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探究厂房钢结构设计构思

一、柱距经济性问题

在过去,我国多采用钢筋混凝土的大型板作为工业厂房中的围护结构。因此建筑的模数以及基本的柱距都是6m。如果使用轻型的围护结构就会使整个厂房失去它的经济性。日本在对厂房结构进行了一定时期的分析以后得出结论:15m才是最适合的经济性柱距。而西德的相关研究人员得出的结论是:15~20m是最合适的柱距。如果与宝钢的具体实际相结合进行分析应该得出的结论是25m最合适。在研究柱距经济性的时候除了要考虑钢材的消耗量还应该考虑其它的施工因素以及对轧制型钢的使用是否合理。一定要严格按照工厂依据尺寸定制的钢材来设计所需的构件。此外要适当照顾一下吊车的运行要求,尽量保持柱距的统一性。同一个跨内两侧相互对应的吊车梁在跨度上要保持一致。

二、处理好屋盖的结构体系

1.屋面材料的选取选取

先进的压型板,使屋面的坡度在1/10与1/20之间。宝钢的厂房建筑用的是W550型的彩色压制钢板跟铝合金压制板。单层的屋面长度最大值是87m,长尺板型为30m,中间有两条搭缝,而且在搭缝处没有出现渗漏问题。铝合金压型板的寿命能超过20年,并且这种压型板70%可以被回收再利用。这种压型板也有自身的缺点:刚度比较差、施工过程中容易变形、容易发生渗漏等。

2.天窗型式的设计

单层厂房必须设有天窗,天窗型式有纵向和横向两种。一般情况下,如果车间的热量过大,需要对其进行大量排热时就应该选择横向的天窗。要注意下沉式的横向天窗,这类天窗的结构比较复杂,比较适合屋架间距为12m的厂房。纵向天窗的构造比较简单,但是需要对其设置天窗架,这样一来它的受风面积会增大,柱脚的弯矩也会增大。上承式横向天窗的天窗架太大,因此它的耗钢量也很大,不过受风面积比纵向天窗的小。

三、柱子系统

柱子与厂房骨架的各个主要的构件相连接,它们的关系十分复杂。同时整个厂房建筑的面积和横向的刚度与柱截面的高度密切相关。所以柱子设计得是不是合理关系到整个厂房建筑的合理与否。在进行厂房建设的过程中我们应该注意以下几个问题。

1.正确地分析排架同时选取合适的柱截面

在对排架的计算图进行确定时,一定要考虑排架的沉降量,明确它的跨数还有厂房的刚度以及具体的施工要求等。在过去,我国多应用钢接排架,并且上段柱和下段柱在延刚度上的比值偏大,这样的设计有利于下段柱减少弯矩。下段柱的截面高度比较小,厂房面积应该做相应的调整。柱截面积翼缘厚度一般情况下在16~30mm之间,腹板厚度在12~20mm之间。大型厂房的柱肢翼缘已经达到了50mm。

2.确定厂房的横向刚度值

根据我国厂房建设的规范要求,房柱在标高处的水平位移有具体的限值。在西方国家的厂房建设中并未对其做任何规定,各设计部门是凭借设计经验来确定刚度值的,所以在最后的设计结果上会有一些差异。

四、墙皮系统

在进行大型厂房结构的设计中,要注意将结构设计为独立的系统。这样做可以使整个构造简单化,避免柱间支撑和水落管等组成部件的相互碰撞。钢铁工厂的厂房下部由于通风和出入口等原因,通常需要全部或者是局部的敞开,在这种情况下。吊挂式的墙皮是最合适的。

五、支撑系统

这里所说的支撑系统是指钢结构厂房的屋盖支撑以及它的柱间支撑。它所具有的作用主要表现在以下几个方面。(1)可以保证厂房钢结构在安装和使用中的整体稳定性,让每一个相对独立的建筑物构成一个比较稳定的空间体系。(2)可以提高整个结构的刚度,形成厂房骨架空间。(3)可以承担并且传递水平力,使其传达到柱基处。(4)避免压杆产生侧向失稳,阻止压杆发生过大的震动。对大型厂房进行设计的原则是:(1)应该将屋盖系统在水平上的支撑设计成封闭型;(2)房柱之间的距离越大,整个支撑体系的刚度也应该有所提高;(3)支撑的传力途径应该明确简短而又具有可靠性;(4)杆件自身的刚度应该随着吊车的工作量的加大而有所增加;(5)在地震区域要加强支撑布置,特别要注意屋架的水平支撑以及柱间支撑,同时要加强节点的连接强度。

六、厂房钢铁结构的实际工作

一般情况下,设计师在进行设计计算时,不会太注意各个结构之间的相互协调。此外,预算与实际结果往往有太大的出入。在实际情况中我们常常会遇到以下问题。(1)在对排架进行分析时,要注意柱顶的水平剪力和天窗架的低脚剪力,它们会对屋架杆件的内力产生一定的影响。(2)要注意吊车轮产生的偏压作用。(3)要注意温度应力还有伸缩缝和钢结构骨架纵向构件之间的相互联系。温度对钢结构的作用与荷载量的作用不一样,不能采取硬“抗”的方式,只能通过“放”的方法。这里的“放”是指要合理地选择结构固定点,实现温度应力的基本协调,使得温度应力保持平衡。

七、结语

在进行厂房建筑施工之前,要对整个厂房钢结构做一个合理的设计。要做好以下工作:对钢结构的构件要有精确的计算结果;选择好起重机械;选择合理的构件吊装方式;明确吊装的流水程序;制定好施工进度计划表;合理地布置各种构件的平面位置等等,只有做到这些才能保证厂房的质量,提高厂房在应运中的安全性能。

作者:李皓 单位:重庆赛迪冶金技术有限公司


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