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高层钢结构在厂房中的应用

时间:2011-06-17 00:00   来源:转载   作者:   浏览数:

    摘要:结合工程初中,针对钢结构工业厂房的特点,从厂房刚度、柱间支撑、楼板水平支撑及节点设计等几方面进行讨论。 

 1、 工程概况  

    某铜冶炼厂首次由澳大利亚引进三台澳斯麦物炉(熔炼炉、沉降炉、吹炼炉各一台)集中设置于熔炼主厂房内,由于工艺新颖,流程复杂,室内又有高温热 源,SO2气体腐蚀的影响等,故对厂房结构设计提出了特殊要求,造成结构设计的复杂性。

 熔炼车间平面为矩形厂房,总建筑面积5000㎡,长36m,宽25m,(主跨21m,副跨4m),檐口标高47.20m。

 主跨内设有一台50t/10t重级工作制桥式起重机,轨顶高41.77m,屋面梁下悬挂2台10t电动葫芦,供2台炉子提升氧枪专用。因该厂房楼面活载大部分为30kN/㎡,工艺要求严,柱网不规则,楼层高低相差较大,整个厂房厂房自下而上全是敞开大究竟,没有一个赛事楼层,又位于7度地震区,业主要求工期紧迫,选用其它常用结构形式很难满足要求,因此,采用钢结构比较合理。 

 2、 结构方案的确定  

   由于受工艺流程配置的要求,采用钢框架结构比较合适。但考虑到整修结构自下而上没有一个比较完整楼层,结构空间刚度较弱,结合收集到国外类似厂房的处理办法,沿厂房四周尽可能设置垂直支撑,室内柱间无障碍物,设备管线布置灵活。这种结构体系的抗侧刚度及稳定,主要取决于梁与柱的连接节点的刚度和延性。 

 3、 高层钢结构厂房刚度的保证  

    钢结构体系具有很好的延性,这对于抗震是非常有利的,然而要使结构满足使用要求,必须使建筑物有足够的刚度。本建筑物设计主要从计算和构造两方面来保证厂房的刚度。  

   3.1结构计算方面 

 由于厂房内几乎没有完整楼层,所以其空间工作性能差,设计是按平面框架体系计算,结构的侧向变形按以下几条控制:

(1)在吊车水平横向刹车力作用下,控制厂房柱在吊车梁顶面处横向变位  ≤HT/2000。  

(2)在风荷载作用下,顶点的侧移不超过建筑物高度的1/500;层间位移不超过楼层的1/400。  

(3)根据澳方工艺要求标高21.20m处,在风荷 载作用下,最大水平位移不大于35mm。  

(4)在地震水平力作用下,结构在弹性阶段的层位移,不得超过结构层高的1/250。  

  3.2结构构造方面  

   结构构造是结构设计的保证,对结构的关键和薄弱部位,必须加强构造措施。本工程主要从以下几个方面考虑: 

(1) 加强支撑体系,在不影响生产操作的前提下,沿厂房四周设置水平及垂直支撑。  本厂房高度47m,共分9层,平均层高5.2m,几乎是一般民用建筑的2倍,其中最矮层高3m,最高层高7m,整个建筑的空间工作性能较差,为了加强厂房的刚度及保证结构安装时的稳定性,沿厂房外围增设柱间支撑如图2所示,同时每隔一层楼板,沿厂房外侧设置水平支撑,水平支撑的宽度≥3m。 

(2) 框架梁的侧向支撑:在抗震设计时,在框架节点中,距柱轴线1/10梁跨处,为了防止框架梁在弹塑性状态下的侧向屈曲,在可能出现塑性铰的地方设置铡向支撑构件。本设计分两种情况:A.对于梁上翼缘与楼板相连在一起时,仅设下翼缘受压区的侧向支撑即可;B.对于独立的框架梁应在上下翼缘同时设支撑,常用方法是在互相垂直的两根梁之间设隅撑。  

 (3) 框架纵横两方向均采用刚性节点。 

(4) 柱脚采用外包式刚性柱脚。

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