关于工业厂房结构设计中楼面活荷载取值及荷载组合的探讨_pdf

2O04年第2期 武汉轻工 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 关于工业厂房结构设计中楼面活荷载取值 及荷载组合的探讨 范 强 摘 要 本文通过某 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 的设计实践，并结合相关规范．列举出工业厂房楼面活荷栽的取 值的推导过程，阐述了在类似的工业厂房楼面活荷栽的取值及组合中应注意的问题。 关键词 等效均布活荷栽 使用阶段 安装检修阶段 荷栽组合 在工业厂房的结构设计中，工业设备荷 载较大，荷载作用形式复杂，偶然荷载出现几 率较大，因此楼面活荷载的准确取值，以及对 荷载组合的合理选择，对结构设计的安全性， 合理性，经济性都起着非常关键的作用。 1 计算与取值的原则 在竖向荷载作用下进行结构分析时，一 般应按下列两种楼面荷载情况分别进行计 算，并取较大内力值： 1)使用阶段：按楼面设备和物料实际作 用的局部荷载和无设备区的操作荷载进行计 算。 2)安装、检修阶段：按楼面设备最不利 布置的安装、检修荷载进行计算。在这种荷 载情况下，根据所计算构件及构件所处结构 条件的不同，楼面活荷载的取值也应不同。 例如对于计算不同跨度的板，不同跨度的梁， 以及计算柱，基础时，楼面活荷载的取值都不 同。 2 实例 2．1 工程概况 工程名称：四川新吉鸿制浆楼 结构条件：厂房结构层共3层，标高分别 为6．60 m，13．20 m，29．O0 m，纵向方向总 长42 m，共有8列柱，柱距6．0 m；横向方向 总长 15 m，柱跨7．50 m，共2跨。工艺专 业提资给出标高13．20 m平面的最大件洗鼓 的尺寸及荷重如图一所示： 维普资讯 http://www.cqvip.com 1111 新建图章 武汉轻工设计 2004年第2期 砰 坑木 f 0 t 0 ； } { l U 门 ； ； i 775 l 1 5OO I 1500 l 775 ■ - - 图一 设备平面尺寸及荷载布置图 根据工艺专业经验，枕木尺寸可取为 200 mm×300 mm(宽×高)。 2．2 具体分析 现对l3．20 m平面的偻面活荷载取值及 荷载组合作在不同阶段进行分析。 2，2．1 使用阶段： 楼面上设备和物料按正常生产运行情况 取实际作用处的局部荷载，无设备区的楼面 活荷载取4．0 KN／m2。 2．2．2 安装、检修阶段： 2．2．2．i 计算饭时的楼面活荷较按下 列过程进行换算(板跨1．50 rn)。 根据QBJIO一88《制浆造纸厂没汁规范 (条文说明)》5 1．7—1，考虑设备的动力系数 1．2，相邻板跨的卸荷作E}j和最不利情况几率 降低系数0．8．临时荷载发全降低系数0，9每 块枕木所承受的设备荷载为： Q：55×1，2×0．8×0．9=47．52 设备重125o0Kg 枕木作用于楼面的荷载(按线荷载考 虑)： q：47．52／3=15．84 KN／m 根据 GB5009—2001《建筑结构荷载规 范》附录B楼面等效活荷载的确定方法 B．0． 4单向板上局部荷载(包括集中荷载)的均布 活荷载qe可按下式计算： qe=8Mrnax／bl2 l——板的跨度，该例中l可取1．5m。 lJ——板上荷载的有效分布宽度。 M一 简支单向板的绝对最大弯矩， 按设备的最不利布置确定。 根据工艺布置的实际情况，可考虑三台 洗鼓同时作用于楼面的最不利布置： 1)当设备长边垂直于板跨方向布置时， 在图二情况下可求得绝对最大弯矩： Mrnax：l2，35 ·m 根据GB5009—2001 B．0．4 B，0．5，求得： 维普资讯 http://www.cqvip.com 1111 新建图章 2004年第2期 武汉轻工设计 27 b=6c， =3700帆 因此， qe =8 X 12．35／(3．7 X 1．5 )=11．87 KN／m 另考虑人和轻便工具 的操作荷载 2 KN／m2 ，求得均布荷载： qe=14 KN／m 2)当设备长边平行于板跨方向布置时， 在图三情况下可求得绝对最大弯矩： JlI彳J7t =4．23 KN·m 求得： b=1500mm 因此， qe =8 X 4．23／(1．5 X 1．5 )=10．03 ／m 考 虑 人 和轻 便 工 具 的操 作 荷 载 2 KN／m2 ，求得均布荷载： qe=12 KN／m 比较1)、2)两种情况取较大值： q=14 KN／m 为计算板时的楼面活荷截。 2．2．2．2 计算次梁时的楼面活荷载按 下列过程进行换算： 根据QBJ10—88《制浆造纸厂设计规范 (条文说明)》5．1．7—2，设备投影面积： A=4．55 X 3=l3．65 m 设备自重按设备投影面积折算为面荷 载： q=125／12．65=9．22 KⅣ／m 考虑动力系数 1．2，相邻次梁的卸荷作 用和不利情况几率的降低系数0．