【精品】專業(yè)論文文獻 試述單層門式鋼架結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計

1、試述單層門式鋼架結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計試述單層門式鋼架結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計 摘要：隨著我國經(jīng)濟建設(shè)的不斷發(fā)展，為滿足生產(chǎn)的需要，門式鋼架結(jié)構(gòu)在單層工業(yè)廠房中得以廣泛應(yīng)用。因門式鋼架結(jié)構(gòu)具有適用范圍廣，成本低，質(zhì)量輕等特點，越來越受到廠房建設(shè)者的青睞。 關(guān)鍵詞：單層門式鋼架結(jié)構(gòu)；工業(yè)廠房；結(jié)構(gòu)設(shè)計 中圖分類號： tu318 文獻標識碼： a 因門式鋼架結(jié)構(gòu)具有適用范圍廣，成本低，質(zhì)量輕等特點，在在單層工業(yè)廠房中得以廣泛應(yīng)用。要加強對該類結(jié)構(gòu)的研究分析，充分運用到實踐中，從而創(chuàng)造更大的經(jīng)濟效益。本文通過對實踐研究，對單層門式鋼架結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計作出了具體的分析。 1 單層輕型門式剛架結(jié)構(gòu)設(shè)計 (

2、 1) 一般來說，門式剛架結(jié)構(gòu)構(gòu)件強度較弱、彎折性較小，整個結(jié)構(gòu)剛性較低，因此要針對其上述特點做好運輸和安裝過程中的防護措施，以保證構(gòu)件不受外力影響發(fā)生形變。 ( 2) 要做好支撐結(jié)構(gòu)整體布局和規(guī)劃，做好墻體、屋頂與面板之間的對接處理，提高整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。 ( 3) 結(jié)構(gòu)組成部件大多為薄壁輕質(zhì)材料，要針對其物理特性做好安裝和運輸過程中的防護工作。 ( 4) 由于構(gòu)件為鋼材材質(zhì)，因此要考慮鋼材生銹導致結(jié)構(gòu)構(gòu)件受力下降的問題。 ( 5) 門式剛架的梁柱多采用變截面桿件，梁柱腹板在設(shè)計時考慮利用屈曲后的強度，所以塑性設(shè)計不再適用。 ( 6) 設(shè)計中要合理處理輕型化可能導致的一些問題，例如大風力可能

3、導致屋面荷載過大的問題等。 2 結(jié)構(gòu)布置 2. 1 剛架的建筑尺寸和布置 門式剛架跨度控制在 10 35 m 內(nèi)為宜，如果柱寬度不均等，要向外側(cè)對齊。其高度要視室內(nèi)高度來合理調(diào)整，一般不高于 9 m、不低于 4. 5 m。門式剛架之間的距離也要根據(jù)鋼架跨度、負荷大小來合理確定，通常有三種距離可選擇： 即 6 m、7. 5 m、9 m?？v向溫度區(qū)段小于 300 m，橫向溫度區(qū)段小于 150 m( 如果有其他特殊要求時，可適當調(diào)整大小) 。 2. 2 檁條和墻梁的布置 檁條間距大小要綜合考慮多種因素，例如天窗大小和個數(shù)、屋脊長度、采光度要求、檁條長度和剛度等，沒有特殊要求的情況，通常采用等間距布局

4、，在屋脊處兩側(cè)均勻布置一道，在天溝處布置一道。側(cè)墻墻梁的設(shè)計要根據(jù)窗戶、門和雨搭的設(shè)計要求來綜合權(quán)衡，確保整體功能達到設(shè)計要求。 2. 3 支撐和剛性系桿的布置 ( 1) 在每個溫度區(qū)段內(nèi)都要保證其具有獨立的空間穩(wěn)定性結(jié)構(gòu)。 ( 2) 在進行柱間支撐開間設(shè)計時，要對屋蓋做橫向支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計，以提高整個結(jié)構(gòu)的幾何穩(wěn)定性。 ( 3) 端部支撐一般設(shè)置在溫度區(qū)段端部的第一二個開間位置。柱間支撐之間的距離要根據(jù)房屋縱向受力分布情況來確定，通?？刂圃?30 45 m 范圍內(nèi)，如果配置了吊車，可以最大至 60 m。 ( 4) 如果房屋高度較高時，要采用分層結(jié)構(gòu)的柱間支撐體系； 如果房屋寬度超過 50 m，內(nèi)

