带天车钢结构单层车间设计

包月钦 程爱军 朱 宾

摘要本文探讨了带天车钢结构单层车间的组成、传力荷载及设计内容;重点是带天车钢结构单层车间设计的排架结构、柱网布置和变形缝设置。

关键词钢结构 单层车间 设计

中图分类号:TU27文献标识码:A

1 钢结构单层车间的承重结构

1.1排架结构

装配式单层车间的主要承重结构是屋架或屋面梁、柱和基础。当屋架与柱顶为铰接,柱与基础顶面为刚接时,这样组成的结构叫排架。排架结构按其所用材料分钢筋混凝土排架结构、钢屋架和钢筋混凝土柱组成的排架结构、砖墙或砖垛代替钢筋混凝土柱的砖排架结构。随着生产工艺及使用要求的不同,排架结构可设计成等高或不等高、单跨或多跨的各种形式。

1.2钢架结构

钢架结构也称框架结构,钢架结构也是由横梁、柱和基础所组成。 常用有钢筋混凝土门式钢架和钢框架结构。钢架结构又分为钢筋混凝土门式钢架和钢框架结构。钢筋混凝土门式刚架的基本特点是柱和屋架(横梁)合并为同一个构件,柱与基础的连接为铰接或钢接。门式钢架种类很多,目前在单层车间中用得较多的是两铰和三铰两种形式。同样,门式钢架也可用于多跨车间。钢框架结构的屋架、柱、吊车梁等主要构件均采用钢结构。车间钢柱的上柱升高至屋架上弦,屋架的上下弦均与上柱相连接,使屋架与柱形成刚接,以提高车间的横向刚度。

2钢结构单层车间排架结构的组成及传力荷载

2.1钢结构单层车间排架结构的组成

钢结构单层车间排架结构通常由横向平面排架和纵向平面排架及支撑系统连成一个整体的空间结构体系,由下列构件组成,如图1所示。

2.2传力荷载

传力载荷分为三种:永久荷载、可变荷载和偶然荷载。永久荷载永久荷载是长期作用在车间结构上的不变荷载(恒荷载),如各种结构构件、围护结构以及设备的自重等。可变荷载是作用在车间结构上的活荷载,主要有:(1)雪荷载,以基本雪压所算得的在车间各屋面上的积雪重量。(2)风荷载,以基本风压所算得的在车间各部分表面上的风压(吸)力。(3)天车荷载,天车起吊重物在车间内运行时的移动集中荷载包括吊车竖向荷载和吊车水平荷载。(4)积灰荷载,大量排灰的车间及其邻近建筑,应考虑积灰荷载。(5)施工荷载,车间在施工或检修时的荷载。偶然荷载是指作用在单层车间结构上所有荷载按其作用方向可分为竖向荷载、横向水平荷载以及纵向水平荷载三种。荷载的传递,特别是水平荷载的传递,实际上很复杂的,而不是简单的直接传递,为了清楚起见,再把上面分析的荷载传递路线综合成图表来表达。在一般的单层车间中,横向排架是主要承重结构,而屋架、吊车梁、柱和基础是车间中的主要承重构件。

3 钢结构单层车间结构设计

钢结构单层车间结构设计是根据建筑设计资料,以及坚固适用、技术先进、经济合理的原则进行结构设计。钢结构单层车间结构设计的主要内容有:(1)确定结构方案,进行结构布置;(2)确定主要承重构件;(3)进行排架内力分析与组合;(4)排架柱设计;(5)确定主要构件之间的连接构造。

3.1柱网布置

钢结构单层车间承重柱的纵向和横向定位轴线在平面上形成的有规律的网格称为柱网。柱子纵向定位轴线间的距离称为跨度,横向定位轴线的距离称为柱距。确定柱网尺寸时,首先要满足生产工艺要求,尤其是工艺设备的布置;其次是根据建筑材料、结构形式、施工技术水平、经济效果,以及提高建筑工业化程度和建筑处理、扩大生产、技术改造等方面因素来确定;此外,还应满足模数制的要求。

(1)跨度。钢结构单层车间的跨度在18m以下时,应采用30M数列(1M=100mm),即9m、12m、15m、18m;在18m以上时,应采用扩大模数60M数列,即24m、30m、36m等。

(2)柱距。钢结构单层车间的柱距应采用扩大模数60M数列。钢结构单层车间山墙处的抗风柱柱距宜采用扩大模数15M数列。

3.2 变形缝的设置

(1)伸缩缝。为减少车间结构的温度应力,可设置伸缩缝,将车间结构分成若干温度区段。伸缩缝的一般做法是从基础顶面开始将相邻温度区段的上部结构完全分开,在伸缩缝两侧设置并列的双排柱、双榀屋架,而基础可做成将双排柱连在一起的双杯口基础。

(2)沉降缝。由于单层车间结构主要是由简支构件装配而成,因地基发生不均匀沉降在构件中产生的附加内力不大,所以在单层车间结构中,除主车间结构与生活间等附属建筑物相连接处外,很少采用沉降缝。沉降缝应将建筑物从基础到屋顶全部分开,以使缝两边发生不同沉降时不至于相互影响。

(3)防震缝。防震缝是为减轻震害而采取的措施之一。当车间平面、立面复杂,结构高度或刚度相差很大,以及在车间侧边布置附房,如生活间、变电所、炉子间等时,设置抗震缝将相邻部分分开,防震缝的宽度在车间纵横跨交接处可采用100~150mm,其它情况可采用50~90mm。

参考文献

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