大跨度超高重型鋼結(jié)構(gòu)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計

1、工程設(shè)計大跨度重型鋼結(jié)構(gòu)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計!福建省建筑輕紡設(shè)計院福州T5/1#摘 要!通過對某重型鋼結(jié)構(gòu)廠房結(jié)構(gòu)形式的比較分析!提出了經(jīng)濟(jì)合理的技術(shù)措施!合理控制了水平荷載下的柱頂位移!重型鋼結(jié)構(gòu)#剛度比#位移控制)($.+(.$*/2!)%3 -* &%/4.%/2%3 7%(,/-30)#*2).#!$,%3, ,!*N602.(6)(!/)($.+(.$!)8+%#(C&#;DA,$9PPF!?A&K+&DK+收稿日期$./0/5 10#靜載和風(fēng)載組合下柱頂位移角為 ( #一臺11.0/ .鋼結(jié)構(gòu)年第1/期第.3卷總第1.5期S3./0!大跨度重型鋼結(jié)構(gòu)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計圖. 外伸式牛腿簡圖方案超出

2、規(guī)范限制較多$.同時參照 IW5/1Y中 -.-.條的規(guī)定%一臺最大吊車水平荷載所./T圖T方案% 結(jié)構(gòu)簡圖產(chǎn)生的軌頂位移角為1&1.5/#上述方案也超出較多#顯然該方案框架剛度偏小#且應(yīng)力比偏高針對原技術(shù)方案存在#通過與外方溝通#達(dá)成以下設(shè)計條件%1不能改變吊車軌距CN$.不能改變主要材料截面$T提高剛度#控制位移和應(yīng)力比提出了如下T個比較設(shè)計方案%方案W%原T肢柱改為3肢柱#柱肢及綴條截面均不變$方案 %采用三階T 肢變階柱#下階肢距改為 5D#第二階肢距3D#第三階肢距T-5D#柱肢及綴條截面均不變!圖T$方案 f%采用二階變階柱#下階采用3 肢柱#肢距5D#第二階采用T肢柱#肢距T-5

3、D!圖3屋架形式仍為T肢桁架#采用TfT! 計算對以上方案進(jìn)行計算分析 其框架柱的變形位移值(應(yīng)力及用鋼量對比見表1圖3方案f 結(jié)構(gòu)簡圖表8位移!應(yīng)力及用鋼量對比單臺最大吊車水平荷載位移角柱底構(gòu)件最大應(yīng)力比單榀用鋼量!程序自動計算&方案風(fēng)荷載下位移角%單階柱!T個柱肢#肢距T-5D W%單階柱!3個柱肢#肢距T-5D%三階柱!T個柱肢#肢距5-/#3#T-5Df%二階柱!下端3肢#肢距5-/D#上端T肢#肢距T-5D1&.0/1&TS31&3/1&5/1&0/1&11/01&135/1&1S/-0R/-0./-0./-R.T.T-S 3/R-R T5T-5T53-5從以上分析結(jié)果得知#方案 W

4、 框架剛度提高不多#用鋼量卻最大$方案 % 框架柱剛度有較大的提高#用鋼量最小$方案 f 框架剛度提高最大#用鋼量也增加不多由于格構(gòu)柱的剛度與柱肢距的平方成正比#因此方案% 和方案f 下肢肢距加大到5-/D#對柱剛度提高效率最快 方案 % 和方案 f 調(diào)整后柱肢距約為最高軌道頂高度的1&1/#符合經(jīng)驗比值 1&0#1&1.#同時也比較經(jīng)濟(jì) 另一方面#原方案支后采用階型柱#使吊車梁中心盡量與吊車肢重合#避免偏心荷載的不利影響#同時減少用鋼量 在應(yīng)力比控制方面#由于方案 f 下肢采用3 肢柱#加大肢截面使應(yīng)力比控制在/-0/以下#效果較好經(jīng)過對比分析#并得到外方的確認(rèn)#選擇方案 f 作為實施方案框

