某网架屋盖库房的结构设计

2012-08-01宋成柱张兰兰

山西建筑 2012年14期

宋成柱孙峰张兰兰

(徐州瀚艺建筑设计有限公司，江苏徐州 221000)

0 引言

目前随着经济的快速发展及企业生产工艺的特殊要求，钢结构框架+网架屋盖的结构形式在工业厂房、展厅等工程上经常用到。对于这种特殊的结构形式，由于上、下两部分结构的刚度影响，直接采用一般的网架结构施工图设计软件是不适宜的，为解决这一问题，以某工程为例介绍一种简化的结构设计方法。

1 工程概况

某物流库房采用钢框架+网架屋盖的结构形式，部分周边下弦节点采用H钢柱支承，并将H钢柱作为四周围护的支承构件。檐口标高10.900 m，室内外高差0.30 m。图1为库房结构模型，厂房①轴～⑨轴49 m，开间6.125 m，厂房Ⓐ轴～Ⓕ轴39 m。网架下弦净高9.0 m，女儿墙钢立柱顶标高12.6 m。网架类型为正放四角锥螺栓球节点网架，网格尺寸约3.060 m×3 m，网架最小厚度1.9 m，最大厚度2.8 m，屋面双坡排水，结构找坡5%，檩托与网架螺栓球采用4.8级M20螺栓连接，网架采用最小钢管φ60 ×3.5，最大钢管 φ159 ×6.0。

2 结构设计

2.1 主要规范

GB 50009-2001建筑结构荷载规范(2006年版);GB 50017-2003钢结构设计规范;GB 50011-2010建筑抗震设计规范;JGJ 7-2010空间网格结构技术规程。

图1 库房结构模型

2.2 采用软件

本工程整体分析采用同济大学的3D3S10.1版有限元分析软件;网架施工图设计采用浙江大学的MST2011版空间结构分析软件。

2.3 结构模型

屋盖网架采用正放四角锥网架，钢柱采用焊接H型钢，考虑制作及施工方便采用外露式柱脚，按刚接设计。为减小H钢柱平面外计算长度，在柱顶及柱高中间部分分别设H钢框梁，并设置刚性柱间支撑。网架支座体与钢柱顶通过过渡板连接，按铰接点设计。

2.4 荷载及作用

网架上弦恒载标准值0.25 kN/m2(双层压型彩钢板+50 mm厚保温棉+C型钢龙骨)，网架下弦吊挂荷载标准值0.10 kN/球节点，网架上弦活载标准值0.50 kN/m2。基本风压0.35 kN/m2(B类地区)，基本雪压0.35 kN/m2(考虑不均匀系数)，抗震设防烈度7度(0.10g)，设计温度差值±25℃。

2.5 荷载组合

根据《建筑结构荷载规范》有关荷载的规定，采用下列11种荷载组合，以下恒载中包括结构自重(由程序自行考虑)。1)1.2恒荷载。2)1.2恒荷载 +1.4活荷载。3)1.2恒荷载 +1.4风荷载。4)1.0恒荷载 +1.4风荷载。5)1.2 恒荷载 +1.4 活荷载 +1.4 ×0.6风荷载。6)1.2恒荷载 +1.4×0.7活荷载 +1.4风荷载。7)1.2(恒荷载+0.5活荷载)+1.3水平地震。8)1.2恒荷载+温度作用。9)1.2恒荷载+1.4活荷载+温度作用。10)1.2恒荷载+1.4风荷载+温度作用。11)1.0恒荷载+1.4风荷载+温度作用。

2.6 分析与优化结果

结构自振周期:振型1周期0.365 s、振型2周期0.259 s、振型3 周期0.245 s、振型4 周期0.183 s、振型 5 周期 0.137 s、振型6 周期0.136 s、振型7 周期 0.131 s、振型 8 周期 0.119 s、振型 9周期0.101 s。网架杆件及高强度螺栓规格:D60×3.5(配M24螺栓)、D75.5 ×3.75(配 M27 螺栓)、D88.5 ×4.0(配 M27 螺栓)、D114×4.0(配 M30螺栓)、D140×4.0(配 M33螺栓)、D159×6.0(配 M45 螺栓)。网架球球径规格:BS110，BS130，BS150，BS180，BS200。框架角柱H500×300×10×14，框架边柱H500×300×10×12，框架梁H300×220×8×10。上柱间支撑2L100×6(双拼)，下柱间支撑2L100×6(双片)。柱顶最大水平位移10.3 mm＜18 mm(H/500)，网架最大竖向挠度96 mm＜156 mm(L/250)。网架结构用钢量24.9 kg/m2，H钢框架及柱间支撑用钢量29.5 kg/m2。