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大跨度門式剛架結構廠房的設計重點,建筑結構論文摘要:隨著當代社會的不斷發(fā)展,廠房工程建造技術也不斷提高,很多企業(yè)在建造廠房時使用大跨度門式剛架,由于這一施工構造的造價成本較低,并且具有一定的美觀性,同時安裝技術非常簡便,因而得到很多施工企業(yè)的高度重視,甚至在很多的高層建筑、倉庫、展覽廳當中也特別常見?;诖?,論文主要對大跨度門式剛架輕鋼廠房的設計與應用進行討論,從構造、應用等方面研究其設計重點,針對一些剛架輕鋼廠房設計中需要注意的問題進行全面的研究,并提出適當?shù)慕ㄗh。本文關鍵詞語:門式剛架;廠房設計;應用;建議;Abstract:Manyenterprisesuselarge-spangabledframeswhenconstructingworkshops.Becausetheconstructionstructurehaslowcost,certainaestheticsandsimpleinstallationtechnology,ithasbeenhighlyvaluedbymanyconstructionenterprises,andisevenverycommoninmanyhigh-risebuildings,warehousesandexhibitionhalls.Basedonthis,thispapermainlydiscussesthedesignandapplicationoflightsteelworkshopwithlarge-spangabledframes,studiesitsdesignkeypointsfromtheaspectsofstructureandapplication,makesacomprehensivestudyonsomeproblemsneedingattentioninthedesignoflightsteelworkshopwithlarge-spangabledframes,andputsforwardappropriatesuggestions.Keyword:glabledframes;workshopdesign;application;suggestion;1、引言相對于傳統(tǒng)的廠房建筑,大跨度門式剛架廠房由于工作量較小,能夠為企業(yè)節(jié)省很多的成本,并且綜合效益要更高層次,拆卸也非常方便,合適于各種企業(yè)的施工建設,工期較短。假如企業(yè)想快速建造廠房,大跨度門式剛架輕鋼廠房是一個非常好的選擇。近年來,很多的企業(yè)都開場著手于大跨度門式剛架輕鋼廠房的設計工作,但在現(xiàn)前階段的工程建設中仍然會存在一些質量問題,論文仔細闡述門式剛架設計技術重點等內容,希望能給各行企業(yè)帶來一點考慮與啟發(fā)。2、大跨度門式剛架構造的特點以及適用范圍近年來,工業(yè)的生產(chǎn)水平逐年提高,制造加工的條件得到有效的改善,整體工業(yè)化進程進入現(xiàn)代。建筑行業(yè)的技術含量及運用價值都得到了跨越式的進步,大跨度門式剛架輕鋼廠房是彩鋼板制作成型材的構造,由于重量較輕,抗震效果好,符合我們國家大力發(fā)展綠色建筑的要求,遭到了很多建筑師的青睞,十分是這種建筑構造有著得天獨厚的優(yōu)勢,給企業(yè)帶來更高層次的安全性能和經(jīng)濟效益。當前我們國家各行各業(yè)都開場加大對大跨度門式剛架輕鋼廠房的應用,使用成熟的鋼構造技術,將信息化、智能化、人性化與其相結合,致使大跨度門式剛架輕鋼廠房的發(fā)展前景更為明朗。