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      有吊車(chē)抽柱輕鋼廠(chǎng)房的設(shè)計(jì)體會(huì)

      2014-11-19 17:22:45王洵
      卷宗 2014年10期
      關(guān)鍵詞:結(jié)構(gòu)分析

      王洵

      摘 要:輕鋼結(jié)構(gòu)是指主要承重結(jié)構(gòu)為單跨或多跨實(shí)腹門(mén)式鋼架、具有輕型屋蓋和輕型外墻、無(wú)橋式吊車(chē)或起重量不大于20T的A1-A5工作級(jí)別橋式吊車(chē)或3T懸掛式起重機(jī)的單層房屋鋼結(jié)構(gòu)。因生產(chǎn)工藝要求,大型廠(chǎng)房常要求抽除部分鋼架柱以滿(mǎn)足設(shè)備通行或大空間要求,從而形成抽柱鋼架。本文結(jié)合設(shè)計(jì)實(shí)例,闡述有吊車(chē)抽柱輕鋼廠(chǎng)房的結(jié)構(gòu)分析方法。

      關(guān)鍵詞:輕鋼結(jié)構(gòu);抽柱鋼架;結(jié)構(gòu)分析

      1 工程概況

      江蘇某重工有限公司2#廠(chǎng)房長(zhǎng)度234m,跨度為24X3=72m,柱距7米,每跨內(nèi)考慮兩臺(tái)10T橋式起重機(jī)。建筑面積1.68萬(wàn)m2。牛腿標(biāo)高標(biāo)高為8.1m,檐口標(biāo)高12.0m,采用門(mén)式剛架結(jié)構(gòu),主剛架采用熱軋H型鋼,Q345B級(jí),屋面坡度采用1/10,維護(hù)墻及屋面均采用輕質(zhì)彩鋼板。該工程在11軸處抽除兩根中跨鋼柱,設(shè)置由大跨度吊車(chē)梁、屋面托梁、屋面支撐組成的抽柱系統(tǒng),附結(jié)構(gòu)局部平面布置圖,詳見(jiàn)圖一。計(jì)算軟件采用PKPM鋼結(jié)構(gòu)軟件。該工程至今已竣工投產(chǎn)兩年。

      2 抽柱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

      11軸處鋼柱抽除后,主要需解決因抽柱產(chǎn)生的四個(gè)問(wèn)題:1)11軸鋼架在中間D、G軸支座處均為鉸接,其屋面的荷載均由屋面托梁傳遞至兩側(cè)的10、12軸鋼架上,因而11軸,10及12軸均不同于原有鋼架,需重新計(jì)算設(shè)計(jì),并需設(shè)置托梁;2)抽柱處屋面需設(shè)置屋面水平支撐以保證屋面鋼架的整體性及傳遞水平荷載能力;3)因抽柱形成大跨度柱網(wǎng)處,需設(shè)置14米跨度吊車(chē)梁;4)因荷載情況變化,10及12軸基礎(chǔ)需單獨(dú)設(shè)計(jì)。

      2.1 鋼架的設(shè)計(jì)

      對(duì)于抽柱的11軸鋼架,其鋼梁承受的屋面恒載及活載情況均與正常鋼架相同,其上下兩端柱柱頂、柱底均為剛接,中間抽柱處設(shè)置鉸支座,此模型應(yīng)比較接近實(shí)際情況。經(jīng)過(guò)計(jì)算分析,11軸鋼架梁均與正??缦嗤?,在采用相同的參數(shù)控制前提下,A、K軸兩鋼柱翼緣厚度由12mm增至14mm即可滿(mǎn)足要求;對(duì)于抽柱跨相鄰的10及12軸鋼架,其鋼梁承受的屋面恒載及活載情況也與正常鋼架相同,因托梁與柱頂鉸接,故只需在10及12軸鋼架的鋼柱頂增設(shè)一對(duì)集中力,分別對(duì)應(yīng)由托梁傳遞的11軸屋面的恒載及活載。本工程屋面恒載及活載的取值分別為0.3KN/㎡及0.4KN/㎡, 所抽除柱的受荷載面積A=24X8=192㎡,則10及12軸柱頂需增設(shè)的集中恒載F1及活載F2分別為:

      F1=(192X0.3)/2=28.8KN

      F2=(192X0.4)/2=38.4KN

      將以上荷載加于鋼柱柱頂,通過(guò)計(jì)算分析可知,抽柱對(duì)相鄰跨的影響有限,但考慮抽柱后形成的復(fù)雜情況,10及12軸鋼柱的應(yīng)力比均按0.60控制,設(shè)計(jì)中增大了兩榀鋼架的鋼柱尺寸及厚度,預(yù)留足夠的安全儲(chǔ)備。此處的F1及F2也是計(jì)算托梁時(shí)的作用力,因相鄰跨柱托梁時(shí)的沉降極小,故計(jì)算托梁時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制其撓度,以免相鄰鋼架因托梁撓度過(guò)大導(dǎo)致屋面變形。托梁與11軸鋼架的連接詳見(jiàn)圖二,與10、 12軸鋼架的連接詳見(jiàn)圖三。

      2.2 屋面水平支撐的設(shè)計(jì)

      屋面水平支撐應(yīng)設(shè)置在設(shè)有柱間支撐的開(kāi)間,在抽柱鋼架的周邊區(qū)域應(yīng)相應(yīng)增設(shè)水平支撐,加強(qiáng)鋼架之間的拉結(jié)。抽柱鋼架周邊水平支撐詳見(jiàn)圖四。

      2.3 14米跨度吊車(chē)梁設(shè)計(jì)

      鋼柱抽除后,需設(shè)置跨度14米的吊車(chē)梁,按跨內(nèi)兩臺(tái)起重機(jī)考慮,計(jì)算吊車(chē)梁。最終計(jì)算得的吊車(chē)梁高度為1000mm,而相鄰吊車(chē)梁均為700mm,為保證吊車(chē)梁直線(xiàn)運(yùn)行吊車(chē)梁頂需位于同一標(biāo)高,此處可采取變截面吊車(chē)梁或設(shè)置高低牛腿的方法。本工程采取高低牛腿的方法,將牛腿降低300mm,再設(shè)置300mm高小立柱托高7米跨度吊車(chē)梁。此處的詳細(xì)做法詳見(jiàn)圖五。

      2.4 基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)

      經(jīng)過(guò)上文的計(jì)算分析可知,10軸及12軸基礎(chǔ)增加的荷載主要為托梁傳遞的恒載及活載,經(jīng)過(guò)分析增加的吊車(chē)荷載較為有限,根據(jù)以上荷載可計(jì)算出基礎(chǔ)的面積及配筋。本工程采用深層混凝土攪拌樁復(fù)合地基,獨(dú)立基礎(chǔ)。

      3 柱間支撐設(shè)計(jì)

      本工程安裝有中級(jí)工作制10T吊車(chē),若支撐設(shè)置不當(dāng),吊車(chē)行走時(shí),就會(huì)造成剛架晃動(dòng),存在安全隱患,因此支撐的設(shè)置非常關(guān)鍵。交叉支撐采用角鋼,在廠(chǎng)房的頭、尾跨設(shè)置柱間支撐,中間跨每隔5~6跨設(shè)置一道,在設(shè)置柱間支撐的同一跨設(shè)屋面水平支撐,柱間支撐和屋面支撐一起共同組成廠(chǎng)房的支撐系統(tǒng)。

      4 結(jié)語(yǔ)

      本工程至今已竣工投產(chǎn)兩年,吊車(chē)運(yùn)轉(zhuǎn)正常,經(jīng)歷過(guò)揚(yáng)州7月20日4.9級(jí)地震及冬夏大溫差的考驗(yàn),均能滿(mǎn)足正常使用要求,取得較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

      輕鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是節(jié)材高效,耗鋼少,自重輕,制造安裝運(yùn)輸簡(jiǎn)便,工期短,可拆遷,定型批量生產(chǎn)易于實(shí)現(xiàn)商品化等,因而近年來(lái)發(fā)展迅速,應(yīng)用領(lǐng)域日益廣泛。抽柱輕鋼結(jié)構(gòu)作為輕鋼結(jié)構(gòu)中特殊的一種,其抽柱系統(tǒng)的分析與計(jì)算尤為重要,設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)仔細(xì)分析受力及傳力情況,形成清晰明確的結(jié)構(gòu)體系。近些年來(lái)抽柱鋼架在工程中已出現(xiàn)較多,處理這一特殊情況的方法也形式多樣。為此,在謀求改進(jìn)方面希望本文能起到拋磚引玉的作用,同時(shí)我們期待著與專(zhuān)家同行的合作。請(qǐng)大家共同關(guān)注與探討并指正。

      參考文獻(xiàn)

      [1]GB50017-2003 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范 中國(guó)計(jì)劃出版社, 2003.

      [2]CECS102:2002門(mén)式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程 中國(guó)計(jì)劃出版社, 2002.

      [3]03G520-1~2 實(shí)腹式鋼吊車(chē)梁 中國(guó)建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)研究院,2003.

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