重型钢结构厂房结构设计浅析

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1、重型钢结构厂房结构设计浅析　　摘要：文章结合某生产车间重钢厂房的设计简单介绍了此类厂房的结构设计特点，从主要荷载、主要结构布置等方面分析了重型钢结构厂房结构设计，提出了重型钢结构厂房结构设计应注意的问题。　　关键词：钢结构；厂房；结构设计　　中图分类号：S611文献标识码：A文章编号：　　　引言　　在工业建筑中，钢结构以其独特的性能被广泛采用，为满足生产需要，跨度大、高度大以及大吨位行车重型钢结构厂房不断涌现。随着钢结构的发展，重型钢结构厂房在工业建筑中的比重越来越大，主要领域用于冶金、机械、船舶等工业建筑。本文结合浙江宁波地区某生产车间的结构设计，重点介绍重型钢结构厂房结

2、构特点及结构设计中一些注意事项和要点，供类似设计中参考。　　　1重型钢结构厂房结构特点　　重型钢结构厂房结构相对于轻型门式剐架结构具有以下特点：　　结构用钢量大。该类厂房柱距、跨度、高度一般较大。且吊车工作级别、荷载较大，因此导致构件超长、超宽、超重现象，用钢量一般超过60kg/m2。由于该类厂房结构构件重量较重，且上部荷载较大，相应基础费用也较高，同时地震反应也较为敏感。　　轴网布置不规则。受工艺条件限制，厂房柱距一般为9~12m，局部柱距由于抽柱，柱距达到24m甚至更大。　　结构整体刚度要求高。因吊车冲击荷载对结构的影响，在结构的纵向及横向应提高结构整体刚度，以减小整体

3、结构的震动。　　节点构造复杂。节点设计应考虑超大、超宽、超重构件的制造、运输、安装的工艺要求，并满足抗震构造措施及刚性假定的规定。　　2结构设计　　结构设计按《钢结构设计规范》、《建筑抗震设计规范》和《建筑结构荷载规范》等相关规范设计。　　2．1主要荷载　　厂房结构所受到的荷载主要有竖向荷载：包括结构自重、吊车竖向荷载、屋面活荷载及走道板活荷载；水平荷载：包括风荷载、厂房积灰荷载，吊车水平荷载、地震荷载等。上述荷载中除一般轻型屋面自重按/m2输入外，其它结构自重由程序自动计算。风荷载按《建筑结构荷载规范》选用风荷载体形系数后，由程序自动布置。屋面活荷载取/m2，屋面积灰荷载

4、在水平投影面，距高炉中心50m内取/m2，距高炉中心50~100m时取kN/m2，走道板活荷载取/m2。基本风压kN/m2。吊车荷载按照厂家提供的数据进行输入。　　2．2主要结构布置　　排架柱为单阶柱，上阶柱采用工字型实腹焊接截面柱。下阶柱除承受上柱荷载外，还需承受吨位较大的吊车荷载，如果采用实腹工字型截面柱．则柱截面会很大，不经济，下柱采用格构式钢管混凝土柱设计方案。充分利用了钢管和混凝土两种材料的力学性能，减少了柱子截面尺寸，且外形美观。肩梁采用单腹壁肩梁。　　2．3屋面斜梁设计　　(1)挠度控制：屋面斜梁挠度限值按《钢结构设计规范》附录A规定，[Vt]　　(2)腹板高

5、厚比控制：当屋面梁轴力相对较小时。可按《钢结构设计规范》(GB50017-XX)款规定，承受静力荷载和间接承受动力荷载的组合粱宜考虑腹板屈曲后强度，并满足第节相关要求。考虑腹板屈曲后强度的屋面斜梁腹板可以设计的较薄，且无需设置中间横向加劲板，但考虑到腹板的焊接变形往往难以得到保证，因此重型钢结构厂房的屋面斜梁腹板厚度不宣设计过薄，一般最小取，且h/t不大于150。　　2．4柱子系统设计　　排架柱以边柱为例。如图1所示。　　钢柱为单阶柱。上柱采用实腹式柱，下柱采用格构式钢管混凝土柱。钢管材料选用Q345B钢，管内用C45混凝土填充，缀条采用空心钢管。浇灌混凝土的孔开在肩梁以下

6、，孔径约200mm，可在工厂开孔，但不宜将孔板割掉，以免杂物掉进管内．待管内混凝土被振捣密实并达设计强度的50％以后，方可焊接孔板。钢管中混凝土应采用压力灌浆法浇筑，为使管内混凝土密实，在肩梁上翼缘板各开有直径为30mm的泄气孔:，灌浆时应振捣密实，直到泄气孔冒浆为止。钢管中的混凝土必须在吊车及墙架系统安装前浇灌，待混凝土强度达到70％以上，方能安装吊车及墙架系统。下柱长，在柱脚处和下柱的中部分别设置了一道横隔(横隔间距不宜大于柱长边的9倍和8m)。　　柱脚采用插入式柱脚。　　肩梁采用单壁式肩梁，腹板高度为1800mm。与钢管相交的加劲做成一块整板，下柱的钢管切口，将加劲板

7、插入钢管的切口内，这样的构造做法使吊车梁传来的竖向荷载有效的传递至下部钢管混凝土柱内，提高了节点的整体受力性能。　　　图1：排架柱　　柱间支撑设计　　为保证厂房的纵向刚度和空间刚度，承受山墙风力、吊车纵向刹车荷载、温度应力和地震作用，沿厂房纵向设置上、下柱间支撑。下柱柱间支撑设两道，原则上应该布置在温度区段中间三分之一处，但是工艺要求，有些位置不能布置柱间支撑，将其位置做适当的调整以满足工艺要求。上柱支撑设四道，上柱支撑除在设有下柱支撑的柱间布置外，在温度区段的两端另设两道。　　2．6吊车梁与柱的连接　　吊车梁下翼