帶天車鋼結(jié)構(gòu)單層車間設(shè)計

包月欽 程愛軍 朱 賓

摘要本文探討了帶天車鋼結(jié)構(gòu)單層車間的組成、傳力荷載及設(shè)計內(nèi)容;重點是帶天車鋼結(jié)構(gòu)單層車間設(shè)計的排架結(jié)構(gòu)、柱網(wǎng)布置和變形縫設(shè)置。

關(guān)鍵詞鋼結(jié)構(gòu) 單層車間 設(shè)計

中圖分類號:TU27文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A

1 鋼結(jié)構(gòu)單層車間的承重結(jié)構(gòu)

1.1排架結(jié)構(gòu)

裝配式單層車間的主要承重結(jié)構(gòu)是屋架或屋面梁、柱和基礎(chǔ)。當(dāng)屋架與柱頂為鉸接,柱與基礎(chǔ)頂面為剛接時,這樣組成的結(jié)構(gòu)叫排架。排架結(jié)構(gòu)按其所用材料分鋼筋混凝土排架結(jié)構(gòu)、鋼屋架和鋼筋混凝土柱組成的排架結(jié)構(gòu)、磚墻或磚垛代替鋼筋混凝土柱的磚排架結(jié)構(gòu)。隨著生產(chǎn)工藝及使用要求的不同,排架結(jié)構(gòu)可設(shè)計成等高或不等高、單跨或多跨的各種形式。

1.2鋼架結(jié)構(gòu)

鋼架結(jié)構(gòu)也稱框架結(jié)構(gòu),鋼架結(jié)構(gòu)也是由橫梁、柱和基礎(chǔ)所組成。 常用有鋼筋混凝土門式鋼架和鋼框架結(jié)構(gòu)。鋼架結(jié)構(gòu)又分為鋼筋混凝土門式鋼架和鋼框架結(jié)構(gòu)。鋼筋混凝土門式剛架的基本特點是柱和屋架(橫梁)合并為同一個構(gòu)件,柱與基礎(chǔ)的連接為鉸接或鋼接。門式鋼架種類很多,目前在單層車間中用得較多的是兩鉸和三鉸兩種形式。同樣,門式鋼架也可用于多跨車間。鋼框架結(jié)構(gòu)的屋架、柱、吊車梁等主要構(gòu)件均采用鋼結(jié)構(gòu)。車間鋼柱的上柱升高至屋架上弦,屋架的上下弦均與上柱相連接,使屋架與柱形成剛接,以提高車間的橫向剛度。

2鋼結(jié)構(gòu)單層車間排架結(jié)構(gòu)的組成及傳力荷載

2.1鋼結(jié)構(gòu)單層車間排架結(jié)構(gòu)的組成

鋼結(jié)構(gòu)單層車間排架結(jié)構(gòu)通常由橫向平面排架和縱向平面排架及支撐系統(tǒng)連成一個整體的空間結(jié)構(gòu)體系,由下列構(gòu)件組成,如圖1所示。

2.2傳力荷載

傳力載荷分為三種:永久荷載、可變荷載和偶然荷載。永久荷載永久荷載是長期作用在車間結(jié)構(gòu)上的不變荷載(恒荷載),如各種結(jié)構(gòu)構(gòu)件、圍護(hù)結(jié)構(gòu)以及設(shè)備的自重等?？勺兒奢d是作用在車間結(jié)構(gòu)上的活荷載,主要有:(1)雪荷載,以基本雪壓所算得的在車間各屋面上的積雪重量。(2)風(fēng)荷載,以基本風(fēng)壓所算得的在車間各部分表面上的風(fēng)壓(吸)力。(3)天車荷載,天車起吊重物在車間內(nèi)運行時的移動集中荷載包括吊車豎向荷載和吊車水平荷載。(4)積灰荷載,大量排灰的車間及其鄰近建筑,應(yīng)考慮積灰荷載。(5)施工荷載,車間在施工或檢修時的荷載。偶然荷載是指作用在單層車間結(jié)構(gòu)上所有荷載按其作用方向可分為豎向荷載、橫向水平荷載以及縱向水平荷載三種。荷載的傳遞,特別是水平荷載的傳遞,實際上很復(fù)雜的,而不是簡單的直接傳遞,為了清楚起見,再把上面分析的荷載傳遞路線綜合成圖表來表達(dá)。在一般的單層車間中,橫向排架是主要承重結(jié)構(gòu),而屋架、吊車梁、柱和基礎(chǔ)是車間中的主要承重構(gòu)件。

