門式剛架單層鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房設(shè)計(jì)

門式剛架單層鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)因其施工速度快，自重輕，抗震性能好等特點(diǎn)在建筑工程中已被廣泛認(rèn)可，單層鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房也正逐漸的代替笨重的混凝土結(jié)構(gòu)。本文從鋼結(jié)構(gòu)單層工業(yè)廠房設(shè)計(jì)的角度出發(fā)，對(duì)結(jié)構(gòu)部分的設(shè)計(jì)進(jìn)行總結(jié)論述。標(biāo)簽：門式剛架，柱間支撐，屋面支撐，插入式柱腳刖言門式剛架鋼結(jié)構(gòu)廠房造型美^，施工速度快，越來越多在單層工業(yè)廠房中應(yīng)用。當(dāng)廠房?jī)?nèi)無吊車或設(shè)置橋式吊車起重量不大于20t的中、輕級(jí)工作制(A1-A5)的吊車，或懸掛式起重機(jī)，起重量不大于3t時(shí)，應(yīng)遵守《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》的要求設(shè)計(jì)。但在很多情況下吊車噸位及廠房高度很高，已超出《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》的應(yīng)用范圍，需按《鋼結(jié)構(gòu)》規(guī)范的要求設(shè)計(jì)。結(jié)構(gòu)類型和截面形式鋼結(jié)構(gòu)廠房應(yīng)用較多的為單跨、雙跨或多跨的單、雙坡結(jié)構(gòu)形式。門式剛架通長(zhǎng)用于跨度為9-36米，柱距宜為6米，也可為7.5米和9米。結(jié)構(gòu)構(gòu)件主要為剛架柱，剛架斜梁，柱間支撐，屋面支撐，系桿，檁條和山墻骨架組成。門式剛架的結(jié)構(gòu)形式是多種多樣的，按構(gòu)件體系分，可分為實(shí)腹式剛架和格構(gòu)式剛架。前者梁、柱一般采用H型實(shí)腹截面，其剛度較強(qiáng)，但用鋼量稍多。后者一般采用小截面角鋼、鋼管等構(gòu)件組合的格構(gòu)式梁、柱截面。其加工制作較為復(fù)雜，但用鋼量較省，適用于大跨度的廠房。在門式剛架工業(yè)廠房設(shè)計(jì)中，通長(zhǎng)采用實(shí)腹式梁柱截面。按截面形式分，有等截面和變截面。變截面與等截面相比，前者可以適應(yīng)彎矩變化，節(jié)約材料，但在構(gòu)件連接及加工制造方面，不如等截面方便。由于工業(yè)廠房?jī)?nèi)部多設(shè)有橋式吊車，柱宜采用等截面構(gòu)件。伸縮縫的設(shè)置單層廠房伸縮縫的最大間距為70米，伸縮縫處的做法習(xí)慣上采用雙柱，雙柱基礎(chǔ)可不斷開。伸縮縫寬度一般為20-30mm.支撐的布置柱間支撐的布置為保證鋼結(jié)構(gòu)廠房的空間工作，提高整體剛度，承受房屋端部山墻風(fēng)力、吊車縱向剎車荷載、溫度應(yīng)力和地震作用和傳遞縱向水平力，防止桿件產(chǎn)生過大的變形，避免壓桿失穩(wěn)，以及保證結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性，應(yīng)根據(jù)廠房的結(jié)構(gòu)形式，車間吊車的設(shè)置，振動(dòng)設(shè)備以及廠房的跨度、高度、溫度區(qū)段的長(zhǎng)度等情況布置可靠的支撐系統(tǒng)。