環(huán)境衛(wèi)生工程中的網架結構應用

[摘 要] 針對天津市潘樓設計的垃圾中轉站網架壓縮車間屋蓋，對比傳統(tǒng)的鋼桁平面架和新的空間網架支撐系統(tǒng)，分析網架的桿件、結構，以及網架合理結構尺度，同時選擇不同方法計算平面鋼桁架結構、網架結構，計算結果發(fā)現(xiàn)網架結構設計具有受力合理、造型美觀、節(jié)省鋼材的優(yōu)勢。

[關 鍵 詞] 車間；結構；設計

隨著城市衛(wèi)生環(huán)境管理的加強，干預環(huán)境衛(wèi)生工程的工藝生產技術不斷完善，生產車間也不斷擴大，這對建筑結構也有了更高要求。在建筑藝術設計中，垃圾場建設不僅需要符合現(xiàn)代建筑風格，同時也需要進行室內空間和跨度的改善，這需要更加先進的生產工藝來滿足。

本文是針對天津市建立的潘樓垃圾中轉站車間進行分析，該壓縮車間就是主廠房的中轉站，根據(jù)實際工藝需求，在廠房的一層是轉運垃圾區(qū)，二層屬于卸料區(qū)。垃圾裝卸料車是從室外引橋向二層樓面的，該車間可以容8輛載重車一同卸料，它需要室內回轉場地大，室內凈高要高，該工程結構是使用鋼筋混凝土建設的二層框排架結構，二層空間平面外圍尺寸是36m×28.8m。

一、 廠房屋蓋結構體系選擇

與傳統(tǒng)的平面鋼桁結構相比，網架結構比較經濟，網架結構是一種空間結構，它是利用電算優(yōu)化進行材料應力的設計，可以充分選擇空間剛度，使整個屋蓋空間能夠得到充分利用，而且也能達到節(jié)省材料的效果，但是需要進行機械加工。鋼桁架屬于平面結構體系，是用上下弦垂直水平作為支撐，有時還需要托架構成縱橫平面桿系，與網架用料相比要多，而且無法充分發(fā)揮材料的應力，優(yōu)勢就是加工比較方，同樣是使用復合彩色壓型鋼板的輕屋蓋，關于兩者用鋼量比較見下表。在相同屋面載荷中，網架結構體系可以節(jié)省5%。

二、確定網架結構形式和尺度

根據(jù)建筑物平面尺寸、支撐、屋面構造、荷載大小、安裝方法、材料供應、制作方法、形狀等綜合因素進行網架結構選型。從用量的材料進行分析，如果平面與正方形接近，使用斜放四角椎網架比較經濟，其次就是將兩向正交網架、四角錐網架正放和斜放。如果是矩形平面，將四角錐網架、兩向正交網架斜放比較經濟。如果荷載、跨度都是比較大，使用三向網架剛度比較大且經濟。本次研究選擇的四角錐網架正放。

網架高度的選擇需要注意上下弦桿大小內力，網架高度會給桿件內力大小造成影響，同時也會給腹桿經濟性造成影響，選擇網架高度時要充分利用腹桿受力作用。使用螺栓球節(jié)點在網架節(jié)點中，需要保證網架的合理高度，這樣可以有效減小弦桿上下內力，縮小腹桿和弦桿之間的內力差距。如果網架平面是正方形時，可以縮小網架的搞垮比，如果是接近長方形，可以增加網架搞垮比，這樣可以突出單向梁的作用。

三、網架結構計算和桿件設計

本文分析的網架是四角錐螺栓球節(jié)點正放，分析到可變荷載、永久荷載屋面的作用，加上工藝要求需要提高下先荷載；利用網架外荷載結構的靜力等效原則，將該范圍內的所有荷載集中到該節(jié)點上。分析內力不進行節(jié)點剛度的計算，將節(jié)點當作是鉸接，只有桿件承受軸向力，沒有支座豎向相對位移情況，使用建筑學中網架結構計算方法進行計算。

桿件界面使用經常使用的鋼管，個別使用角鋼。圓鋼管具有截面封閉、各向同性、回轉半徑大、管壁薄等優(yōu)勢，承受壓力和扭曲度比較強。另外，將鋼管端部是封閉的，內部具有抗銹蝕性能，表面不容易積水和積灰，具有很好的抗腐蝕性功能。這種鋼管在空心球焊接節(jié)點、螺栓球節(jié)點中使用比較多。關于截面相同面積構件，可以使用薄壁截面，這樣可以增加構件回轉半徑。在設計截面節(jié)點時，可以根據(jù)荷載組合確定內力值，按照短期效應進行位移計算，同時得出擾度。在桿件工程設計中使用圓鋼管（直徑×壁厚）Φ48mm×5mm，Φ89mm×4mm，高強螺栓M20mm，螺栓球Φ100mm。

在潘樓垃圾壓縮車間設計中，使用網架結構遠遠優(yōu)于傳統(tǒng)平面桁架結構進行屋蓋支撐，而且能夠在很大程度上增加環(huán)境衛(wèi)生工程車間和廠房跨度，具有很大優(yōu)勢。而且選擇網架結構可以有效滿足布置規(guī)模更大的工藝流程和大型設備，可以充分利用車間的室內空間和面積，為環(huán)境衛(wèi)生工程項目建設提供空間條件。但是網架結構對于機械加工要求比較高，從而會增加一定的制造費，所以，在設計網架中要合理設計廠房網架結構。

參考文獻：

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[作者簡介]

申國芳（1973—），山東省煙臺市人，助理工程師，煙臺市萊山區(qū)市容環(huán)境管理處收費科科員，研究方向為環(huán)衛(wèi)管理。

[作者單位]山東省煙臺市萊山區(qū)市容環(huán)境管理處

（編輯：劉莉琴）