當前適用于大跨度門式剛架輕鋼廠房的規(guī)程為(門式剛架輕型房屋鋼構造技術規(guī)程〕,在規(guī)程中具體規(guī)定了剛架的跨度不能超過36m,整體房屋高度在4~9m,房屋整體的剛度構造設備應進一步加強。3、大跨度門式剛架廠房設計重點3.1、節(jié)省成本,合理布置構造在正常情況下,大跨度門式剛架廠房一般會根據(jù)實際建筑的使用情況和工藝要求來確定,通常會采用9~35m,跨度在20~30m,有著最高的性價比。剛架的用鋼量一般要根據(jù)其間距的大小而定,但吊車梁用鋼量會隨剛架間距的增大而增加,對照以往的施工經(jīng)歷體驗,能夠發(fā)現(xiàn)用無橋式吊車5~8m并與跨度相匹配,大跨度往往采用大柱距,在3~5m最為合適,假如使用10t以上的吊車或較大的懸掛荷載時柱距在6m左右。平均的門式剛架高度在4~9m,而且橋式吊車不超過12m,屋面的坡路在1/8~21/1,屋面排水知足生產(chǎn)要求,盡量取坡度的最小值,能夠有效減少風荷載,節(jié)省建筑材料,假如風荷載不是很大,房屋高度不高時能夠適當?shù)販p少剛架的用鋼量,在剛架中間柱可采用兩端均為鉸接的方式。假如廠房的建筑設計跨度不是很大,能夠采用單脊雙坡的形式,在其他條件都知足的情況下,在房脊兩側各需一根檁條,多一根房脊就需要多一根檁條,同時也要增加室內排水溝的用料,避免出現(xiàn)刮風下雨的情況,導致廠房積水積雪,增加廠房的荷載,假如負載過大會滲漏到廠房當中,給企業(yè)造成影響,假如廠房的跨度大,能夠通過位移控制設計,采用雙坡增加剛架的用鋼量。因而,從節(jié)省成本、增加經(jīng)濟效益的角度來講,能夠采用多脊多坡的方式。3.2、構件截面設計要充分發(fā)揮材料的作用,根據(jù)大跨度門式剛架的構造設計,節(jié)省用鋼材料,一般會采用變截面的梁柱,通過改變截面的高度,必要時改變腹板厚度的方式。當有橋式吊車時柱采用等截面構件,屋面荷載較輕,鋼梁跨度大,工字形截面在受彎構件中以受剪為主。門式剛架則考慮,充分利用板件屈曲后的強度,當截面不知足要求時,需要優(yōu)先加厚翼緣版,可獲得較好的經(jīng)濟效果。設計中可以以簡化門式剛架的柱腳構造,減輕基礎要求,進一步壓縮建筑造價,假如有橋式吊車,并且側向剛度有嚴格要求時,柱腳則應該設計為鋼接。3.3、支撐構造的布置與構造大跨度門式框架的支撐體系,包括剛性系桿、柱間支撐和橫向支撐。整個知識體系能夠保障剛架的整體穩(wěn)定性,并且能夠把縱向水平荷載傳遞到基礎。在設置柱間支撐時,可同時設置房蓋的橫向支撐,構成幾何不變體系,在剛架轉折處設置剛性系桿。假如廠房的柱較高,而且沒有吊車可根據(jù)支撐的夾角設置雙層柱間支撐,保持支撐與水面夾角在30°~60°,以吊車做縱向系桿設置,上下兩層柱間支撐,不設置下層支撐,以減少吊車梁的溫度應力。一旦上述高度采用十字形柱間支撐的角度少于30°時,上柱支撐可采用人字形或W形支撐。柱間支撐在無吊車廠房內,可采用張緊裝置的十字穿插圓鋼支撐,有5t以上吊車時,柱間支撐應采用型鋼支撐,設置屋蓋縱向支撐提高吊車梁的側向剛度。3.4、隅撐的設置在建造時,要考慮到剛架橫梁有可能受壓,必須在受壓兩側布置軸承作為橫梁的側向支撐。在實際的建設經(jīng)過當中,往往會以隅撐作為鋼梁平面外的支點來減小鋼梁的壓力,提高整體建筑構造的穩(wěn)定性,適當減少支撐長度,增加內力。