5、架結(jié)構(gòu)分析本工程框架結(jié)構(gòu)仍為平面結(jié)構(gòu)#取一榀框架進(jìn);撐吊車采用懸挑牛腿使得用鋼量相當(dāng)大調(diào)整!#$%&()*+,&-./0 !1/#2&$-.3#4&-1.5Y3工程設(shè)計行分析!計算簡圖如圖3所示選截面由程序進(jìn)行截面驗算!按 IW5/11./1荷載取值1#恒載$/-.5N4%D.#活載$屋面/-5/N4%D.T#風(fēng)載$基本風(fēng)壓 :/ /-RN4%D.!因近海!地面粗糙度為 類(建筑抗震設(shè)計規(guī)范)的規(guī)定控制梁柱等構(gòu)件翼緣的寬厚比和腹板的高厚比驗算時應(yīng)注意計算長度系數(shù)的選擇!框架平面內(nèi)柱計算長度系數(shù)應(yīng)根據(jù)框;:8架連接方式及截面形式按 IW5/1Y附錄 f./T的有側(cè)移框架柱的計算長度系數(shù)來計算!程

6、序可以自動計算&在框架平面外!柱的計算長度!應(yīng)取框架平面外位移的側(cè)向支承點間的距離!這里作用$考慮多遇!設(shè)防烈度為Y 度!3水平影響系數(shù)最大值取/-1.&計算振型數(shù)為0&建筑結(jié)構(gòu)阻尼比為/-/T5&特征周期為/-T5(&場地面外有T個支點!.3D 和51D 位置制動桁架框架類別為+類分組為第一組頂部縱向托架根據(jù)驗算結(jié)果對桿件截面進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化!使得截面變化與內(nèi)力大小盡可能趨于一致圖5給出優(yōu)化后最終的設(shè)計截面5#3臺5/吊車. 臺1S/吊車分別作用在51-/5D 和.3-.5D 高處風(fēng)壓的高度系數(shù)及體型系數(shù)按 IW5/0./1(建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范)取用!計算時應(yīng)考慮吊車輪壓的最不利位置!鋼材全部采用

7、 VT35 W!螺栓采用扭剪型高強(qiáng)度螺栓*1/-0級#荷載組合1#1-./恒載b1-3/活載&.#1-./恒載b1-3/活載&T#1-./*1-/恒載b/-5活載#b1-T/;:9荷載&3#1-./恒載b1-3/活載b1-3/Z/-S風(fēng)載&5#1-./恒載b1-3活載b1-3/Z/-Y吊車活載& S#1-./ 恒載b1-3 吊車荷載b1-3/Z/-Y 活載b1-3Z/-S風(fēng)載計算方法與簡圖考慮到本工程的重要性和復(fù)雜性!使用 TfT!;:;*同濟(jì)大學(xué)編制#和 MOf! 兩種!并采用1 .ZG5/Z3/Z35ZY/&. .ZG35/ZT5/Z35ZY/&T G3R/Z3/Z35ZS/&3 .ZG5

8、/Z3T/Z35ZY/&5 .ZGc3/Z3/Z1TZ.1&S Gc3/Z3/Z1TZ.1&Y .10Z1S&R 103Z1/&0 .10Z1/圖5 優(yōu)化后的結(jié)構(gòu)簡圖平面結(jié)構(gòu)有限元分析方法!對單榀框架進(jìn)行分析框架結(jié)構(gòu)變形的分析包括恒載和活載作用下屋蓋的豎向位移!風(fēng)荷載作用下的柱頂水平位移!一臺最大吊車水平荷載作用下吊車梁面的水平位移柱頂位移及周期如表. 所示!計算結(jié)果符合規(guī)范 IW結(jié) 語1#大跨度重型廠房由于運(yùn)行大噸位吊的要求!計算表明$吊車荷載和風(fēng)荷載作用不起控制作用5/1Y ./T起控制作用車!必須提供較大的結(jié)構(gòu)剛度!宜采用多肢階梯柱.#對于大噸位中輕級工作制吊車的廠房設(shè)計!可以參考 IW5/1Y ./T-.-. 條進(jìn)行剛度控制&柱表9兩種位移角及周期對比肢距取最高軌道頂高度的1%0#1%1.比較經(jīng)濟(jì)T#吊車梁中心盡量與吊車肢重合!避免偏心荷載的不利影響!同時可減少牛腿的用鋼量TfT!MOf!計算項目工 況規(guī)范要求計算結(jié)果 計算結(jié)果屋蓋豎向位移角柱頂水平位移角吊車桁架面水平位移角結(jié)構(gòu)第1周期P1%(恒載b活載風(fēng)荷載單臺吊車1%1RS/1%31T1%1./1%1R3/1%3/01%1./.1%3/宜1%3/宜1%1.5/參考文獻(xiàn)+1, 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計手冊編委會