文章编号 :100926825 (2010) 0920051202
某钢结构厂房设计
收稿日期 :2009212216
作者简介 :杨明光 (19712 ) ,男 ,工程师 ,上海凯赢达化工设计工程咨询有限公司 ,上海 200062
杨 明 光
摘 要 :通过具体工程实例 ,介绍了钢结构厂房的设计 ,详细地介绍了该厂房的结构布置 ,并进行了结构计算 ,指出对于
长度比较长和跨数较多的厂房 ,只要合理的选择结构布置形式 ,合理的设置伸缩缝 ,是可以很好地满足结构要求的。
关键词 :钢结构 ,厂房 ,设计 ,计算
中图分类号 : TU393 文献标识码 :A
0 引言
在一些沿海、沿江地区 ,由于生产工艺的需要以及建设用地
的允许 ,建造大跨度和大面积的钢结构厂房越来越多 ,而随着我
国钢产量的增加和建筑设计、施工技术的不断进步 ,这种需求得
到满足也变得越来越容易。
1 项目简介
江苏南通某钢结构厂房 ,其主要用途是为造船企业提供零部
件的制造和加工以及拼装一些小吨位的船舶。
该建筑平面尺寸为 324 m(长) ×150 m(宽) ,檐口高度 17. 0 m ,
采用 5 连跨双坡内天沟排水。不考虑保温 ,所以屋面和墙面均采
用单层彩钢板围护。
在建筑的中部设有两扇 10 m (高) ×15 m (宽)的大门 ,在东面ν}轴线的山墙上面有 10 m (高) ×27 m (宽)的大门五扇。
建筑的内部设有工作级别为 A5 的 32 t 桥式吊车和 10 t 的半
门式吊车若干台 ,在建筑的北面设有露天的工作级别为 A5 的 32 t
桥式吊车两台 ,在建筑的西面设有工作级别 A5 的 10 t 半门式吊
车两台 ,如图 1 所示。
桥式吊车的牛腿高度 11. 0 m ,半门式吊车的牛腿高度
7. 0 m。
整个建筑场地比较平整 ,无不良地质 ,持力层土层变化均匀。
2 结构布置
根据《钢结构设计规范》8. 1. 5 条 ,要求在不考虑温度应力的
情况下 ,结构的纵向温度区段长度不大于 220 m ,横向温度区段长
度不大于 120 m ;而该结构的长度是 324 m ,超过允许长度很多 ,
横向宽度 150 m ,同样也超过允许宽度限值 ;另根据《门式刚架轻
型房屋钢结构设计
规程
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》4. 3. 1 条规定 ,如果建筑的纵向长度不大
于 300 m ,建筑的横向宽度不超过 150 m 时 ,可以不设伸缩缝 ;如
果按照《门式刚架轻型房屋钢结构设计规程》的要求 ,可以考虑不
设置伸缩缝 ,而该规程的 1. 0. 2 条对结构的吊车荷载进行了限
制 ,即吊车的额定起吊量不大于 20 t ,而该建筑的吊车起重量为
32 t ,超过了限制值。
结合两本规范的具体要求和当地的气候条件以及当地已建
成的钢结构厂房的成功经验 ,决定在建筑的纵向设置一道伸缩
缝 ,即 324 m ,分成两部分 ;横向不设伸缩缝 ;柱距 9 m ,西面的半
门式吊车利用西山墙的抗风柱支撑。
屋面支撑的布置 :横向支撑按照常规的布置要求在每个伸缩
缝的区间内共设置四道 ,第一道和第四道支撑布置在建筑的两
端 ;中间间隔 4 个~5 个开间设一道 ;纵向支撑设置在刚架柱左右
两边的第一个抗风柱间 ,通长设置 ;设置纵向支撑的目的是考虑
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第 36 卷 第 9 期
2 0 1 0 年 3 月 山 西 建 筑SHANXI ARCHITECTURE
Vol. 36 No. 9
Mar. 2010
到建筑的横向超过伸缩缝的允许限值 ,防止产生横向裂缝。所有
支撑都是采用圆钢制成的柔性支撑。
柱间支撑的布置 :由于该结构有两层吊车梁 ,所以柱间支撑
要分成三段布置 ,第三层 (即最上面的) 支撑的布置位置和间距同
屋面横向支撑对应 ,第二层和第一层布置在靠近每个伸缩单元的
中间 ,即和屋面横向支撑中间位置的两道支撑对应布置。
东面山墙因为需要开设很大的门洞 ,所以不能设置从下到上
的抗风柱 ,而只能够在门洞的上口设抗风桁架后再布置抗风柱。Ξ轴线上的大门需要抽掉一根刚架柱后布置两道桁架 ,一道放置
在柱顶作为屋面钢梁的托架 ,另一道利用吊车梁平面外的支撑桁
架作为墙面柱的下支撑点。
3 结构计算
经过上面的结构布置后 ,结构完全简化为平面形式 ,可以利
用平面结构计算软件对结构进行
分析
