浅谈单层重钢厂房结构设计
[摘要] 为控制产品质量,构件工厂生产比例的增加,构件大型化的要求,生产的许多领域需要大跨度、配置大吨位吊车的厂房,基于大量的工程实践本文总结了重钢厂房特点,简单探讨了结构设计中针对这些特点的一些处理方法。
[关键词] 单层厂房 重钢 格构式柱 吊车桁架
一.引言
随着生产的扩大,产品的尺寸越来越大,重量也越来越大,要求生产厂房有很大的空间以及更大起重量的吊车。所以单层重钢厂房应用越来越广泛,特别是在炼钢、压力容器、造船、大型装备制造等领域。
二.结构特点
吊车吨位大,一般设有双层吊车,结构高度和跨度大。
以下是某厂房的建筑剖面:
三.设计要点
一.体系选择
吊车荷载大,结构高度大,普通实腹式柱已经不经济,故一般选择格构式钢柱或格构式钢管混凝土柱。早期有用混凝土格构式柱的,其相对节省钢材,耐久性较好。但由于生产的进步,对施工进度和精度的要求增加,且现在钢结构的防腐防火技术的成熟,除了少数特殊场合,混凝土格构式柱已经很少采用。屋面一般采用钢梁有檩体系、焊接梯形屋架或网架。 网架和梯形屋架适用于屋面管道较多的情况下,因为管道可以布置在网架内部,有效利用网架内部空间,从而抵消厂房高度增加带来的不利方面。如果是单纯的机械加工,则较少采用,因需要从屋面走的管道少,网架内部空间不能得到有效利用,增加了使用维护阶段的费用,且施工焊接工作量大,质量较难控制 ,综合来看不经济。
二.规范选择;
1.主要规范有《钢结构设计规范》《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》《冷弯薄壁型钢结构技术规范 》。
《钢结构设计规范》:适用范围广,主要计算和构造使用的规范。
《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》:构造控制比普通钢结构规范宽松,在附属构件的计算和构造时有限制地使用;
《冷弯薄壁型钢结构技术规范 》:附属檩条等构件计算时可用,总体使用较少,作为上述两本规范的补充。
三.荷载
恒荷载、活荷载、风荷载、雪荷载的取值与一般建筑无区别,按工程的实际情况取值
需要注意的是雪荷载在高低跨处的积雪分布系数,以及恒载需包括吊车梁自重。
吊车荷载:是此类建筑中的关键荷载,由吊车的工程参数确定。根据影响线,计算加到刚架上的最不利荷载。
工艺荷载:需要与业主和工艺专业核实确定。一般来讲,由于有吊车,主要的工艺管道都置于吊车梁的下方,故屋面的吊挂荷载不会很大,而下柱会有较大的吊挂荷载。
其他荷载:可能有些小的设备会固定在柱上,需要根据实际情况做适当的的考虑。
四.基础及柱脚节点
一般柱底弯矩大,是基础和柱脚的控制因素,相对轴力较小。常用的基础型式有:
1.独立基础:主要应用于地基土很好的情况,要抵抗极大的柱底弯矩,基础截面一般都很大,相应配筋也较大。
2.桩基础:可以有效减少基础的面积,并有利于控制基础的沉降,但相对于独立基础,造价较高。
与基础一样,钢柱柱脚也需要抵抗极大的弯矩。连接的抗弯能力是主要的考虑,常用的柱脚型式有:
(1).插入式:应用得最普遍的柱脚型式,在留好的混凝土杯口中立钢柱,调整好钢柱的各项指标后二次浇筑混凝土。构造简单,节省钢材,受力好。但在浇筑混凝土后,钢柱不能校正,对基础沉降和施工精度要求很高。
(2).外包式:钢柱外侧焊栓钉,在基础上预留插筋,然后钢柱就位,绑扎外包部分的箍筋,浇筑混凝土。受力明确,当外包部分的纵向钢筋较大较密时,钢柱就位有一定的难度。
(3).外露式:构造简单,用于钢柱截面较小,柱底弯矩也较小的部位。具体到重钢厂房,用于附属构件柱的柱脚。
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