廠房每一溫度區(qū)段應(yīng)設(shè)置穩(wěn)定的柱間支撐系統(tǒng)，并與屋蓋的橫向水平支撐的布置相協(xié)調(diào)。下柱支撐應(yīng)盡可能設(shè)在溫度區(qū)段的中部，使吊車梁等縱向構(gòu)件能隨著溫度的變化比較自由地向區(qū)段兩端伸縮。當(dāng)溫度區(qū)段的長(zhǎng)度不大時(shí)，一般在溫度區(qū)段的中部設(shè)置一道下柱支撐。當(dāng)溫度區(qū)段的長(zhǎng)度大于150米時(shí)（7度）或120米時(shí)（8度，9度），應(yīng)在廠房1/3區(qū)段內(nèi)各布置一道下柱支撐，支撐間距不應(yīng)大于60米。上柱柱間支撐應(yīng)布置在廠房單元兩端和有下柱支撐的柱間。屋面支撐的布置廠房結(jié)構(gòu)應(yīng)有完整的支撐體系以形成有效的傳力途徑，首先，應(yīng)設(shè)置屋面橫向水平支撐，屋面橫向水平支撐可增強(qiáng)屋面剛度，保證屋面梁的側(cè)向穩(wěn)定性，將抗風(fēng)柱作用于屋面梁的風(fēng)荷載通過支撐傳至柱頂。同時(shí)在橫向交叉支撐之間應(yīng)設(shè)置剛性壓桿以形成傳遞水平力的幾何不變體系。其次應(yīng)在柱頂、屋脊及剛架轉(zhuǎn)折處設(shè)通長(zhǎng)系桿，當(dāng)抗風(fēng)柱與剛架梁上翼緣連接時(shí)，在相應(yīng)位置的端跨設(shè)置剛性壓桿，以傳遞抗風(fēng)柱傳來的力。當(dāng)設(shè)有帶駕駛室且起重量大于15t的橋式吊車的跨間，在屋蓋兩側(cè)設(shè)縱向水平支撐，它可使吊車荷載產(chǎn)生的柱頂橫向荷載分布到相鄰的剛架柱，提高廠房的整體剛度。屋面橫向水平支撐應(yīng)與柱間支撐相協(xié)調(diào)，一般應(yīng)設(shè)在同一跨間，形成一個(gè)幾何不變的支撐體系。屋面縱向支撐應(yīng)盡可能同橫向支撐形成一個(gè)封閉的支撐系統(tǒng)，以增強(qiáng)整個(gè)廠房的剛度。對(duì)于輕型鋼結(jié)構(gòu)廠房，應(yīng)在剛架梁下翼緣受壓處設(shè)置隅撐，保證剛架梁的側(cè)向穩(wěn)定性且作為剛架梁的平面外支撐點(diǎn)。而對(duì)于吊車起重量很大的鋼結(jié)構(gòu)廠房，其剛架梁的平面外計(jì)算長(zhǎng)度宜取屋面交叉支撐間距離，屋面交叉支撐點(diǎn)處設(shè)通長(zhǎng)系桿，在屋面支撐跨間為剛性系桿，其余跨間為拉桿即可。屋面支撐及柱間支撐桿件宜采用型鋼支撐；當(dāng)?shù)踯嚻鹬亓啃∮?噸時(shí)，屋面支撐也可以采用圓鋼支撐，但應(yīng)采用花籃螺栓張緊，保證屋面的剛度。拉條的設(shè)置關(guān)于拉條的設(shè)置，拉條的力一般需傳至剛架上，在屋脊處設(shè)置斜拉條及撐桿，拉條的力在屋脊處從斜拉條及撐桿傳至檁條的端部，靠近檁條與剛架節(jié)點(diǎn)，相當(dāng)于傳至剛架。撐桿必須與斜拉條同時(shí)設(shè)置，才能形成一個(gè)幾何不變傳力體系。同時(shí)，當(dāng)屋面開天窗時(shí)，在開天窗處的下側(cè)也應(yīng)設(shè)置斜拉條及撐桿，否則拉條的力都傳至開孔處的檁條，如果這根檁條不加強(qiáng)，很可能造成這根檁條的強(qiáng)度不足而產(chǎn)生破壞。當(dāng)墻面開窗時(shí)，應(yīng)在窗洞下設(shè)斜拉條及撐桿，把窗下側(cè)的力傳至剛架。有時(shí)當(dāng)墻面很高時(shí)，僅在墻面頂處設(shè)置斜拉條及撐桿就不一定能瞞足要求，應(yīng)在墻面增設(shè)撐桿及斜拉條，可將一部分力傳至相鄰的剛架柱上。