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计算。本项目采用 PKPM
系列中的钢结构排架设计程序。
屋面活荷载的取值 :根据《钢结构设计规范》3. 2. 1 条和《门式
刚架轻型房屋钢结构设计规程》3. 2. 2 条的规定 ,可以取 0. 3 kN/ m2。
屋面恒荷载的取值 :屋面采用连续 XZ型檩条支撑单层屋面
彩钢板 ,计算屋面檩条后 ,取 0. 5 kN/ m2 。
吊车荷载的取值 :32 t 吊车可以直接采用 PK程序里面的数
据 ,10 t 半门式吊车的荷载数值采用建设单位推荐的厂家设备数值。
风荷载按照荷载规范要求取值 ;地震荷载根据抗震荷载规范
要求采用。
因为是双层吊车 ,吊车的荷载大 ,于是在二层吊车牛腿下部
采用 2 根 <273 钢管组合而成的格构式组合柱 ,并且在钢管里面
浇筑 C40 的混凝土 ,形成组合格构式钢管混凝土柱。边柱的截面
高度 1 050 ,管壁厚度 11 mm ,中柱截面高度 1 500 ,管壁厚度
8 mm ,露天钢柱的截面高度 1 500 ,管壁厚度 11 mm ;二层吊车牛
腿的上部采用焊接 H 形截面 ,截面尺寸为 H650 ×250 ×8 ×16 ;屋
面钢梁采用变截面焊接 H 形钢梁 ,根据屋面钢梁受力的特点先把
每个跨度内的钢梁分成五段 ,在弯矩和剪力相对小的位置设置拼
接节点 ,钢梁的截面尺寸高度变化从边柱到中柱再到边柱的变化
过程为 H900 ( ×250 ×8 ×10) →450 →750 →750 →450 →850 →
850 →450 →750 →750 →450 →850。
计算简图见图 2。
经过计算得到刚架柱顶的位移在风荷载和吊车荷载单独作
用下的最大位移值分别为 1/ 1 172 和 1/ 2 663 ,皆满足《钢结构设
计规范》的要求。屋面钢梁平面外的计算长度在没有按照《门式
刚架轻型房屋钢结构设计规程》6. 1. 6 条的规定取值时 ,其平面外
的应力比超过允许值 1. 0 很多 ;当按照 6. 1. 6 条的要求设定平面
外的计算长度时 ,平面外的应力比不超过 1. 0 ,满足要求。此时需
要特别注意在绘图纸时每间隔一根檩条必须布置一道檩条隅撑 ,
这样才和计算的假定条件吻合。
牛腿的构造采用肩梁式 ,柱脚结构采用整体式柱脚。
4 结语
本项目的设计综合运用《钢结构设计规范》和《门式刚架轻型
房屋钢结构设计规程》这两本规范各自允许的设计假定 ,特别是
现在许多的钢结构厂房都是采用轻型的屋面结构系统 ,如果屋面
钢梁不按照轻钢结构的假定要求进行设计 ,则会因为屋面钢梁平
面外的稳定要求导致增大钢梁的截面宽度 ,使结构变得很不经济。
该项目于 2008 年 12 月竣工投入生产 ,经过一年的使用 ,没
有发现超出设计允许的异常情况 ,沉降和变形与相邻建筑相比皆
在正常的控制值内。对于长度比较长和跨数较多的厂房 ,只要合
理的选择结构布置形式 ,合理的设置伸缩缝 ,结构是可以很好的
满足工艺要求的。
参考文献 :
[1 ] 许礼 . 浅谈钢结构[J ] . 山西建筑 ,2008 ,34 (2) :96297.
On design for some steel structural workshop
YANG Ming2guang
Abstract : Combining with the project examples , the paper introduces the design of the steel structure workshop , explains the structural layout
of the workshop , calculates the structure , and points out the structure can meet the structure requirement by having reasonable structural lay2
out forms and expansion joints for longer workshops with more spans.
Key words : steel structure , workshop , design , calculation
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2 0 1 0 年 3 月 山 西 建 筑