工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計中鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計要點分析

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1、工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計中鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計要點分析 摘要 [摘要]隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，我國的工業(yè)也取得了快速的進步，工業(yè)廠房建設(shè)也不斷地增多。確保工業(yè)廠房的質(zhì)量可以在增加工業(yè)生產(chǎn)安全系統(tǒng)的同時提升工人的生活質(zhì)量。工業(yè)廠 　　[摘要]隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，我國的工業(yè)也取得了快速的進步，工業(yè)廠房建設(shè)也不斷地增多。確保工業(yè)廠房的質(zhì)量可以在增加工業(yè)生產(chǎn)安全系統(tǒng)的同時提升工人的生活質(zhì)量。工業(yè)廠房采用鋼結(jié)構(gòu)可以有效提高自身的靈活性以及穩(wěn)定性，確保正常開展工業(yè)廠房的建設(shè)施工，同時在目前鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房的設(shè)計中，也在不斷地運用新技術(shù)、新工藝。這些新技術(shù)和新工藝的應用對鋼結(jié)構(gòu)在廠房結(jié)構(gòu)中的應用

2、起到了推動的作用，并且有效地保證了工業(yè)廠房的建設(shè)質(zhì)量。分析了工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計的關(guān)注要素，對工業(yè)廠房鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中的要點進行了探討，可為相關(guān)的行業(yè)提供一定的參考。 　　[關(guān)鍵詞]工業(yè)廠房,鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計,結(jié)構(gòu)支撐 　　在進行設(shè)計的過程中，要應用到各種新型的設(shè)計理念，同時根據(jù)工業(yè)廠房建筑的實際情況制訂設(shè)計方案。只有這樣，當工業(yè)廠房選擇結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)時才能夠保證合理運用，從而不斷提高工業(yè)廠房的質(zhì)量和安全性能。 　　1工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計要素 　　1.1確保生產(chǎn)工藝和結(jié)構(gòu)布置的協(xié)調(diào) 　　在工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中的生產(chǎn)工藝和結(jié)構(gòu)布置需要進行協(xié)調(diào)，在進行設(shè)計前，

3、要對工業(yè)廠房中的工業(yè)生產(chǎn)需求做到充分了解，使生產(chǎn)工藝和結(jié)構(gòu)布置盡量的為對方提供方便。在實際的工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計中，通常會由于二者的溝通問題產(chǎn)生不協(xié)調(diào)的現(xiàn)象，這樣，在工業(yè)廠房的應用過程中，就會產(chǎn)生矛盾。因此在進行工藝設(shè)計的階段，要對廠房的結(jié)構(gòu)設(shè)計進行充分了解。如布設(shè)設(shè)備的位置，承受的荷載等都要對其進行掌握。 　　具體來講，要想發(fā)揮出生成工藝的最大能力，則應做好工業(yè)廠房的設(shè)計，將工業(yè)廠房的用途和生產(chǎn)工藝緊密的結(jié)合起來。但是由于設(shè)計人員并不是很熟悉具體的生產(chǎn)工藝，因此在進行結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中，往往沒有考慮具體的工藝要求，使設(shè)計不能和生產(chǎn)工藝相協(xié)調(diào)。 　　在結(jié)構(gòu)設(shè)計時，要遵循動荷載

4、設(shè)備布置原則，在進行工藝布置圖設(shè)計前，要求建設(shè)方提供工藝圖，設(shè)計人員要對柱間支撐位置設(shè)置與工藝布置的關(guān)系進行充分的理解，同時工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)要滿足泄爆的需求，確保結(jié)構(gòu)的安全性、合理性。此外，設(shè)計時必須特別關(guān)注鋼材的結(jié)構(gòu)性能，在選擇鋼材時，一定要充分掌握工業(yè)廠房的工藝設(shè)計方案，按照相關(guān)的要求購買合適的鋼材，從而確保工業(yè)廠房的整體性能。 　　1.2重視結(jié)構(gòu)計算問題 　　目前，在計算工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計的相關(guān)方面，一般均利用計算機軟件來完成，通過計算機軟件進行計算具有很多優(yōu)勢，不僅能保證結(jié)果的準確性，而且工作效率非常高，還可把多種設(shè)計方案進行比較，同時也可以讓設(shè)計師更加關(guān)注結(jié)構(gòu)設(shè)計的

5、優(yōu)化、概念設(shè)計等，將精力更多的運用于構(gòu)造系統(tǒng)措施的優(yōu)化上面。 　　這樣可以使工業(yè)廠房建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計更具經(jīng)濟性、合理性，實現(xiàn)結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化。但針對目前的情況而言，在利用計算機進行結(jié)構(gòu)計算時，為了確保設(shè)計的合理性，減少錯誤的發(fā)生，還需要對計算機計算的結(jié)果進行復核，這樣可更大程度地降低結(jié)構(gòu)設(shè)計中的隱患，增加建筑結(jié)構(gòu)的安全性。同時，在進行結(jié)構(gòu)設(shè)計時還要尤其注重動荷載與變形擾度產(chǎn)生的影響。 　　2工業(yè)廠房的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計要點 　　本文主要以廣西柳州市建設(shè)1550mm冷乳板帶主廠房的案例來分析工業(yè)廠房的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計要點。主廠房二區(qū)的平面圖為圖1，總建筑面積為15100m2，其