對(duì)于墻板，特別是單側(cè)掛板的墻面，宜設(shè)置雙拉條，外側(cè)拉條的作用作為墻板在豎向自重下的墻梁支撐點(diǎn)，里側(cè)拉條可作為墻梁在水平風(fēng)荷載下受壓翼緣的側(cè)向支點(diǎn)，以提高墻梁在風(fēng)荷載作用下的整體穩(wěn)定性。對(duì)于屋面檁條，由于屋面板一般為扣合式，屋面板與檁條間可有微小錯(cuò)動(dòng)，并不能約束檁條上翼緣，應(yīng)在高度三分之一處設(shè)置拉條。當(dāng)柱距大于6米時(shí)，應(yīng)在三分之一處各設(shè)一道拉條。梁柱拼接節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)剛架斜梁與柱的連接為剛接，可采用端板豎放，端板橫放，和端板斜放3種形式。端板斜放，施工比較困難，所以一般不采用。橫梁拼接時(shí)宜使端板與構(gòu)件外邊緣垂直。主剛架構(gòu)件的連接宜采用高強(qiáng)螺栓，宜采用承壓型和摩擦型連接。柱腳設(shè)計(jì)當(dāng)廠房?jī)?nèi)無吊車時(shí)，柱腳可采用鉸接。當(dāng)設(shè)有吊車、檐口高度較高或剛度要求較高時(shí)，柱腳與基礎(chǔ)可采用剛性連接，這樣可以提高廠房的整體剛度，減小剛架側(cè)移。6,7度時(shí)可采用外露式柱腳，8,9度時(shí)可采用埋入式，插入式柱腳，也可采用外包式柱腳。近年來，將鋼柱直接插入混凝土內(nèi)用二次澆灌層固定的插入式剛接柱腳已經(jīng)頻繁用于單層工業(yè)廠房中，效果很好，并不影響安裝調(diào)整。這種柱腳構(gòu)造簡(jiǎn)單，節(jié)約鋼材且安全可靠，可用于大跨度、有吊車的廠房中?；A(chǔ)設(shè)計(jì)對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)廠房鉸接柱腳，基礎(chǔ)僅受軸心荷載作用，設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單；而對(duì)于剛性固定柱腳，基礎(chǔ)則要受偏心荷載作用，對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)廠房，鋼構(gòu)件自重較輕，水平地震作用較小，水平控制荷載多為水平風(fēng)荷載和吊車荷載。當(dāng)風(fēng)荷載與吊車荷載很大時(shí)，在偏心荷載的作用下基礎(chǔ)底面反力不均勻，造成偏心距過大，基地壓力很不均勻，壓力最大值將大幅度增加，可能導(dǎo)致基礎(chǔ)傾斜，影響吊車廠房的正常使用。對(duì)一般帶吊車廠房的柱基礎(chǔ)要求Pmin>0(e<b/6即不出現(xiàn)基礎(chǔ)底面與地面脫離的情況。由于外界因素，基礎(chǔ)不可以做的過大時(shí)，可以通過增加壓重的辦法減小偏心距，從而減小基礎(chǔ)的大小?？梢圆扇∫韵聝煞N方法：一是增加基礎(chǔ)埋深，基礎(chǔ)短柱加高，柱底標(biāo)高不變，這樣既不影響柱子，又可以減小基礎(chǔ)大小。二是廠房底部設(shè)置磚墻，使墻體自重通過基礎(chǔ)梁傳至基礎(chǔ)上，也達(dá)到增加壓重的目的?？偨Y(jié)要根據(jù)廠方內(nèi)部吊車情況及廠房高度來選擇應(yīng)該遵循的規(guī)范。單層鋼結(jié)構(gòu)廠房在有吊車的情況下宜選擇等截面柱，剛性固定柱腳。為確保廠房承重結(jié)構(gòu)的正常工作，提高整體剛度，廠房?jī)?nèi)柱間支撐，屋面水平支撐及系桿的合理布置極為重要。鋼結(jié)構(gòu)廠房基礎(chǔ)偏心距較大，可以通過增