合圖1重型鋼結(jié)構(gòu)廠房屋頂太陽能光伏電站理；三角形管桁架上弦雙肢管及腹桿形成桁架，能自象出現(xiàn)，特別是在屋檐、屋脊、屋面邊緣和轉(zhuǎn)角等幾行保證穩(wěn)定；而下

7、弦桿通過斜腹桿與上弦連接，其整何外形突變的部位，常產(chǎn)生流動的分離與再附。本工體穩(wěn)定性也得以保證，因而無需設(shè)置縱向支撐，可僅程太陽能電池板屋面是通過轉(zhuǎn)換層來實(shí)現(xiàn)太陽能電在端部沿縱向設(shè)置垂直支撐，傳遞水平力（風(fēng)力和吊池支架與屋面之間的連接，進(jìn)入太陽能板與屋面之車水平剎車力）（見圖3）。間的風(fēng)被墻體阻擋而淤塞在電池板下，對屋面產(chǎn)生了正壓，而對電池板產(chǎn)生了負(fù)壓，與作用在電池板上表面的風(fēng)吸產(chǎn)生了共同作用。本工程屬于臺風(fēng)多發(fā)地區(qū)，風(fēng)引起的強(qiáng)大吸力及其脈動效應(yīng)和因屋面結(jié)構(gòu)的柔性而引起的風(fēng)振等所致屋面結(jié)構(gòu)在風(fēng)荷載作用下的動力效應(yīng)常會使屋面遭受破壞，

8、目前國內(nèi)在這方面的研究成果較為少見，在沒有進(jìn)一步深入研圖3重型鋼結(jié)構(gòu)廠房管桁架施工現(xiàn)場究之前，為慎重起見，屋面風(fēng)荷載設(shè)計(jì)按風(fēng)載的最不屋蓋設(shè)計(jì)選型時(shí)著重對空間管桁架和鋼梁屋蓋利影響考慮，通過對管桁架在最大的吸風(fēng)作用下進(jìn)進(jìn)行了技術(shù)論證（見