3 鋼結(jié)構(gòu)單層車間結(jié)構(gòu)設(shè)計

鋼結(jié)構(gòu)單層車間結(jié)構(gòu)設(shè)計是根據(jù)建筑設(shè)計資料,以及堅固適用、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理的原則進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計。鋼結(jié)構(gòu)單層車間結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要內(nèi)容有:(1)確定結(jié)構(gòu)方案,進(jìn)行結(jié)構(gòu)布置;(2)確定主要承重構(gòu)件;(3)進(jìn)行排架內(nèi)力分析與組合;(4)排架柱設(shè)計;(5)確定主要構(gòu)件之間的連接構(gòu)造。

3.1柱網(wǎng)布置

鋼結(jié)構(gòu)單層車間承重柱的縱向和橫向定位軸線在平面上形成的有規(guī)律的網(wǎng)格稱為柱網(wǎng)。柱子縱向定位軸線間的距離稱為跨度,橫向定位軸線的距離稱為柱距。確定柱網(wǎng)尺寸時,首先要滿足生產(chǎn)工藝要求,尤其是工藝設(shè)備的布置;其次是根據(jù)建筑材料、結(jié)構(gòu)形式、施工技術(shù)水平、經(jīng)濟(jì)效果,以及提高建筑工業(yè)化程度和建筑處理、擴(kuò)大生產(chǎn)、技術(shù)改造等方面因素來確定;此外,還應(yīng)滿足模數(shù)制的要求。

(1)跨度。鋼結(jié)構(gòu)單層車間的跨度在18m以下時,應(yīng)采用30M數(shù)列(1M=100mm),即9m、12m、15m、18m;在18m以上時,應(yīng)采用擴(kuò)大模數(shù)60M數(shù)列,即24m、30m、36m等。

(2)柱距。鋼結(jié)構(gòu)單層車間的柱距應(yīng)采用擴(kuò)大模數(shù)60M數(shù)列。鋼結(jié)構(gòu)單層車間山墻處的抗風(fēng)柱柱距宜采用擴(kuò)大模數(shù)15M數(shù)列。

3.2 變形縫的設(shè)置

(1)伸縮縫。為減少車間結(jié)構(gòu)的溫度應(yīng)力,可設(shè)置伸縮縫,將車間結(jié)構(gòu)分成若干溫度區(qū)段。伸縮縫的一般做法是從基礎(chǔ)頂面開始將相鄰溫度區(qū)段的上部結(jié)構(gòu)完全分開,在伸縮縫兩側(cè)設(shè)置并列的雙排柱、雙榀屋架,而基礎(chǔ)可做成將雙排柱連在一起的雙杯口基礎(chǔ)。

(2)沉降縫。由于單層車間結(jié)構(gòu)主要是由簡支構(gòu)件裝配而成,因地基發(fā)生不均勻沉降在構(gòu)件中產(chǎn)生的附加內(nèi)力不大,所以在單層車間結(jié)構(gòu)中,除主車間結(jié)構(gòu)與生活間等附屬建筑物相連接處外,很少采用沉降縫。沉降縫應(yīng)將建筑物從基礎(chǔ)到屋頂全部分開,以使縫兩邊發(fā)生不同沉降時不至于相互影響。

(3)防震縫。防震縫是為減輕震害而采取的措施之一。當(dāng)車間平面、立面復(fù)雜,結(jié)構(gòu)高度或剛度相差很大,以及在車間側(cè)邊布置附房,如生活間、變電所、爐子間等時,設(shè)置抗震縫將相鄰部分分開,防震縫的寬度在車間縱橫跨交接處可采用100~150mm,其它情況可采用50~90mm。

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