宋成柱 孫 峰 張?zhí)m蘭

(徐州瀚藝建筑設(shè)計(jì)有限公司，江蘇徐州 221000)

0 引言

目前隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展及企業(yè)生產(chǎn)工藝的特殊要求，鋼結(jié)構(gòu)框架+網(wǎng)架屋蓋的結(jié)構(gòu)形式在工業(yè)廠房、展廳等工程上經(jīng)常用到。對(duì)于這種特殊的結(jié)構(gòu)形式，由于上、下兩部分結(jié)構(gòu)的剛度影響，直接采用一般的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)施工圖設(shè)計(jì)軟件是不適宜的，為解決這一問題，以某工程為例介紹一種簡化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法。

1 工程概況

某物流庫房采用鋼框架+網(wǎng)架屋蓋的結(jié)構(gòu)形式，部分周邊下弦節(jié)點(diǎn)采用H鋼柱支承，并將H鋼柱作為四周圍護(hù)的支承構(gòu)件。檐口標(biāo)高10.900 m，室內(nèi)外高差0.30 m。圖1為庫房結(jié)構(gòu)模型，廠房①軸～⑨軸49 m，開間6.125 m，廠房?軸～?軸39 m。網(wǎng)架下弦凈高9.0 m，女兒墻鋼立柱頂標(biāo)高12.6 m。網(wǎng)架類型為正放四角錐螺栓球節(jié)點(diǎn)網(wǎng)架，網(wǎng)格尺寸約3.060 m×3 m，網(wǎng)架最小厚度1.9 m，最大厚度2.8 m，屋面雙坡排水，結(jié)構(gòu)找坡5%，檁托與網(wǎng)架螺栓球采用4.8級(jí)M20螺栓連接，網(wǎng)架采用最小鋼管φ60 ×3.5，最大鋼管 φ159 ×6.0。

2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 主要規(guī)范

GB 50009-2001建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范(2006年版);GB 50017-2003鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范;GB 50011-2010建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范;JGJ 7-2010空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程。

圖1 庫房結(jié)構(gòu)模型

2.2 采用軟件

本工程整體分析采用同濟(jì)大學(xué)的3D3S10.1版有限元分析軟件;網(wǎng)架施工圖設(shè)計(jì)采用浙江大學(xué)的MST2011版空間結(jié)構(gòu)分析軟件。

2.3 結(jié)構(gòu)模型

屋蓋網(wǎng)架采用正放四角錐網(wǎng)架，鋼柱采用焊接H型鋼，考慮制作及施工方便采用外露式柱腳，按剛接設(shè)計(jì)。為減小H鋼柱平面外計(jì)算長度，在柱頂及柱高中間部分分別設(shè)H鋼框梁，并設(shè)置剛性柱間支撐。網(wǎng)架支座體與鋼柱頂通過過渡板連接，按鉸接點(diǎn)設(shè)計(jì)。

2.4 荷載及作用

網(wǎng)架上弦恒載標(biāo)準(zhǔn)值0.25 kN/m2(雙層壓型彩鋼板+50 mm厚保溫棉+C型鋼龍骨)，網(wǎng)架下弦吊掛荷載標(biāo)準(zhǔn)值0.10 kN/球節(jié)點(diǎn)，網(wǎng)架上弦活載標(biāo)準(zhǔn)值0.50 kN/m2。基本風(fēng)壓0.35 kN/m2(B類地區(qū))，基本雪壓0.35 kN/m2(考慮不均勻系數(shù))，抗震設(shè)防烈度7度(0.10g)，設(shè)計(jì)溫度差值±25℃。

2.5 荷載組合

根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》有關(guān)荷載的規(guī)定，采用下列11種荷載組合，以下恒載中包括結(jié)構(gòu)自重(由程序自行考慮)。1)1.2恒荷載。2)1.2恒荷載 +1.4活荷載。3)1.2恒荷載 +1.4風(fēng)荷載。4)1.0恒荷載 +1.4風(fēng)荷載。5)1.2 恒荷載 +1.4 活荷載 +1.4 ×0.6風(fēng)荷載。6)1.2恒荷載 +1.4×0.7活荷載 +1.4風(fēng)荷載。7)1.2(恒荷載+0.5活荷載)+1.3水平地震。8)1.2恒荷載+溫度作用。9)1.2恒荷載+1.4活荷載+溫度作用。10)1.2恒荷載+1.4風(fēng)荷載+溫度作用。11)1.0恒荷載+1.4風(fēng)荷載+溫度作用。