8，临时荷 载安全降低系数0．9： q=9．22 X0．9X 1．2=9．96 Ⅳ／m 同样根据设备的最不利布置，比较设备 长边平行和垂直于板跨两种布置方式，在图 四情况下可求得最大绝对弯矩： JlI ：67．45 KN·m 梁的绝对最大剪力： Vmax=38．15 V ‘ 图二 设备在楼面上的最不利布置一(计算板时) 15oo I 1500 I 1500 { 1soo } 15oO I 1500 l 15o0 I 1500 I 150o l 1,500 图三 设备在楼面上的最不利布置二(计算板时) 维普资讯 http://www.cqvip.com 1111 新建图章 武汉轻工设计 2004年第2期 6O00 I 60o0 I 6000 I 6000 I 6000 I 6000 I 6000 图四 设备在楼面上最不利布置 (计算次梁时) 根据GB5009—2001 B．0．7取下列两式 f}：较大位： qem=8Mmax／sl qev=2 Vmax／sl 可得 qem：10 KN／m qev=8．5 KN／m 因此取楼面活荷载为10 KN／m 。 2．2．2．3 计算主梁时的楼面活荷载按 下列过程进行换算： 根据 QBJ10—88《制浆造纸厂设计规范 (条文说明)》5 1．7—3， 主梁的等效均布活菏载 qe：10×0．83×0．95=9．9 KN／，n 取 qe=10 KN／m2。 2．2．2．4 汁算柱、基础时的偻面活荷载 可与主梁相同。 2．3 在电算程序中的应用 将以上结论具体应用到 PKPM。TBSA等 电算程序时，即在输入荷载数据时需要输入 以下四组数据： 第一组： 取使F}{工况： 恒荷载：楼面恒荷载和实际生产远行时 在设备和物料所在位置所产生 的荷载。 活荷载：取楼面活荷载4 KN／m 。 第二组： 取安装、检修工况： 恒荷载：楼面恒荷载和设备和物料所在 位置的设备基础的自重(无设备 基础时贝4无)。 活荷载：取计算板时的楼面活荷载 14 KN／m2。 第三组： 取安装、检修工况： 恒荷载：楼面恒荷载、设备和物料所在位 置的设备基础的自重(无设备基 础时则无)。 活荷载：取计算次梁时的楼面活荷载 10 KN／m2。 第四组： 取安装、检修工况： 恒荷载：楼面恒荷载、设备和物料所在位 置的设备基础的臼重(无设备基 础时则无)。 活荷载：取计算主梁、柱、基础时的楼面 活荷载8 KN／m 。 维普资讯 http://www.cqvip.com 1111 新建图章 20o4年第 2期 武汉轻工设计 29 因此： 1)在选择板的控制内力值时。取一和二 两组的较大值； 2)在选择次梁的控制内力值时，取一和 三两组的较大值； 3)在选择主梁、柱、基础的控制内力值 时，取一和四两组的较大值； 2 结论 从目前的工业厂房的结构设计看来，我 们在输入竖向荷载时，有时为了方便结构计 算程序的数据输入，我们没有将使用工况和 安装、检修工况时的恒、活荷载分别取值和组 合，而只输入一种组合。 但是由于安装、检修时对于所计算构件 的不同，楼面活荷载也有不同，因此计算出来 的构件可能会偏于不经济或者危险。例如输 入的是计算楼板时的楼面活荷载，那么主次 梁、柱和基础的内力计算结果可能偏大，结构 设计不经济；但如果输入的是计算柱、基础时 的楼面活荷载，那么板和次梁的内力计算结 黎 零 撰 辞 果可能偏小，结构设计不安全。 因此在工业厂房结构设计中，楼面活荷 载的取值及荷载组合应实际出发，首先区分 出两种工况，使用工况和安装、检修工况。分 析使用工况时，只有一种荷载组合：恒荷载取 楼面恒荷载和实际生产运行时在设备和物料 所在位置所产生的荷载，楼面活荷载取无设 备区的操作活荷载。分析安装、检修工况，此 时应有三种荷载组合：恒荷载取楼面恒荷载、 设备和物料所在位置的设备基础的自重(无 设备基础时则无)，楼面活荷载的取值则根据 设备最大件进行换算，依次取计算板，次梁， 主梁、柱、基础时的三种不同楼面活荷载。这 样计算出的结果才能使结构设计尽可能安 全、经济、合理。 这只是我在工程设计中的一点肤浅看 法，其中如有不妥之处，请各位专家和同行予 以批评指正。也希望将借此篇文章抛砖引 玉，请各位同行就工业厂房的荷载取值、组合 及相关问题给予关注。进行探讨，使我们的设 计不断完善。 笛 雾 (上接第ll页) 另外，有些吊车梁还须设置制动结构，通 常规定是当吊车梁为重级工作制，或吊车梁 跨度12 m，或吊车桁架时，应设置制动结构。 我们常遇到的轻工业厂房的设计，基本上就 不需要制动结构。 8 次结构 一 个轻钢结构厂房的设计中，除了以上 构件外，还有抗风柱、雨蓬、屋面檩条、墙檩、 拉条、水平支撑、系杆等次构件，这些次要构 件的设计基本上都是按照固定的要求和计算 模式进行，本文就不一一叙述了。 维普资讯 http://www.cqvip.com 1111 新建图章 Text23: Text24: Text25: Text26: Text27: Text28: