淺析煉鋼工業(yè)廠房屋面設(shè)計(jì)

1、淺析煉鋼工業(yè)廠房屋面設(shè)計(jì)摘要：在轉(zhuǎn)爐煉鋼廠房的構(gòu)造設(shè)計(jì)體系中，屋面系統(tǒng)是較為重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，其平安度在廠房構(gòu)造中是較低的，極易出現(xiàn)事故，因此屋面系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理與否顯得尤為重要。關(guān)鍵詞：屋架支撐檁條工業(yè)廠房1概況本文結(jié)合某鋼鐵45t轉(zhuǎn)爐煉鋼工程，淺談煉鋼工業(yè)廠房屋蓋設(shè)計(jì)的思路及特點(diǎn)。1.1煉鋼廠房的特點(diǎn)煉鋼工程廠房有幾個(gè)特點(diǎn)：廠房吊車多為重級(jí)工作制的大噸位吊車；屋面積灰荷載較大；屋面管道荷載復(fù)雜,且荷載較大；部分屋面系統(tǒng)與高層框架連接處屋架上設(shè)置了鋼平臺(tái)；吊車梁軌面標(biāo)高較高，使得屋面檐口標(biāo)高較高，因此屋面風(fēng)載較大。以上各種特點(diǎn)使煉鋼車間屋面系統(tǒng)受力較為復(fù)雜。1.2某鋼鐵公司煉鋼工程廠房簡(jiǎn)介某鋼鐵公

2、司轉(zhuǎn)爐煉鋼工程煉鋼車間，由出坯跨AB、澆鑄跨B、鋼水接收跨D、轉(zhuǎn)爐跨DE、加料跨EF所組成。出坯跨AB跨度30，軌面標(biāo)高為10.000。2構(gòu)造方案的選定屋架構(gòu)造體系有無檁及有檁兩種方案。有檁體系特點(diǎn)為構(gòu)件重量輕、用料盛運(yùn)輸安裝較輕便但其屋蓋構(gòu)件數(shù)量較多、構(gòu)造較為復(fù)雜、屋蓋的橫向整體剛度較差。本工程采用有檁屋蓋。2.1屋架形式確實(shí)定屋架形式的選擇與屋面坡度、天窗形式、與柱子的連接方式、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)以及運(yùn)輸和施工等因素有關(guān)。本工程屋面坡度為1/10，天窗為橫向天窗，采用單坡梯形鋼屋架。2.2檁條形式確實(shí)定檁條宜優(yōu)先采用實(shí)腹構(gòu)件，檁距及跨度較大時(shí)也可以采用空腹式或格構(gòu)式構(gòu)件。檁條一般設(shè)計(jì)成單跨簡(jiǎn)支構(gòu)件，

3、實(shí)腹式檁條也可以設(shè)計(jì)成連續(xù)構(gòu)件。本工程跨度為6米，屋面維護(hù)采用壓型鋼板，故采用實(shí)腹式檁條，構(gòu)造簡(jiǎn)單，制作方便，油漆、維護(hù)方便。3構(gòu)造方案的設(shè)計(jì)要點(diǎn)和計(jì)算方法3.1支撐的布置支撐的布置必須根據(jù)廠房的柱網(wǎng)布置、廠房的跨度和高度、屋面材料、屋蓋構(gòu)造形式、屋架間距、吊車起重量及其工作制、有無懸掛起重運(yùn)輸設(shè)備或其它振動(dòng)設(shè)備、地震設(shè)防烈度等詳細(xì)情況綜合考慮。3.1.1屋架橫向支撐本工程軸長(zhǎng)36米，軸長(zhǎng)60米，且設(shè)有檢修吊車電葫蘆，故除在構(gòu)造單元的兩端設(shè)橫向支撐外，還應(yīng)在設(shè)有檢修吊車電葫蘆的兩側(cè)跨間設(shè)橫向支撐。軸長(zhǎng)126米的這個(gè)構(gòu)造單元內(nèi)除將橫向支撐設(shè)置在兩端外，還應(yīng)在中部增設(shè)一道橫向支撐。3.1.2屋架縱

4、向支撐屋架縱向支撐應(yīng)設(shè)在傳遞排架橫梁支座反力的平面內(nèi)，與橫向支撐組成封閉型的支撐框架，以增強(qiáng)廠房骨架的空間剛度。本工程跨，跨，跨，跨兩端均設(shè)置一道縱向支撐。3.1.3屋架垂直支撐及系桿由于本工程在屋架端部設(shè)有托架，可兼作垂直支撐。根據(jù)屋架垂直支撐布置原那么，因?yàn)槲菁芸缍刃∮?0米，所以僅需在跨度中央設(shè)置一道垂直支撐。為保證溫度區(qū)段內(nèi)所有屋架受壓弦桿在安裝和使用階段的穩(wěn)定或減少受拉弦桿的長(zhǎng)細(xì)比，應(yīng)在廠房?jī)啥宋菁軝M向支撐桁架節(jié)點(diǎn)間沿縱向設(shè)置通長(zhǎng)的程度系桿。3.1.4支撐桿件的設(shè)計(jì)支撐桿件一般按長(zhǎng)細(xì)比選擇截面，壓桿的容許長(zhǎng)細(xì)比為200，有重級(jí)工作制吊車的廠房拉桿的容許長(zhǎng)細(xì)比為350，其余情況拉桿的容

