重型厂房结构设计

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1、第2章中、重型厂房结构设计在冶金，造船，机械制造等行业、有许多重型厂房，它们的显著特点是跨度大、高度大、吨位大。例如冶金工业的转炉车间，装配一个容积的转炉时，共跨度可达30m，多层部分的高度可达80m，整个厂房占地面积达，吊车的起重量可达450t。在机械制造行业，有高度60m，吊车起重量高达1200t的重型厂房。综合分析可靠性，耐久性和经济性表明，这种重型工业厂房最适宜采用全钢结构建造。随着我国钢产量的增加，一些中型厂房也会采用全钢结构或钢屋盖结构。本章内容以重型厂房为主要对象，同时也论及中型厂房结构和一般钢桁架。

2、2.1结构形式和结构布置2.1.1一般说明在房屋建筑学中，已经学习了厂房的类别及平面、剖面和立面建筑设计的基本知识。重型厂房一般取单层刚(框)架结构形式，但也有一部分为多层刚架者。图2—1是典型单层单跨厂房构造简图，其屋顶既可采用钢屋架—大型屋面板结构体系，亦可采用钢屋架—檩条—轻型屋面板结构体系，或横梁—檩条—轻型屋面板结构体系。图2—1单层厂房构造简图1—柱；2—屋架；3—吊车梁；4—天窗架；5—柱间支撑吊车是厂房中常见的起重设备，按照吊车使用的繁重程度(亦即吊车的利用次数和荷载大小)，国家标准《起重机设计规范

3、》(GB3811)将其分为八个工作级别，称为A1—A8。吊车的工作制等级与工作级别的对应关系表2—1工作制等级轻级中级重级特重级工作级别A1—A3A4,A5A6,A7A82.1.1.1柱网布置和计算单元厂房的柱网布置要综合考虑工艺、结构和经济等诸多因素来确定，同时还应注意符合标准化模数的要求。一般地，在跨度不小于30m、高度不小于14m、吊车额定起重量不小于50t时，柱距取12m较为经济；参数较小的厂房取6m柱距较为合适。如果采用轻型围护结构，则取大柱距15m，18m及24m较适宜。位于软弱地基上的重型厂房，应采用

4、较大柱距。在一些工业部门．为了满足工艺要求，厂房亦可呈多跨形式(如图2—2所示)。图2—2柱网布置国家规范要求，在厂房的纵向或横向的尺度较大时，一般应按表2—2在平面布置中设置温度收缩缝，以避免结构中衍生过大的温度应力。超出表中数值时，应考虑温度应力和温度变形影响。双柱温度收缩缝或单柱温度收缩缝原则上皆可采用，不过在地震城区宜布置双柱收缩缝。温度区段长度表（m）表2—2结构情况纵向温度区段（垂直屋架或构架跨度方向）横向温度区段（屋架或构架跨度方向）柱顶为刚接柱顶为铰接采暖房屋和非采暖地区的房屋热车间和采暖地区的非采

5、暖房屋露天结构220180120120100—150125—由于工艺要求或其他原因，有时需要将柱距局部加大。如图2—2中，在纵向轴线B与横向轴线L相交处不设柱子，因而导致轴线K和M之间的柱距增大，这种情形有时形象地称为拔柱。通常在拔柱处设置—构件，如图2—2中的构建T1，上承屋架(或其他屋面结构)，下传柱子，该构件为实腹式时称为托粱，桁架式时称为托架。托梁和托架一般作为简支受弯构件。托粱可采用焊接工字型截面，其截面高度可取其跨度的1／10—1／8，翼缘宽度取截面高度的1／5—1／2．5，箱形托梁双腹板之间的距离可取

6、其截面高度的1／4—1/2,且不宜小于400m。托架高度可取其跨度的1／1()—1／5，节间距可取3m。托梁或托架与屋架的连接有叠接和平接两种，前者构造简单，便于施工，但存在使托梁或托架受扭的缺点；后者可有效地减轻托梁或托架受扭的不利影响，较常用。为了进行结构分析，必须明确横向框架所承担的荷载，通常以计算单元表示。图2—2中阴影部分所示，即为位于轴线j上的两跨框(排)架的计算单元、它的宽度一般是相邻柱距的平均值。对于等柱距且无拔柱的平面布置，显然只需取一个计算单元。否则，应当划分数个计算单元。在柱网布置和剖、立面设

7、计中还涉及到诸多几何参数的相互协调，尤其是吊车外轮廓与屋架下弦下表面之间的净距、吊车大轮的中心线与柱纵向定位轴线之间的净距离b、吊车外轮廓与柱体内表面之间的净距离c等，可参见图2—3取值，图2—3吊车外轮廓线与临近构件的净距要求2.1.1.2横向框架及其截面选择横向框架可呈各种形式(如图2—4)。重型厂房的柱脚通常做成刚接，这不仅可以削减柱段的弯矩绝对值(从而减小柱裁面尺寸)，而且增大横向框架的刚度：横梁与柱子的连接可以是铰接(如图2—4c)，亦可以是刚接(如图2—4a，b)，相应地，称横向框架为铰接框架或刚接框架

8、。对一些刚度要求较高的厂房(如设有双层吊车，装备硬钩吊车等)，尤其是单跨重型厂房，宜采用刚接框架。在多跨时，特别在吊车起重量不很大和采用轻型围护结构时，适宜采用铰接框架(如图2—4c)。图2—4框架形式从耗钢量考虑，重型厂房中的承重柱很少采用等截面实腹式柱，一般采用阶梯形柱。其下段通常取缀条格构式，而上段既可采用实腹式(见图2—5a)，亦可采用格构式。但是当