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  • 重型厂房结构设计 - 下载本文

    3月17日意甲恩波利 www.vr729.com 第2章 中、重型厂房结构设计

    在冶金,造船,机械制造等行业、有许多重型厂房,它们的显著特点是跨度大、高度大、吨位大。例如冶金工业的转炉车间,装配一个容积400m3的转炉时,共跨度可达30m,多层部分的高度可达80m,整个厂房占地面积达30000m2,吊车的起重量可达450t。在机械制造行业,有高度60m,吊车起重量高达1200t的重型厂房。综合分析可靠性,耐久性和经济性表明,这种重型工业厂房最适宜采用全钢结构建造。随着我国钢产量的增加,一些中型厂房也会采用全钢结构或钢屋盖结构。本章内容以重型厂房为主要对象,同时也论及中型厂房结构和一般钢桁架。

    2.1 结构形式和结构布置 2.1.1 一般说明

    在房屋建筑学中,已经学习了厂房的类别及平面、剖面和立面建筑设计的基本知识。重型厂房一般取单层刚(框)架结构形式,但也有一部分为多层刚架者。图2—1是典型单层单跨厂房构造简图,其屋顶既可采用钢屋架—大型屋面板结构体系,亦可采用钢屋架—檩条—轻型屋面板结构体系,或横梁—檩条—轻型屋面板结构体系。

    图2—1 单层厂房构造简图

    1—柱;2—屋架;3—吊车梁;4—天窗架;5—柱间支撑 吊车是厂房中常见的起重设备,按照吊车使用的繁重程度(亦即吊车的利用次数和荷载大小),国家标准《起重机设计规范》(GB3811)将其分为八个工作级别,称为A1—A8。

    吊车的工作制等级与工作级别的对应关系 表2—1

    工作制等级 工作级别 轻级 A1—A3 中级 A4,A5 重级 A6,A7 特重级 A8

    2.1.1.1 柱网布置和计算单元

    厂房的柱网布置要综合考虑工艺、结构和经济等诸多因素来确定,同时还应注意符合标准化模数的要求。一般地,在跨度不小于30m、高度不小于14m、吊车额定起重量不小于50t时,柱距取12m较为经济;参数较小的厂房取6m柱距较为合适。如果采用轻型围护结构,则取大柱距15m,18m及24m较适宜。位于软弱地基上的重型厂房,应采用较大柱距。在一些工业部门.为了满足工艺要求,厂房亦可呈多跨形式(如图2—2所示)。

    图2—2 柱网布置

    国家规范要求,在厂房的纵向或横向的尺度较大时,一般应按表2—2在平面布置中设置温度收缩缝,以避免结构中衍生过大的温度应力。超出表中数值时,应考虑温度应力和温度变形影响。双柱温度收缩缝或单柱温度收缩缝原则上皆可采用,不过在地震城区宜布置双柱收缩缝。

    温度区段长度表 (m) 表2—2 纵向温度区段(垂结构情况 直屋架或构架跨度方向) 采暖房屋和非采暖地区的房屋 热车间和采暖地区的非采暖房屋 露天结构 220 180 120 横向温度区段 (屋架或构架跨度方向) 柱顶为刚接 120 100 — — 125 柱顶为铰接 150

    由于工艺要求或其他原因,有时需要将柱距局部加大。如图2—2中,在纵向轴线B与横向轴线L相交处不设柱子,因而导致轴线K和M之间的柱距增大,这种情形有时形象地称为拔柱。通常在拔柱处设置—构件,如图2—2中的构建T1,上承屋架(或其他屋面结构),下传柱子,该构件为实腹式时称为托粱,桁架式时称为托架。托梁和托架一般作为简支受弯构件。托粱可采用焊接工字型截面,其截面高度可取其跨度的1/10—1/8,翼缘宽度取截面高度的1/5—1/2.5,箱形托梁双腹板之间的距离可取其截面高度的1/4—1/2, 且不宜小于400m。托架高度可取其跨度的1/1()—1/5,节间距可取3m。托梁或托架与屋架的连接有叠接和平接两种,前者构造简单,便于施工,但存在使托梁或托架受扭的缺点;后者可有效地减轻托梁或托架受扭的不利影响,较常用。

    为了进行结构分析,必须明确横向框架所承担的荷载,通常以计算单元表示。图2—2中阴影部分所示,即为位于轴线j上的两跨框(排)架的计算单元、它的宽度一般是相邻柱距的平均值。对于等柱距且无拔柱的平面布置,显然只需取一个计算单元。否则,应当划分数个计算单元。

    在柱网布置和剖、立面设计中还涉及到诸多几何参数的相互协调,尤其是吊车外轮廓与屋架下弦下表面之间的净距?、吊车大轮的中心线与柱纵向定位轴线之间的净距离b、吊车外轮廓与柱体内表面之间的净距离c等,可参见图2—3取值,

    图2—3 吊车外轮廓线与临近构件的净距要求

    2.1.1.2 横向框架及其截面选择

    横向框架可呈各种形式(如图2—4)。重型厂房的柱脚通常做成刚接,这不仅可以削减柱段的弯矩绝对值(从而减小柱裁面尺寸),而且增大横向框架的刚度:横梁与柱子的连接可以是铰接(如图2—4c),亦可以是刚接(如图2—4a,b),相应地,称横向框架为铰接框架或刚接框架。对一些刚度要求较高的厂房(如设有双层吊车,装备硬钩吊车等),尤其是单跨重型厂房,宜采用刚接框架。在多跨时,特别在吊车起重量不很大和采用轻型围护结构时,适宜采用铰接框架(如图2—4c)。





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