在施工中通過設置隅撐,確保安裝精致細密度一般每隔1根檁條設置1道隅撐,中間的間隔為2~4m,進行隅撐設計時也要注意下面幾點問題:第一,假如鋼梁截面較大時,應按固定規(guī)程精到準確算出隅撐的強度。第二,與隅撐相接的檁條厚度不易太薄,假如低于2mm將無法起到對鋼梁的支撐效果,所以,也需要提早算出檁條局部的承壓能力。第三,關于設置隅撐的鋼柱外計算長度能否能夠按間距來測量,當前尚存在爭議,在沒有經(jīng)歷體驗的情況下,建議取隅撐間距的1.1倍[1]。3.5、大跨度門式剛架端板連接設計為了提高施工的便利性,所常使用的剛架跨度為15~36m,采用運輸加工分段進行的方式到現(xiàn)場進行拼接安裝,在安裝經(jīng)過當中牽涉端板構造連接特點設計的內容,華而不實端板連接是整個節(jié)點連接設計中性價比最高的方式,廣泛應用在大跨度輕型門式剛架中,與翼緣拼接和常用的腹板拼接方式相比,端板連接更能夠降低材料的成本,而且能增加整體構造的穩(wěn)固性,現(xiàn)場拼接的方式也較為方便。端板拼接有3種形式,分別為豎放、斜放和橫放。端板連接也考驗其承受的彎矩和剪力,按最大應力設計,采用高強度螺栓,端板連接螺栓應呈對稱布置,不宜少于2排。端板的厚度也不能小于1cm,采用全熔透對接焊縫的技術,將翼緣與端板之間進行焊縫,確保焊接的質量。3.6、屋面活荷載取值當前,市面上所使用的大跨度門式剛架設計構造,主要是根據(jù)相關的設計規(guī)范內容進行制作,經(jīng)過調查發(fā)現(xiàn)鋼構造設計規(guī)范當中對活荷載的規(guī)定為0.5kN/m2,但是假如構件的荷載面積更大,可乘折減系數(shù)0.6。大跨度門式剛架符合這種條件,取活荷載數(shù)為0.3kN/m2。國內外對此數(shù)據(jù)有了較大的差異,國外的該房屋設計中需要考慮到0.15~0.5kN/m2的附加荷載,但在我們國家的設計內容當中并沒有此類的描繪敘述。所以有些廠房框架的柱梁太細,克扣負載,假如碰到大風等惡劣天氣有可能會超出負載額度,很容易使廠房出現(xiàn)安全問題,因而,在建造大跨度門式剛架時一定要注重房屋的活荷載取值,不能一味地克扣荷載,保障廠房的穩(wěn)定性。3.7、需計算好合理的跨度跨度問題在很大程度上影響著廠房構造的穩(wěn)定性,由于不同生產(chǎn)流程的工藝在使用的時候可能有很大的差距,因而有些企業(yè)甚至希望能夠根據(jù)自個的使用要求來合理配置廠房形式與大小。這種情況下需要提早計算哪一種跨度能夠幫助企業(yè)節(jié)省成本,盡可能地知足生產(chǎn)工藝要求,根據(jù)房屋的高度確定合理的跨度,首先需要計算梁高和荷載。確定2項數(shù)值后,適當加大跨度剛架的用鋼量,但整體的造價會較低,能進一步節(jié)省空間,所以帶來的綜合效果非常好,通過計算,發(fā)現(xiàn)假如房檐過高跨度過大,采用中間設置搖擺柱的方式,鋼量較單跨剛架能節(jié)省20%左右,因而,在設計的時候應該選用較為經(jīng)濟的跨度[2]。3.8、剛架間距確實定房價的間距與房屋荷載跨度等因素相關,選用較大的間距會發(fā)現(xiàn)檁條的用鋼量不經(jīng)濟。為符合規(guī)范要求,剛架柱的間距在6~9m最為合適。3.9、柱腳的抗風措施在實際的工程當中,偶然會聽講在大風時會把剛架柱子連根拔起,其實最主要的原因并不是由于荷載計算錯誤,而是在支撐柱間時忘記考慮支撐傳給柱腳的力。尤其是房屋的縱向尺度較小,只牽涉少量的柱間來抵抗風荷載,支撐會給柱腳帶來很大的拉力,假如柱腳沒有可靠的固定措施,很有可能會連根拔起,因而在容易刮大風的地區(qū),要額外注意柱腳的抗風措施,如在柱腳設置描栓端部設描版等[3]。