某厂房网架结构的设计与实施要点

文/段海燕 大连港口设计研究院有限公司 辽宁大连 116000

网架结构是按照某种网格形式由多根杆件通过球节点连结而成的一种空间结构，因其具有整体刚度大、空间受力小、结构重量轻、抗震性能好以及技术经济指标优越等优点，被广泛应用于各种大跨度结构的屋盖体系。建筑工业厂房因工艺布置特点，常常采用底部多层混凝土框架结构与上部框排架结构结合的混合结构体系，屋盖体系常采用网架结构。因主厂房内振动设备较多，设备的振动波在传播过程中往往会引起屋面网架结构的振动，影响结构的正常使用，造成安全隐患。

1、工程概况

某火电厂厂房施工场地的地形比较特殊，具有南低北高的特点，地质属于丘陵地貌，施工设备采用的是顺列布置的方式，厂房结构采用的是网架结构的设计形式。主厂房采用的钢结构，横向为框排架+支撑结构的形式，纵向为梁柱铰接+支撑结构的形式， 在适当轴位（尤其在结构底部内力较大处），设横向垂直支撑，保证结构的横向刚度和横向水平力的传递，以确保结构稳定和抵抗侧向力。厂房两机组单元之间设置伸缩缝，两机组厂房形成独立单元结构体系。

2、网架结构的设计流程与实施要点

2.1 设计流程

网架结构的设计是一项重要的工作，设计人员需要按照国家相关规范要求，对网架结构进行合理的优化，突出网架结构的特点。在对网架结构进行设计时，可以采用模型分析分方式，对网架进行合理的计算，还要对施工图进行调整。

2.1.1 模型分析。为了保证模型的合理性，施工设计人员需要对初期网络尺寸进行合理的划分，选择适合的网架厚度，对平面支座进行合理的调整，找到施工的关键点。在网架的边缘，需要对支座位置进行调整，这一过程需要遵循反复调整的原则，还要满足建筑外形的要求，结合网架受力的特点，保证模型满足图纸的设计要求。

2.1.2 网架结构的计算。网架计算时，主要是对支座设置情况、荷载输入以及工况的组合情况进行优化设计，在设计的过程中，应结合计算结果，对设计方案施工流程进行调节，检查风荷载的输入是否准确，对支座构件进行模拟，判断工况组合状态下，支座构件的设置是否合理，分项系数的设置是够准确。在对计算结构的挠度进行检查时，应保证其规范性，对不合理的地方进行调整。在对网架结构的几何可变情况进行检查时，还要检查连接节点的螺栓大小是否符合设计要求。

2.1.3 施工图的调整。在对施工图进行调整时，需要对节点施工图进行计算，并对加工施工图进行出图。水平网架是以水平面为基准面，而弧形网架是以拟合平面为基准面，在弧线相交的位置，应采用其他基准面进行计算。在对网架模型进行设计时，会利用专业的计算软件，在平面所在的位置需要移动到基点位置，避免出图中存在过多的误差，这会影响网架球的安装。施工图的调整可以保证网架结构建筑设计与施工的质量。

2.2 实施要点

2.2.1 抗震设计。按照我国规范确立的“三水准设防目标，两阶段设计步骤”的抗震设计思想，在具体设计中，第一阶段设计是通过多遇地震作用下的构件承载力验算，以及层间弹性变形验算，来满足第一水准的要求；并通过概念设计和相应的抗震措施来满足第二水准和第三水准地震的设计要求。第二阶段的设计是对厂房结构薄弱部位的弹塑性层间变形验算并采取相应的抗震措施，实现第三水准的设防要求。

2.2.2 结构计算。结构分析计算的传统方法为平面杆系计算，不考虑钢结构厂房的空间协调作用。本工程采用 STAADPRO、SAP2000 等空间有限元分析程序进行计算分析，并互为校核，确保计算的准确性、正确性。将纵横向框、排架和各层楼、屋面联合组成的空间结构体系进行空间结构计算，在满足生产工艺要求的前提下，充分考虑了构件之间的协调作用，与传统的平面模型相比更进一步接近结构、荷载和受力的实际情况，可以精确考虑厂房的空间协调因素，使计算模型最大限度的反映结构的实际受力状态，使构件断面选择更趋于合理。

3、钢网架结构主厂房的优点

3.1 网架结构的一般性能优势

3.1.1 安装简便、施工周期短、布置灵活多样，厂房的有效利用面积大。

3.1.2 构件断面小，结构自重轻，减小地震作用的影响，同时减少基础的建设费用，具有较高的性价比。

3.1.3 钢结构自重轻、强度高、延性好，对抗震有很好的适应性和优越性，特别在高地震设防烈度区，就抗震性能而言钢结构体系具有明显的优越性，可大大降低地基处理费用。

3.1.4 钢结构构件的制造可在车间内进行，有利于保证加工质量，可以不受自然条件影响，生产及安装的机械化程度高，宜于施工文明。

3.2 钢结构体系抗震性能方面的优势

3.2.1 由于钢材本身是一种延性很好的材料，只要结构布置合理，抗震构造措施得当，其抗震性能远比钢筋混凝土结构好，在震后也比较容易修复。

3.2.2 根据《火力发电厂主厂房结构抗震设计技术》项目课题研究成果，对国内传统的主厂房三列式布置形式即汽机房、除氧间和煤仓间结构进行抗震性能试验，对此类典型布置的结构抗震设计提出了建议：因结构中存在错层、短柱等不利结构性缺陷，钢筋混凝土结构适用 7 度及以下地区主厂房结构体系，当抗震设防烈度为 8 度时宜采用钢结构。

网架结构在厂房建筑工程中应用比较多，其是一种大跨度的空间网架结构形式，有着良好的发展前景，是建筑行业不断发展的产物。当前社会，厂房建筑的美观性越来越强，采用的设计体系越来越先进。在对网架结构的建筑进行设计时，需要合理应用施工技术，还要选择性能优良的施工材料，对施工方案进行不断的完善，保证网架结构设计方案的最佳性。网架结构的建筑有着较多的优点，施工的周期比较短，而且施工工艺进行简单，可以保证建筑工程顺利完工。

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