5、部要采用支撐結(jié)構(gòu)。 ( 5) 當端部支撐設(shè)在端部第二個開間時，在第一個開間的相應(yīng)位置應(yīng)設(shè)置剛性系桿。 ( 6) 在剛架的轉(zhuǎn)折處，要根據(jù)房屋的長度來設(shè)置剛性系桿，以保證房屋結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。 ( 7) 由支撐斜桿等組成的水平桁架，其直腹桿宜按剛性系桿考慮。 ( 8) 剛性系桿也可以采用檁條材料替代，此時要保證檁條具有良好的受力和剛度性能，如果檁條達不到這方面的性能標準，可以考慮在剛架斜梁間加裝 h 型鋼或者鋼柱來提高其的工作強度。 ( 9) 如果屋內(nèi)設(shè)置了重量超過5 t 的吊車，要采用型鋼材料的柱間支撐設(shè)計； 如果不能使用柱間支撐，則可考慮用縱向剛架來替代。 3 剛架設(shè)計 3. 1 荷載及荷載組合 3

6、. 1. 1 永久荷載 永久荷載是指結(jié)構(gòu)自重和施加在結(jié)構(gòu)上的各種外力之和，如屋面、檁條、支撐、吊頂、墻面構(gòu)件和剛架自重等。 3. 1. 2 可變荷載 可變荷載包括屋面活荷載( 在設(shè)計屋面板和檁條時，要定期檢查其負荷能力變化，其標準值為1 kn) 、屋面結(jié)構(gòu)受力和積塵受力、吊車自重、風力影響等。 3. 1. 3 荷載組合 荷載組合要嚴格按照建筑結(jié)構(gòu)荷載設(shè)計規(guī)范gb500092012中有關(guān)規(guī)定來配置，對門式剛架的設(shè)計，則可參考門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程cecs1022002中的有關(guān)規(guī)定來設(shè)計： ( 1) 屋面均勻荷載與雪荷載不能累加計算，而是取其中最大值。 ( 2) 積灰荷載一般低于雪荷載和屋

7、面均布活荷載，因此不需要對其進行額外考慮。 ( 3) 在施工或檢修集中荷載時，不將房屋構(gòu)件自重產(chǎn)生的荷載考慮在內(nèi)。 ( 4) 多臺吊車的組合應(yīng)符合建筑結(jié)構(gòu)荷載設(shè)計規(guī)范中的規(guī)定。 ( 5) 當需要考慮地震作用時，風荷載不與地震作用同時考慮。 3. 2 剛架內(nèi)力和側(cè)移計算 3. 2. 1 內(nèi)力計算 變截面門式剛架的內(nèi)力計算可采用彈性分析方法來實現(xiàn)，塑性分析方法的使用具有嚴格的限制條件，那就是要求鋼架梁柱都為等截面時才可使用。具體計算方法主要采用桿系單元的有限元法或者稱直接剛度法，結(jié)合計算機軟件來實現(xiàn)。針對地震造成的外力負荷大小，可以采用底部剪力法來計算。通過計算出各種負荷組合的內(nèi)力數(shù)據(jù)后，再確定截