2.6 分析與優(yōu)化結(jié)果

結(jié)構(gòu)自振周期:振型1周期0.365 s、振型2周期0.259 s、振型3 周期0.245 s、振型4 周期0.183 s、振型 5 周期 0.137 s、振型6 周期0.136 s、振型7 周期 0.131 s、振型 8 周期 0.119 s、振型 9周期0.101 s。網(wǎng)架桿件及高強(qiáng)度螺栓規(guī)格:D60×3.5(配M24螺栓)、D75.5 ×3.75(配 M27 螺栓)、D88.5 ×4.0(配 M27 螺栓)、D114×4.0(配 M30螺栓)、D140×4.0(配 M33螺栓)、D159×6.0(配 M45 螺栓)。網(wǎng)架球球徑規(guī)格:BS110，BS130，BS150，BS180，BS200?？蚣芙侵鵋500×300×10×14，框架邊柱H500×300×10×12，框架梁H300×220×8×10。上柱間支撐2L100×6(雙拼)，下柱間支撐2L100×6(雙片)。柱頂最大水平位移10.3 mm＜18 mm(H/500)，網(wǎng)架最大豎向撓度96 mm＜156 mm(L/250)。網(wǎng)架結(jié)構(gòu)用鋼量24.9 kg/m2，H鋼框架及柱間支撐用鋼量29.5 kg/m2。

3 節(jié)點(diǎn)及柱腳處理

1)因?yàn)橹苓呏g設(shè)有剛性支撐，網(wǎng)架支座在邊柱切線方向的約束剛度較大，溫度作用對(duì)下部結(jié)構(gòu)的影響比較明顯，所以考慮支座底板開設(shè)大圓孔，從構(gòu)造上允許網(wǎng)架結(jié)構(gòu)側(cè)移7 mm，該值小于網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的溫度變形值，網(wǎng)架與鋼柱頂節(jié)點(diǎn)大樣見圖2。

圖2 網(wǎng)架與鋼柱頂節(jié)點(diǎn)大樣

2)本工程的H型鋼柱腳設(shè)計(jì)按單層鋼結(jié)構(gòu)廠房的范疇考慮，采用外露式柱腳，柱腳設(shè)置120 mm高Ⅰ20b工字鋼抗剪鍵，柱腳錨栓不承擔(dān)柱底水平剪力。根據(jù)抗震規(guī)范柱腳承載力不宜小于柱截面塑性屈服承載力的1.2倍，柱腳采用8M52錨栓，錨栓材質(zhì)Q235B鋼，柱腳及錨栓安裝大樣見圖3。

圖3 柱腳及錨栓安裝大樣

4 結(jié)語

對(duì)于工業(yè)廠房因?yàn)楦叨群陀?jì)算跨度比較大，不適宜選用門式剛架輕型房屋結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程設(shè)計(jì)時(shí)，選用鋼框架+網(wǎng)架屋蓋的結(jié)構(gòu)形式是一種較好的方案。通過3D3S軟件整體計(jì)算，得到下部結(jié)構(gòu)及基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，并通過對(duì)下部結(jié)構(gòu)的查詢進(jìn)行上部網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的施工圖設(shè)計(jì)是一種簡便方法。

［1］GB 50017-2003，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［2］GB 50011-2010，建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［3］JGJ 7-2010，空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程［S］.

［4］陳紹藩.鋼結(jié)構(gòu)［M］.第2版.北京:中國建筑工業(yè)出版社，1994.

［5］趙熙元.建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊［M］.北京:冶金工業(yè)出版社，1995.

［6］羅邦富.鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊［M］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，1989.