6、中軸線尺寸為252mx57m。建設(shè)施工中面臨的主要難題在于起重機噸位很大，軌頂標高很高，跨度也比較大。對于建筑圍護系統(tǒng)選擇彩色涂層鋼板，其中上部結(jié)構(gòu)大部分都是鋼結(jié)構(gòu)，只有剛架柱的下肢柱使用鋼管混凝土雙肢柱。地下結(jié)構(gòu)比較復雜，選擇天然基礎(chǔ)，酸洗跨配套的設(shè)備基礎(chǔ)最深處能夠達到地下12m。 　　基本風壓W(|=0.30kN/m2，基本地震加速度值是0.05g，抗震設(shè)防烈度達到6度。此外，在施工中配備一輛A7工作制65/20t橋式起重機，兩輛32/51橋式起重機和兩輛25/51橋式起重機，兩跨起重機梁梁頂標高分別是13.870m和10.850m，起重機凈跨度分別是27.5m和24.5m。

7、 　　2.1抗震設(shè)計 　　鋼結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計也是工業(yè)廠房鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，在進行鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中，需要全面地提升鋼結(jié)構(gòu)的抗震能力，使工業(yè)廠房具備較強的抗震性，尤其是在地震多發(fā)的地區(qū)，更要重視抗震設(shè)計，這樣才能增加工業(yè)廠房的安全性。在進行工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中，要確保鋼結(jié)構(gòu)的布置具有均勻性、對稱性，對結(jié)構(gòu)的傳力進行明確。 　　同時要確保結(jié)構(gòu)設(shè)計的連接方式也要更加的具有科學性和理性，為防止節(jié)點產(chǎn)生破壞的情況發(fā)生，要確保屋架與屋面板、屋架與柱子之間的連接具有可靠性，這樣可減少震動，進而減少給工業(yè)廠房帶來的破壞性。若想提高工業(yè)廠房的抗震性能，還要加強柱與墻之間的

8、拉結(jié)，對其寬高比進行適當?shù)恼{(diào)整，注重減震方式的選擇。 　　2.2剛架系統(tǒng)和柱間支撐 　　此案例中通過全面分析廠房施工的實際情況，為了有效降低鋼材的使用數(shù)量，選擇剛架系統(tǒng)。 　　2.2.1剛架斷面和連接在柱頂屋面檁條和天溝兼作系桿的共同作用下，剛架系統(tǒng)可以不安裝柱頂系桿。在主廠房的屋面梁以及柱子上選擇剛接，由于施工中需要用到重級工作制起重機，而且橋架比較高，為了確保順利施工，上柱需要比較高。 　　同時，為了保證上柱的剛度以及檢修走道的人孔，滿足肩梁和屋面梁的連接要求，上柱選擇焊接H型鋼實腹式柱。下柱選擇鋼管混凝土格構(gòu)式雙肢柱，同時用軸壓來進行控制，

9、能夠很好的禁住軸心受壓，節(jié)約鋼材用量，而且容易操作，極大的緩解了工作人員的壓力。剛架計算時可變荷載一般從起重機荷載、屋面活荷載、地震荷載以及風荷載方面考慮，其中風和地震不能同時進行考慮。 　　在設(shè)計剛架、墻梁、屋架以及檁條的過程中，一定要全面分析風吸力作用對構(gòu)件內(nèi)力的影響，對于永久荷載的荷載分項系數(shù)選定為1。對于屋面上的活荷載選定為0.3kN/m2。對于起重機方面的荷載，需要符合GB50009-2012《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》的相關(guān)要求，起重機豎向荷載對于單跨剛架，兩輛起重機來參與組合，對于多跨剛架，不能超過4輛起重機來參與組合。起重機水平荷載，兩輛起重機來參與組合。對于風荷載的體型系

10、數(shù)，需要根據(jù)規(guī)范要求來選擇。 　　利用STS程序來計算剛架結(jié)構(gòu)，先在程序中輸入上下柱的剛度選取截面，然后根據(jù)分析剛架之后得到的幾組不利的內(nèi)力組合對桿件分別計算。在計算剛架平面外以及實腹式梁和柱的長度時，要選擇檁條以及墻梁間的準確距離。主廠房剛架的上柱和肩梁選擇Q345-B，下柱鋼管、柱間支撐和屋面梁選擇Q235-B。下柱直螺旋鋼管的尺寸選擇550X10，二肢之間用尺寸為245X8的無縫鋼管進行連接。 　　在設(shè)計鋼管混凝土結(jié)構(gòu)或者構(gòu)件之間的連接以及施工安裝環(huán)節(jié)的承載力、穩(wěn)定性以及變形時，需要作為鋼結(jié)構(gòu)來考慮。鋼管里的混凝土選擇C30，還可以根據(jù)實際情況，加入一定量的