8、面的內(nèi)力大小，一般而言，控制截面 的位置大多分布在柱底、柱頂、柱牛腿連接處等處?？刂平孛娴膬?nèi)力組合主要有： ( 1) 最大軸壓力 nmax和同時出現(xiàn)的 m 及 v 的較大值。 ( 2) 最大彎矩 mmax和同時出現(xiàn)的 n 及 v 的較大值。 ( 3) 最小軸壓力 nmin和相應(yīng)的 m 及 v，出現(xiàn)在永久荷載和風荷載共同作用下，當柱腳鉸接時 m =0。 3. 2. 2 側(cè)移計算 通常采用彈性分析方法來確定變截面門式剛架的柱頂側(cè)移數(shù)據(jù)，取多次計算平均結(jié)果作為標準值。如果最后得到的側(cè)移剛度數(shù)據(jù)不達標時，可采用以下方法進行適當修正： 例如適當擴大截面面積，采用剛接柱腳替代鉸柱腳；把多跨框架中的個別搖擺

9、柱改為上端和梁剛接。 3. 3 剛架結(jié)構(gòu)中的柱和梁設(shè)計 ( 1) 梁柱板件的厚寬比例大小和腹板最大彎曲形變利用率。 ( 2) 測算剛架梁柱構(gòu)件的最大強度極限值。 ( 3) 梁腹板支撐體系的設(shè)計。( 梁腹板安裝位置要選在兩柱之間位置，在翼緣轉(zhuǎn)折處增加橫向受力支撐) 。 ( 4) 測算變截面柱在結(jié)構(gòu)內(nèi)的長度上限值。 ( 5) 測試變截面柱在結(jié)構(gòu)內(nèi)的物理穩(wěn)定性。 ( 6) 變截面柱對整個鋼架結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性影響評估。 ( 7) 斜梁和隅撐的受力大小和負荷強度測算。 待添加的隱藏文字內(nèi)容3( 8) 節(jié)點設(shè)計。 4 附屬結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計 4. 1 壓型鋼板設(shè)計 ( 1) 要結(jié)合建筑用途、功能和使用壽命來確定壓型

10、鋼板材料型號和規(guī)格，在工程實踐中，多采用 q235 b 鋼。 ( 2) 壓型鋼板具有多種截面種類選擇，根據(jù)波高大小將波板分為三類： 低波板、中波板和高波板。波高越高，截面的剛度越大，其負荷能力也就更大。 ( 3) 壓型鋼板的強度和撓度計算方法是，選取單槽口的有效截面按受彎構(gòu)件來綜合計算。主要計算對象包含以下幾方面內(nèi)容： 壓型鋼板腹板應(yīng)力大小、支座處腹板局部突變負荷大小、撓度上下限值測量等。 ( 4) 壓型鋼板規(guī)格和參數(shù)指標還要滿足其他特殊設(shè)計要求。 4. 2 檁條設(shè)計 ( 1) 檁條的截面設(shè)計有兩種選擇： 實腹式和格構(gòu)式。如果檁條跨度小于 8 m，一般采用 實腹式檁條為宜。 ( 2) 檁條采用

11、雙向受彎結(jié)構(gòu)設(shè)計，對其進行受力分析時，要以兩個軸心為中心來開展截面彎矩受力計算。 ( 3) 檁條安裝之前要經(jīng)過剛度檢測、穩(wěn)定性檢測和形變大小檢測，檢測合格后方可安裝使用。 ( 4) 檁條還要達到其他使用標準規(guī)定。 總結(jié) 單層輕型門式剛架由于其工業(yè)化程度較高、質(zhì)量較輕等優(yōu)勢，因此在各領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用，在在鋼架結(jié)構(gòu)廠房的施工中，需要做好安裝前的結(jié)構(gòu)設(shè)計工作，在具體設(shè)計過程中，應(yīng)該根據(jù)各個項目的具體特點進行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計，使設(shè)計安全可靠，經(jīng)濟合理且美觀大方的同時，保證結(jié)構(gòu)設(shè)計的質(zhì)量達到一個最優(yōu)值，使廠房的結(jié)構(gòu)設(shè)計得到優(yōu)化。 參考文獻 1 李天，張哲，劉朝宏 . 門式剛架輕鋼結(jié)構(gòu)平面內(nèi)整體穩(wěn)定分析中的幾個問題 j. 鄭州大