多跨重型鋼結(jié)構(gòu)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計

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摘要：文中以某單層多跨重型鋼結(jié)構(gòu)廠房為工程設(shè)計實例，對排架柱和吊車梁設(shè)計進行了分析。排架柱的設(shè)計可采用牛腿面下方綴條格構(gòu)式的方式，可以滿足設(shè)計要求。吊車梁的設(shè)計應(yīng)滿足高度較大、翼緣稍寬的原則。此外，還應(yīng)設(shè)置縱向加勁肋，增加腹板抗彎能力，以增強吊車梁的整體剛度。

關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu)廠房；排架柱；吊車梁；結(jié)構(gòu)設(shè)計

引言

自改革開放以來，我國鋼鐵生產(chǎn)力不斷提高，促使我國鋼鐵產(chǎn)量穩(wěn)居世界第一［1］。與此同時，相關(guān)政策的調(diào)整，推動了鋼結(jié)構(gòu)在我國的空前發(fā)展［2］。鋼結(jié)構(gòu)以其在工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計中的開間大、重量小、施工效率高和抗震性好等優(yōu)點［3］，迅速取代鋼筋混凝土廠房和磚柱廠房。近現(xiàn)代，大型工業(yè)制造業(yè)的快速壯大已經(jīng)使得鋼結(jié)構(gòu)廠房的需求不僅僅局限于輕型鋼結(jié)構(gòu)廠房，這就要求重型鋼結(jié)構(gòu)廠房生產(chǎn)車間來滿足其生產(chǎn)需求。相比于輕型鋼結(jié)構(gòu)廠房，重型鋼結(jié)構(gòu)廠房具有高度大、柱距大并且內(nèi)部吊車起重量大等優(yōu)點［4］。本文以多跨重型鋼結(jié)構(gòu)廠房為研究對象，進行了相關(guān)結(jié)構(gòu)設(shè)計的研究工作。

1工程概況

本工程為單層多跨鋼結(jié)構(gòu)廠房，跨度為1×14.8m+1×30m+4×27m，柱距為9.0~15.0m，建筑面積為15946m2。屋面采用彩板，墻面采用彩板，基礎(chǔ)采用樁基礎(chǔ)。本工程安全等級為二級，主體結(jié)構(gòu)設(shè)計使用年限為50年。建筑抗震設(shè)防類別為丙類，抗震設(shè)防烈度為七度，設(shè)計基本加速度為0.10g。廠房所在地區(qū)基本風(fēng)壓為0.35kN/m2，地面粗糙度為B類，剛架、檁條、墻梁及維護結(jié)構(gòu)體型系數(shù)按《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》取值。屋面恒載（含檁條自重）為0.3kN/m2，屋面活荷載為0.3kN/m2，屋面雪荷載為0.35kN/m2，檁條活荷載為0.5kN/m2。

2結(jié)構(gòu)設(shè)計

2.1鋼柱設(shè)計分析

對該鋼結(jié)構(gòu)廠房的鋼柱結(jié)構(gòu)進行單元劃分并計算其內(nèi)力，取各工況內(nèi)力最大值，得到鋼柱內(nèi)力。由計算結(jié)果可知，最大軸力出現(xiàn)在單元2和單元5處，最大彎矩出現(xiàn)在單元3處，故上述單元是最危險單元，需要著重考慮。由此本設(shè)計中單元2、單元3和單元5均采用面積較大的綴條格構(gòu)式柱，可見其在多跨重型鋼結(jié)構(gòu)廠房中的合理性。具體分析來看，大重量的起重機對鋼柱造成的彎矩影響已經(jīng)不可忽視，鋼柱成為典型的壓彎構(gòu)件，普通鋼柱并不能滿足設(shè)計要求，故本設(shè)計中牛腿面以下采用綴條格構(gòu)式鋼柱。

2.2吊車梁設(shè)計分析

對該鋼結(jié)構(gòu)廠房某一單跨吊車梁進行彎矩和剪力的計算，并對其他跨進行吊車布置和受力分析，得出不同布置方案下的最危險受力跨吊車梁計算結(jié)果。分析可知，對于該吊車梁宜設(shè)置制動結(jié)構(gòu)，采用制動板和邊梁或相鄰兩跨吊車梁的上翼緣板組成的制動梁。結(jié)合本項目特點，對局部存在不等跨的情況可采用變高度變截面形式設(shè)計，本工程宜選用高度較大、翼緣稍寬的焊接工字型吊車梁。此外，重型鋼結(jié)構(gòu)廠房中大起重跨吊車梁的腹板高厚比很大，容易造成局部失穩(wěn)，故在大起重吊車梁中還應(yīng)設(shè)置縱向加勁肋，增加腹板抗彎能力，以增強鋼梁整體剛度。

3結(jié)論

本文以多跨重型鋼結(jié)構(gòu)廠房為研究對象，進行了相關(guān)設(shè)計研究工作。本文通過對多跨重型鋼結(jié)構(gòu)廠房的設(shè)計研究，發(fā)現(xiàn)：（1）重型鋼結(jié)構(gòu)廠房大起重跨的柱處于壓彎狀態(tài)，柱的設(shè)計采用牛腿面下方綴條格構(gòu)式和牛腿面上方普通鋼柱拼接的方式，可以滿足設(shè)計要求，并且經(jīng)濟環(huán)保方便牛腿節(jié)點的拼接。（2）重型鋼結(jié)構(gòu)廠房大起重跨的吊車梁豎向彎矩、水平彎矩和剪力都比較大，吊車梁的設(shè)計應(yīng)滿足高度較大、翼緣稍寬的原則。此外，還應(yīng)設(shè)置縱向加勁肋，增加腹板抗彎能力，以增強鋼梁整體剛度。（3）重型鋼結(jié)構(gòu)廠房與輕型鋼結(jié)構(gòu)廠房的設(shè)計差異主要集中在吊車梁系統(tǒng)，以及其對柱的受力影響。故在屋面和墻面等方面的結(jié)構(gòu)設(shè)計，采用普通輕型鋼結(jié)構(gòu)廠房設(shè)計準(zhǔn)則即可。

參考文獻

［1］陸平軍.中國鋼鐵行業(yè)的現(xiàn)狀和展望［J］.市場論壇，2019（03）：71-72，79.

［2］羅永峰，曲揚.重型廠房鋼結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計方法研究現(xiàn)狀［C］.第十六屆全國現(xiàn)代結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)研討會論文集，2016（01）：915-920.

［3］趙會蘭.鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計在工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用探討［J］.建材與裝飾，2020（13）：107-108.

［4］高之耀.某重型鋼結(jié)構(gòu)廠房的結(jié)構(gòu)設(shè)計分析和研究［D］.青島：青島理工大學(xué)，2013.

作者：張伏右 單位：福建省冶金工業(yè)設(shè)計院有限公司