3.10、防火設計方面眾所周知,大跨度門式剛架固然有很多的優(yōu)點,但是對火災的防護性能較差,尤其是廠房的溫度變化較大時,內部的屈曲強度和彈性模量都會隨著溫度的升高而降低。如突發(fā)火災,溫度的急速上升會使廠房的鋼構造失去本身的承受能力,進而導致廠房的坍塌,為了能夠提高鋼構造在高溫下的穩(wěn)定性,有必要對鋼構造采取保衛(wèi)措施。需要對火災的危險類別進行劃分,全體的設計人員確定門式剛架,輕鋼廠房的防火等級,同時根據(jù)我們國家的規(guī)范和防護要求,確保鋼構件的質量,在最大限度上避免高溫給鋼構造帶來的負面影響。同時可以以采用在鋼構造外表涂防火材料的措施,提高鋼構造廠房的防火性能。除此之外,鋼構造的設計更要從大局出發(fā),多角度地考慮好設計工作,如按國家規(guī)范要求,設置疏散電梯安全出口,以便突遇火災時,廠房內的工作人員能夠在最短的時間內緊急撤離,避免企業(yè)的經(jīng)濟損失,保證工作人員的人身安全。3.11、防水設計方面大跨度門式剛架廠房所需要的材料是金屬彩鋼板,固然很美觀但是防水問題也一直存在,做好防水設計是建筑大跨度門式剛架廠房的必要工作。由于金屬彩鋼板本身的熱系數(shù)較大,當接觸到的外界環(huán)境發(fā)生較大的溫度變化時,會產(chǎn)生一定的溫差變化,溫度變化會收縮彩鋼板,進而使接口處產(chǎn)生位移誤差,因而極容易出現(xiàn)漏水問題,在彩鋼板的接口處是漏水問題的高發(fā)區(qū)域。鋼構造體系中,鋼構造本身容易遭到溫度變化,風荷載等外力的作用容易產(chǎn)生形變,支點連接處也容易產(chǎn)生漏水隱患。特殊部位由于材料的銜接不同,遭到溫度變化產(chǎn)生的應力不同步,需要及時修補漏水隱患。對于金屬彩鋼板的防水設計,要采用以導為主、以堵為輔的方式,重視整個設計的施工經(jīng)過,將防水工程作為一個系統(tǒng)工程來做。在設計階段要考慮到大跨度門式剛架廠房的坡度、坡長、構件等眾多因素,科學地采用彩鋼板的規(guī)格。設計合理的截面和充足的落水點,出具具體的防水構造措施,從理論上減少漏水的可能性。施工經(jīng)過當中,施工人員也應該對設計進行改進,并且在施工中監(jiān)督施工環(huán)節(jié),一旦發(fā)現(xiàn)問題要及時地整改,做好驗收工作,記錄房屋淋水試驗,嚴格把控施工質量。即便在驗收之后也應該定期進行檢修,確定沒有任何的漏水隱患后才可投入使用[4]。3.12、計算剛架的側移內力現(xiàn)前階段,計算內力的經(jīng)過中可用的方式方法是有很多的,在門式變截面剛架構造的內力計算經(jīng)過中通常運用彈性分析法,固然通過其他的計算方式方法可以以得到所需的參數(shù),但是計算的基礎精準度沒有彈性分析法的精準度要高。另外,塑性分析法也是一種常用的方式方法,但是這種方式方法僅僅用在剛架擁有全部等截面的鋼柱內力計算經(jīng)過中。在詳細的計算經(jīng)過中,通常是運用單元桿系有限元的方式,計算所需要的參數(shù)相對來講是比擬復雜的,在地震經(jīng)過中所產(chǎn)生的效應作用能夠利用該方式方法進行確定。同時,根據(jù)不同的荷載情況確定內力結果。在詳細分析經(jīng)過中,要確定不同荷載的詳細組合情況,組合不同所造成的內力結果也是有很大差距的。在計算經(jīng)過中,盡量找出截面受控的內力組合,將截面的位置控制在筑底連接柱頂以及跨梁的截面上。

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