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重型钢结构厂房的结构设计研究

编辑:刘家鑫 来源:中国知网 时间:2017-09-14 09:56:10 浏览次数:

随着社会经济的快速发展,我国城镇化建设和工业化建设进程不断加快,各个企业为了满足自身日益扩大的生产经营规模,逐渐开始应用大吨位、大跨度、大柱距的重型钢结构厂房。但是对于这种类型的厂房来说,由于自身的重量比较大,同时对稳定性的要求也较高,因此在设计厂房结构时,需要对各方面因素进行综合考虑,保证厂房结构的稳定性和可靠性能够满足需求。沦文主要结合某一重型钢结构厂房进行深入研究,先容了工程概述;沦述了重型钢结构厂房的结构设计与分析,柱脚设计及墙面和屋面设计;全方位地研究和分析了重型钢结构厂房的结构设计,为设计重型钢结构厂房提供了一定的参考依据。

当前,我国在各个行业和领域中都逐渐开始应用钢结构厂房,其中重型钢结构厂房在冶金行业中应用较为广泛。对于钢结构来说,具有抗震性能好、环保、劳动强度小、建造速度快、工厂化程度高、自重轻等方而的优势,与传统的钢筋混凝土结构相比,无论是在自重,还是在规模、面积等方面都具有明显优势。随着各个行业不断加强对钢结构厂房的应用,其设计技术已经逐渐趋于成熟和完善,再加上对先进科学技术的应用,其设计App的智能化、信息化、人性化程度不断提升,其发展前景广阔。

重型钢结构厂房

2工程概述

    本次作为研究对象的某重型钢结构厂房的面积为4218㎡,总长度为102m,宽为41m,该结构厂房的跨度形式为高低两连跨,其跨度分别为18m,21m,最大高程为19.5m,在低、高跨分别安装1(32t)2(32t,100t)双梁桥式起重机。整体应用的是变截面H+格构柱钢梁,屋面和墙面次结构应用的是冷弯薄壁C型钢,用金属波纹内板+玻璃丝保温棉+金属波纹外板的复合保温板构建围护结构


3结构设计与分析

3.1结构设计

    在该厂房中低跨部分和高跨部分分别应用的是H型阶梯柱、双肢格构柱,采用变截面H型钢梁连接柱结构和梁结构。在常规的重型钢结构厂房中采用的通常是框排架结构,也就是屋架结构采用的三角形或梯形钢屋架,钢柱与钢屋架之问进行铰接。在本次应用的锲形梁单元,是轻型门式刚架中的一种形式,其安装方便、制作简单,且性价比高,经济适用

    在设计重型钢结构厂房的过程中,结构稳定性控制是其设计要点,为了保证整体结构的稳定性,该厂房中的屋面水平支撑和柱问支撑都使用的是刚性支撑;在计算主钢架的过程中,对吊车梁檐口位置和节点位置进行严格控制,适当的进行水平位移,将其控制在1/1250的范围内。

钢结构厂房建筑

    在《门式刚架轻型房屋钢结构技术规范》<CECS 102:2002)中,对锲形梁单元的计算过程进行了明确的规定,但是在《钢结构设计规范》(GB50017-2013)中,其计算等同于截面H型单元,为了有效地保证整体结构的可靠性和安全性,在计算主钢架时,应该同时应用这2个标准,当符合这2个标准时,其稳定性就能够得到有效控制[}>>。首先用《钢结构设计规范》中的要求来计算钢梁和钢柱,如果不符合要求的话则需要进行适当调整;其次按照《钢结构设计规范》要求再次计算钢柱,用《门式刚架轻型房屋钢结构技术规范》中的标准来计算钢梁,并对其进行适当调整,保证钢梁和钢柱都能够满足规范要求[#]


3.2设计原则

    根据国家规定的重型钢结构厂房设计规范要求得出,该厂房的设计基本地震加速度值和抗震设防烈度分别为0.10g,7;建筑场地的类别和地震分组分别是II类和第1组。所设计的风荷载、屋面恒荷载以及屋面活荷载分别是O.SOkN/㎡,0.30 kN/㎡, 0.35 kN/㎡,其中风荷载的设计依据为50年一遇,屋面建设材料应用的是轻型彩钢板。所有荷载的组合都需要根据相关规范要求来确定。在该厂房中主结构中的主梁钢、吊车梁应用的是Q345-B钢。


3.3计算结果

    该厂房在设计中主要依据《钢结构设计规范》(GB50017-2003)的要求,利用STPJ钢结构重型工业钢结构厂房设计App来分析、内力计算和建模,在校核计算结果时应用的主要是3D3S钢结构设计App。得出的结果是需要将柱梁应力比控制在0.850.05的范围内。


3.4结构分析

    吊车在运行的过程中,由于吨位比较大,很容易产生振动,因此在钢结构厂房设计中其整体的稳定性是}一分重要的。用角钢来设置屋面支撑,通过设置纵向通长来支撑起整个屋盖,并与横向支撑结合,共同形成封闭型支撑体系,最大限度地强化厂房的整体刚度;在厂房的相应位置,比如转角处、屋脊、屋檐等位置,设置出通长的刚性系杆。

钢结构厂房结构

4柱脚设计

    在柱脚设计中采用的是刚接,是平板式柱脚和分离式中型靴梁柱脚。首先将柱底板面确定来,其依据主要是柱承受轴力和混凝土的抗压强度,在该厂房中需要设置腹板加劲肋隔板和靴梁,底板的厚度有所减少。当基础面积确定之后,需要适当地提高局部的承压系数。柱脚底板在传递水平反力时多是借助基础混凝土和底板之问的摩擦力完成的,其摩擦系数为0.4。在该厂房中,摩擦力要小于水平反力,因此为了提高摩擦力,就需要将抗剪键焊接在柱底板的下部。


5墙面和屋面设计

    在墙面和屋面所使用的条是Q235-B钢,其规格是C180mx70mx20mx3m。根据屋面和墙面所需要承受的压力计算,条问距设置为1.5m,并将撑杆或双拉条设置在两相邻的条问,这主要是为了提高整体的强度和刚度。在墙面和屋面中应用轻质材料,一般多是复合板,即内板+保温棉+外板,其中内板和外板的材质为镀锌压型钢板,每平方米的质量仅24kg。对于这类复合板材料来说,具有防水、装置、结构等多重功能,并且后期操作安装简单,与传统围护材料相比较来说,其维护费用大大减少

关键字:钢结构厂房 

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