黃 林，徐 偉

(1.中航規(guī)劃建設長沙設計研究院，湖南長沙410014;2.江蘇送變電公司，江蘇南京210038)

1 工程概況

某廠綜合試驗廠房位于湖南省長沙市望城縣，抗震設防烈度為6度，設計基本地震加速度值為0.05g，設計分組為第一組，擬建場地為Ⅲ類場地.工程平面尺寸為185mx72m，主要柱距為7.5m，檐口標高為10.0m，局部檐口標高為20.8m，柱網(wǎng)平面、剛架立面分別如圖1和圖2－4，共27榀剛架，其中4榀不等高剛架.廠房內(nèi)除高跨處設20t吊車(軌頂標高18.0m)外，其余跨均設5t吊車(軌頂標高8.0m).基本風壓為0.35kN/m2，基本雪壓為0.70kN/m2(長沙地區(qū)地方性規(guī)定).外墻1.2m以下采用240厚粘土多孔磚，以上采用雙層壓型鋼板復合保溫墻(保溫層采用100厚巖棉)及100厚巖棉夾芯板復合保溫墻，輔樓內(nèi)墻除防爆墻外，均采用240厚粘土多孔磚.屋面采用壓型鋼板.基礎采用夯擴樁基礎.

圖1 柱網(wǎng)平面圖

圖2 剛架GJ1立面圖(用于非高低跨處)

圖3 剛架GJ2立面圖(用于高低跨處中間榀)

圖4 剛架GJ3立面圖(用于高低跨處非中間榀)

2 結構分析和計算

采用PKPM系列中的STS(2010版－2011年3月)程序進行內(nèi)力分析，左右梁分段比為1:2:1(單坡)，中間梁分段比為1:2:1(雙坡).本工程恒荷載和活荷載取0.40 kN/m2和0.70kN/m2(取屋面活荷載與雪荷載較大值，長沙地方性規(guī)定基本雪壓取0.7 kN/m2)，基本風壓 0.35kN/m2，地面粗糙度為B類.進行結構分析和計算時應注意以下幾個問題.

2.1 通過合理的計算簡化建立合理的計算模型

在進行本工程結構設計時，首先應建立合理的計算模型，需要進行合理的簡化與處理.特別是節(jié)點處(包括梁－梁節(jié)點、梁－柱節(jié)點、柱腳節(jié)點等)的簡化要合理，以建立符合結構實際工作狀況且便于分析和計算的模型.本工程除抗風柱采用鉸接外，其余均采用剛接.此外，梁的合理分段對于計算結果、節(jié)省鋼材非常重要，應使拼接節(jié)點位于彎矩較小的位置且梁段不宜太長以方便運輸.

2.2 控制參數(shù)的選取

剛架GJ1采用《門式剛架輕型房屋鋼結構技術規(guī)程》進行計算，抗彎承載力比值、穩(wěn)定應力比均控制在0.92以內(nèi);門式剛架梁平面內(nèi)的整體穩(wěn)定性按壓彎構件驗算;鋼結構受拉柱容許長細比取400;鋼結構受壓柱容許長細比取150;鋼梁(恒+活)容許撓跨比取l/180;柱頂容許水平位移/柱高:l/400［1］.剛架GJ2、GJ3(柱高度超過12m 且有20t A5 級工作制橋式吊車)采用《鋼結構設計規(guī)范》進行計算，抗彎承載力比值、穩(wěn)定應力比均控制在0.92以內(nèi);鋼柱計算長度系數(shù)采用有側(cè)移的計算方法;鋼結構階形柱的計算長度折減系數(shù)取0.80;鋼結構受拉柱容許長細比取400;鋼結構受壓柱容許長細比取150;鋼梁(恒+活)容許撓跨比取 l/250;鋼梁(活)容許撓跨比l/300;柱頂容許水平位移/柱高取 l/400［2］.

2.3 風荷載規(guī)范的選用

根據(jù)《全國民用建筑工程設計技術措施》18.1.6條跨高比l/h小于等于4的門式剛架應按《建筑結構荷載規(guī)范》計算風荷載標準值Wk及風荷載體形系數(shù)μs［3］，本工程3榀剛架均采用《建筑結構荷載規(guī)范》計算風荷載［4］.

2.4 梁、柱計算長度的選取

輕鋼結構的剛架梁和柱構件，均按照壓彎構件進行強度和穩(wěn)定的驗算.有時候梁、柱計算長度對于平面外穩(wěn)定驗算是個非常關鍵的因素，特別是對跨度較大或者較高的工業(yè)建筑，計算長度對于平面外穩(wěn)定尤為重要.平面外計算長度，應取側(cè)向支撐點間的距離.除支撐系統(tǒng)的壓桿外，隅撐(屋面板有一定的剛度且與鋼梁有可靠連接)與柱間支撐均可以作為平面外的側(cè)向支撐點.

2.5 高低跨屋面處雪荷載的計算

在高低跨屋面不大于8m處，根據(jù)《建筑結構荷載規(guī)范》應考慮此處積雪的情況［4］，積雪分布系數(shù) μr取2.0，這一點在進行分析計算時很容易被工程設計人員忽略.

3 結構構造措施

結構構造措施雖然不參與計算，卻對保證整個廠房的整體性和安全性有著非常重要的作用.

3.1 設置空間支撐體系

支撐體系將各平面剛架聯(lián)結組成具有一定空間剛度和穩(wěn)定的整體結構，為梁、柱的平面外整體穩(wěn)定提供側(cè)向支撐點，也使風力、溫度應力、地震力以及吊車縱向水平力等縱向荷載傳力明確、合理、簡捷.本工程在兩端部及每隔45m(包括高低跨周圍)設置屋面水平支撐，柱間支撐和屋面水平支撐布置在同一跨度內(nèi)，形成空間支撐結構體系.此外，屋面支撐的布置應與抗風柱的位置相協(xié)調(diào)，抗風柱頂反力能直接傳到屋面橫向節(jié)點上，傳力明確簡捷.

3.2 設置隅撐

隅撐雖然很小，卻是保證剛架梁下翼緣或剛架柱內(nèi)側(cè)受壓平面外穩(wěn)定的重要措施.本工程根據(jù)檁條及墻梁的間距每隔3m布置一道隅撐，可以有效地減小梁、柱平面外的計算長度，同時對增加整個廠房的整體性起著重要的作用.

4 結語

本文以從事的實際工程某不等高低跨綜合試驗廠房為基礎，結合在設計工作中應該注意的常見問題，從結構分析與計算、構造措施兩個方面作了些探討，希望能為以后類似的工程提供借鑒，以期達到安全經(jīng)濟的目的.

［1］中國建筑金屬結構協(xié)會建筑鋼結構委員會，中國建筑標準設計研究所.CECS 102－2002門式剛架輕型房屋鋼結構技術規(guī)程［S］.北京:中國計劃出版社，2012.

［2］中華人民共和國建設部.GB50017－2003鋼結構設計規(guī)范［S］.北京:中國計劃出版社，2003.

［3］中華人民共和國建設部.GB50009－2001建筑結構荷載規(guī)范［S］.北京:中國計劃出版社，2001.

［4］建設部工程質(zhì)量安全監(jiān)督與行業(yè)發(fā)展司，建筑標準設計研究所.2003全國民用建筑工程設計技術措施(結構)［S］.北京:中國計劃出版社，2003.