11、混凝土膨脹劑來降低鋼管里混凝土的收縮量，此案例中選擇菜送頂升澆灌法來進行鋼管里混凝土方面的操作，同時，選擇結(jié)構(gòu)力學中的辦法來計算鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的變形。在這過程中，需要做到以下幾個方面。 　　(1)鋼管內(nèi)壁不能存在油漬等污物，以免影響鋼管里混凝土和鋼管內(nèi)壁之間的緊密粘結(jié)。(2)鋼管插入的基礎(chǔ)部分表面不能涂抹油漆。(3)必須連續(xù)進行鋼管里混凝土的澆灌工藝。(4)待鋼管里混凝土結(jié)硬之后再進行屋面系統(tǒng)的安裝。 　　上柱焊接的H型鋼選擇HA90〇x50〇xl6> 　　此案例中，選擇插入式進行柱和基礎(chǔ)之間的連接，這種柱腳構(gòu)造非常簡單，而且可靠安全，還能夠節(jié)省大量的鋼材。插入式柱

12、腳的杯口構(gòu)造設(shè)計和預制鋼筋混凝土柱的基礎(chǔ)杯口一樣。需要注意的是柱腳插入深度大于等于鋼管直徑的2倍。具體參照圖2。 　　根據(jù)剛架橫梁的壓彎構(gòu)件來計算在平面內(nèi)的強度以及平面外的穩(wěn)定，在選擇平面外的計算長度時，一般以受壓翼緣側(cè)向支承點之間的距離為準，此案例中的屋面檁條處都設(shè)置著隅撐，所以，對于平面外的計算長度，選擇隅撐之間的距離，大致為3.5m。 　　2.2.2柱間支撐 　　柱間支撐具有非常重要的作用，主要體現(xiàn)在以下幾個方面。(1)屬于柱的側(cè)向支撐，影響著柱在平面外的計算長度。(2)確保廠房骨架的縱向剛度以及整體穩(wěn)定。(3)承受廠房山墻傳來的溫度應力、風力、

13、起重機的縱向水平荷載以及其他縱向水平力。在各個溫度區(qū)間，柱間支撐需要分別建立體系，確?？梢元毩⑿纬煽臻g穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。其中，溫度區(qū)間的中部通常設(shè)置為下層柱間支撐，這樣在溫度發(fā)生改變時，廠房結(jié)構(gòu)可以從支撐向兩側(cè)逐漸伸縮，從而有效降低柱子、支撐以及縱向構(gòu)件的溫度應力。此案例中將各個溫度區(qū)間的中點部位設(shè)置為下柱柱間支撐，將各個溫度區(qū)間的兩端部位設(shè)置為上柱柱間支撐，從而使山墻傳來的風力能夠順利傳遞，確保廠房的縱向剛度以及整體穩(wěn)定。 　　2.3起重機 　　系統(tǒng)設(shè)計起重機分為上下兩層，上層選擇65/20t橋式起重機，下層選擇32/5t橋式起重機。壁行起重機選擇上懸臂梁和下懸臂梁，一般情況

14、下很少使用，實心方管軌道為60mmx60mm。65/20t橋式起重機的制動結(jié)構(gòu)選擇桁架式，起重機梁選擇實腹式，而且都利用水平角鋼桁架來連接實腹式起重機梁的上下翼緣，同時，在上翼緣水平桁架上鋪設(shè)花紋鋼板走道板，這樣有利于起重機上相關(guān)人員開展工作。此外，選擇垂直支撐來連接兩起重機梁，使空間結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定。 　　當柱兩側(cè)起重機梁或者柱邊跨高度不相等時，可在起重機梁的另一側(cè)安裝輔助桁架，和上下翼緣桁架以及垂直支撐構(gòu)成空間結(jié)構(gòu)，增強穩(wěn)定。起重機系統(tǒng)設(shè)計過程中需要全面分析壁行起重機梁和實腹起重機梁的關(guān)系、焊接變形及構(gòu)件運輸?shù)纫蛩?，還要加強和相關(guān)施工人員的交流溝通，使設(shè)計結(jié)構(gòu)更加的可靠、安全，確保

15、順利施工。 　　3結(jié)束語 　　鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房具有輕質(zhì)、抗震、施工周期短、節(jié)能環(huán)保以及美觀等特點，在工業(yè)廠房的建設(shè)中，鋼結(jié)構(gòu)已經(jīng)取代了傳統(tǒng)的混凝土結(jié)構(gòu)，而且隨著一些新技術(shù)、新工藝在工業(yè)結(jié)構(gòu)設(shè)計中的運用以及高強度建材、高效防火及耐腐蝕性的涂料的應用，工業(yè)廠房中鋼結(jié)構(gòu)已經(jīng)取得了良好的應用效果。 　　參考文獻 　　[1]王新超.工業(yè)廠房鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計現(xiàn)狀及改進措施[J].住宅與房地產(chǎn)，2017(5)：101. 　　[2]常有.多層鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計分析[J].江西建材，2017(5)：36-37. 　　[3]王劍.鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房設(shè)

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