浅议竖向框排架结构优化设计

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1、浅议竖向框排架结构优化设计　　摘要：从设计人员的角度谈及竖向框排架结构设计过程，并指出了设计中应注意事项及相关参数计算，以期指导今后竖向框排架结构设计。关键词：竖向框排架；刚度；抗震缝；优化Abstract:speakingfromthedesigner’spointofviewofverticalframedesignofframestructure,andpointsoutthemattersneedingattentioninthedesignandcalculationofrelevantparameters,inordertoguidethefutureoftheverti

2、calframestructuredesign.Keywords:verticalframe;stiffness;seismicgap;optimization中图分类号：TU375.4文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)1工程简介某一压缩机厂房，跨度30m，柱距6m，厂房长90m，内设有50t桥式起重机，轨顶标高24m，柱顶标高28m，梯形钢屋架9.3m处设有一层检修操作平台，柱网布置如图1，图2所示，围护结构150mm6厚彩钢岩棉板，场地所在地新疆地区抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度0.15g，根据地质报告场地类别Ⅱ类，采用天然地基，基础承载力特征值为22

3、0kPa。图19.300平面布置图图2屋架下弦支撑布置图2结构平面布置的优化及计算模型假定2.1柱网布置无论工业与民用建筑，结构设计均应在满足功能及工艺的条件下，从既定结构特点出发，选择这种结构适合的平面布置，以期达到安全、经济的目的。本工程原来工艺布置图中未设置抗震缝，由于此竖向框排架结构长90m，按照钢筋混凝土结构伸缩缝最大间距要求［2］，结合框架和排架伸缩缝最大间距要求设置抗震缝，后与上游专业协商，在满足功能的前提下设置了抗震缝，见图1。2.2楼层结构平面布置通常框架结构计算模型假定楼面板平面内刚度为无穷大。此工程9.3平面为钢筋混凝土现浇梁、板，可以满足计算模型假定；屋盖宜采

4、用无檩屋盖体系［1］，用预应力大型屋面板较好，但结合新疆地区采购困难等因素，屋面采用150mm厚彩钢岩棉板，为保证屋盖具有足够的水平刚度，设置了屋架下弦横向及纵向支撑，可以满足计算模型假定(见图2)。63设计注意事项3.1荷载楼面恒载根据板厚及建筑面层做法计算后输入到PKPM中，楼面活载根据工艺所提荷载，阴影部分25kN/m2，其余部分为8kN/m2，基本风压新疆为0.60kN/m2，基本雪压新疆为1.0kN/m2。3.2参数选取竖向框排架抗震等级应按照《建筑抗震设计规范》表6.1.2框架的高度分界降低4m采用，本工程28m＞24－4=20m，7度，应按照二级框架设计。3.3楼层结构

5、布置1)板厚选择。根据混凝土结构构造手册结合计算取值。2)顶层排架嵌固楼层应避免开设大洞口，楼板厚度不宜小于150mm。3)压缩机等动力设备应与厂房及平台完全脱开，设备与楼层之间的缝宽，不得小于防震缝的宽度；基础也应脱开。4)在结构单元平面内，框架、柱间支撑等抗侧力构件宜对称布置，避免抗侧力结构的侧向刚度和承载力发生突变(见图2)。5)梁设计注意事项：框架梁宜采用现浇梁，以保证楼面对框架的整体作用，框架梁高度一般按照混凝土结构构造手册结合计算取值。6)6柱设计注意事项：a.设计此类结构时，对于结构的纵向，结构的基本形式为框架结构，按照常规框架计算方法即可实现；而对于结构横向，结构为框

6、架和排架两种结构形式的组合，柱计算长度取值(按照平台与柱刚接)：底层柱为1.0，平台至牛腿处取2.0，牛腿至柱顶取2.0［3］。b.框排架柱设计时，根据柱尺寸大小定位柱与轴线间关系，保证上柱尺寸及上柱与吊车轨道间距离，如图3所示，尺寸为450，此尺寸与吊车样本有关。图3厂房剖面图4计算结果分析1)在用PKPM软件计算梁柱时，应尽量采用TAT或SATWE三维软件。相对平面框排架PK来讲，TAT或SATWE三维软件优点如下：a.计算结果更接近实际受力状态，如地震力或风力是按抗侧移刚度分配，而不是按框架的楼面从属面积，还如从框架柱出挑的梁和从次梁出挑的梁，因次梁的支座(框架梁)发生下沉变形

7、，内力重分布，从框架柱出挑的挑梁配筋将较大。b.快速方便，三维软件整体计算，不必生成单榀框架，再人工归并，可整楼归并。2)一般情况下，PKPM计算结果应满足楼层最小地震剪力系数值，如不满足说明地震力计算过小；还应满足弹性层间位移角限值，如不满足，说明上层刚度相对较弱；楼层承载力突变时，薄弱层抗侧力结构的抗剪承载力不应小于相邻上一楼层的65%，如不满足说明本层刚度相对较弱。3)6顶层排架嵌固楼层应避免开设大洞口，楼板厚度不宜小于150mm。为保证排架嵌固层的