文档介绍：某重型钢结构厂房结构设计
摘要:以某重型钢结构厂房的结构设计为背景,重点介绍了结构布置、横向框架的计算简化、厂房纵向刚度的计算简化和柱的计算,并采用有限元软件进行校核,同时谈谈自己的做法和体会,希望能为类似工程提供参考。
关键词:重型钢结构厂房;结构设计;横向框架;纵向刚度;柱的计算
中图分类号: TU318 文献标识码: A 文章编号:
引言
重型钢厂房具有承载能力较强,整体刚度及抗震性能好,耐热,钢构件便于制作、运输及安装,厂房的建造周期短等优点。近年来,在冶金、机械制造、造船、火力发电、飞机制造等行业普遍应用。这类结构的显著特点是跨度大,高度大,吨位大,有些厂房的跨度可达30m,高度达60m,吊车起重量高达1200t,耗钢量很大。随着我国钢材产量、品种的日益增加,以及综合考虑制造、运输、安装等多种因素,钢结构厂房的应用会更加广泛。
某重型钢结构厂房用于单层船体高跨车间,其建筑总面积约为33690㎡,形状规则,呈长方形,,,车间纵向长度约为231m,横向长度约为144m。该车间为4跨,高度和宽度均一样,跨度为
36m,,配备为30~200t不等的桥式吊车,柱间距均为12m。本工程厂房上部结构采用钢结构,屋面为网架结构,基础形式采用预应力静压管桩基础,取粉细砂层或粉细砂与粉质粘土交互层为桩基持力层。该结构的厂房平面布置图及剖面图分别如图1和图2所示。本工程很有代表性,因为该车间尺寸均为国内少见,为此本文针对此次钢结构设计中的一些特殊之处,谈谈自己的做法和体会,望能为类似工程提供参考。
图1 平面布置图
图2 横向剖面图
(1)设计基本参数
本工程抗震设防类别为丙类,抗震设防烈度为6度,基本地震加速度 ,地震分组第一组,建筑场地类别 III 类,按 6度采取抗震构造措施,建筑场地不考虑地基土液化,地面粗糙程度B类,建筑结构安全等级为二级,建筑结构合理使用年限为50年(屋面15年),/㎡,/㎡,/㎡,吊车选用软钩吊车,工作级别均为A5,荷载组合按规范来确定,钢柱材料采用Q345b和Q235b两种形式。
(2)结构布置
厂房的结构布置要综合考虑工艺、结构、经济和建筑模数标准化的要求。从结构要求方面考虑,为保证厂房的正常使用,使房屋具有足够的横向刚度,本工程将柱布置在同一横向轴线上。同时,以所有柱列的间距均为相等的布置方式(柱间距为12m)。这时厂房横向刚度最大,屋盖和支撑系统布置最为简洁,本工程吊车梁的跨度均为相等,保证结构构件达到最大限度的定型化和标准化。从经济角度考虑,柱的纵向间距的大小对结构重量影响很大。加大柱距,柱的数量及重量减少,但会使布置在柱距间的屋盖结构、吊车梁和托架的重量增加。最适宜的柱距与柱上的荷载及柱高有密切关系。屋面支撑选用角钢支撑,纵向屋盖支撑按照通长设置,为了提供厂房整体刚度,将纵向支撑与横向支撑组成一个封闭体系;厂房在屋檐、屋脊、转折处以及相应位置通长设置刚性系杆。
(3)横向框架的计算简化
本单层厂房框架由柱和屋架组成,各框架之间由屋面板或檩条、托架、屋盖支撑等纵向构件相