5、許長(zhǎng)細(xì)比為400。穿插斜桿和柔性系桿按拉桿考慮，非穿插斜桿和橫桿以及剛性系桿按壓桿考慮。當(dāng)支撐桁架跨度較大、風(fēng)載較大或承受地震力以及做彈性支承時(shí)，尚應(yīng)計(jì)算其內(nèi)力。3.2檁條的設(shè)計(jì)本工程檁條間距為1.5米左右。在選用檁條斷面時(shí)，應(yīng)考慮天溝的高度，使檁條高大于或等于天溝高，這樣，不需要采取什么構(gòu)造措施，排水就很通暢。檁條一般垂直于屋頂坡面放置，此時(shí)，檁條承受雙向彎曲其豎向荷載的坡向分力，在計(jì)算檁條時(shí)應(yīng)完全計(jì)入。檁條下的隅撐垂直于程度面，給檁條提供雙向支承，根據(jù)檁條的受力簡(jiǎn)圖，分別計(jì)算出x，y，按以下三個(gè)方面進(jìn)展截面的校核。3.2.1強(qiáng)度計(jì)算3.2.2整體穩(wěn)定3.3屋架的設(shè)計(jì)屋架的形式在按工藝和建筑

6、要求初步選取后，尚應(yīng)綜合考慮天窗、檁條、屋蓋支撐、荷載情況以及和柱的連接等因素。本工程荷載較大，跨度較大，取屋架端部高度為2米。3.3.1計(jì)算原那么本工程弦桿采用軋制型鋼，其在桁架平面內(nèi)的桿件截面高度與幾何長(zhǎng)度之比大于1/10，故應(yīng)考慮屋架變位后節(jié)點(diǎn)剛性所產(chǎn)生的次應(yīng)力，可將弦桿的計(jì)算應(yīng)力乘1.15的系數(shù)來考慮節(jié)點(diǎn)次彎矩的影響。屋架中所有桿件的軸線都在同一平面內(nèi)，并且各桿件的軸線在節(jié)點(diǎn)處交于同一點(diǎn)。作用在屋架上的懸掛吊車的豎向荷載不考慮動(dòng)力系數(shù)，其產(chǎn)生的程度荷載計(jì)算屋架時(shí)不予考慮。3.3.2屋架計(jì)算的荷載組合屋架計(jì)算的荷載組合與屋架同柱的連接方式有關(guān)。與柱鉸接的屋架在荷載設(shè)計(jì)值作用下，按以下情況

7、計(jì)算桿件內(nèi)力組合：a全跨荷載設(shè)計(jì)值：永久荷載+屋面活荷載或雪荷載+積灰荷載+懸掛吊車荷載。b半跨荷載設(shè)計(jì)值：全跨永久荷載+半跨屋面活荷載或雪荷載+半跨積灰荷載+懸掛吊車荷載。柱頂程度力與上二項(xiàng)進(jìn)展組合。與柱剛接的屋架在荷載設(shè)計(jì)值作用下，除按上列情況計(jì)算桿件內(nèi)力外，還應(yīng)考慮作用于屋架端部的程度力。端彎矩可用一對(duì)力偶H=/h0來代替，它與程度力的組合分成如下三組：a左端為-1ax和-H，右端為-2和-H；b左端為+1ax和+H，右端為+2和+H；一端為ax，另一端為+。3.3.3屋架的內(nèi)力計(jì)算略3.3.4桿件的計(jì)算長(zhǎng)度和容許長(zhǎng)細(xì)比略3.3.5桿件的截面形式確實(shí)定本工程受壓弦桿的平面外和平面內(nèi)的計(jì)算

8、長(zhǎng)度相等，采用長(zhǎng)邊相連的不等邊角鋼。受拉弦桿本宜采用短邊相連的不等邊角鋼或等邊角鋼，以重量最輕為原那么。支座受壓斜桿采用長(zhǎng)邊相的不等邊角鋼或等邊角鋼，以重量最輕為原那么。連接垂直支撐的桿件宜采用等邊角鋼組成的十字形截面。其它腹桿一般采用等邊角鋼組成的T形截面。4節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)原那么和計(jì)算本部分僅對(duì)屋架端節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)進(jìn)展討論。屋架與柱的連接有鉸接和剛接兩種方式，下面就這兩種支承節(jié)點(diǎn)方式分別討論。4.1屋架的鉸接支承方式支座節(jié)點(diǎn)處應(yīng)對(duì)稱設(shè)置加勁板，加勁板的厚度取等于或略小于節(jié)點(diǎn)板厚度，加勁板厚度中心線應(yīng)于各桿件合力重合。支座節(jié)點(diǎn)的計(jì)算，包括底板面積及厚度、節(jié)點(diǎn)板與加勁板的豎焊縫以及加勁板、加勁板的程度焊縫三個(gè)部分。4.1.1底板面積及厚度4.1.2加勁肋與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫計(jì)算加勁肋的厚度取等于或略小于節(jié)點(diǎn)板厚度。通常假定一個(gè)加勁肋傳遞支座反力的1/44.1.3屋架支座節(jié)點(diǎn)板和垂直加勁肋與支座底板連接的程度焊縫計(jì)算屋架支座節(jié)點(diǎn)板和垂直加勁肋與支座底板連接的程度焊縫，一般采用角焊縫4.2屋架的剛接支承方式在全鋼構(gòu)造的房屋中，屋架與柱的連接有時(shí)設(shè)計(jì)成剛性連接；此時(shí)支座節(jié)點(diǎn)不僅承受屋架的豎向支座反力，還要承受屋架作為框架橫梁的彎矩和程度力。為使節(jié)點(diǎn)板不至過大