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        某超高門式剛架輕鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

        2018-11-02 02:33:58戚迎花郭建勇
        現(xiàn)代食品 2018年16期
        關(guān)鍵詞:柱頂門式剛剛架

        ◎ 戚迎花,郭建勇

        (鄭州中糧科研設(shè)計(jì)院有限公司,河南 鄭州 450053)

        1 工程概況

        廣東省中山市某工業(yè)區(qū)毛米倉車間,高20 m,跨度30 m,內(nèi)為16 m高鋼板倉,無吊車,建筑面積1 650 m2,室內(nèi)外高差300 mm,業(yè)主要求采用門式剛架結(jié)構(gòu)。項(xiàng)目平面布置圖及主剛架立面如圖1、圖2所示。

        圖1 平面布置圖

        該地區(qū)抗震設(shè)防烈度為7度,設(shè)計(jì)基本地震加速度值為0.10 g,設(shè)計(jì)地震分組為第二組。處于沿海地區(qū),基本風(fēng)壓0.6 kN/m2。結(jié)構(gòu)安全等級(jí)二級(jí),剛架材料選用Q345B級(jí)鋼。

        圖2 主剛架立面圖

        2 結(jié)構(gòu)布置

        本工程主承力體系采用焊接H型截面門式剛架,屋頂及外墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用壓型鋼板輕型材料。剛架柱柱腳固結(jié),柱子采用全高等截面。為減小柱子平面外計(jì)算長度,保證整體結(jié)構(gòu)空間的穩(wěn)定性,廠房縱向每榀鋼架柱間除柱頂設(shè)置剛性系桿外,在柱中增設(shè)兩道剛性系桿。屋蓋縱向設(shè)置通長剛系桿,間距4.5~5.5 m。

        3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析

        鋼架結(jié)構(gòu)的分析計(jì)算程序采用PKPM-STS鋼結(jié)構(gòu)軟件設(shè)計(jì)。

        本工程建筑高度大于GB 51022-2015《門式鋼架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范》[2](簡稱《門規(guī)》)18 m的限值要求,《門規(guī)》不能完全適用,因此設(shè)計(jì)過程中宜參考其他結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范。

        3.1 荷載

        荷載包括屋面恒載、活載、風(fēng)荷載等。風(fēng)荷載取GB 5009-2012《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》(簡稱《荷規(guī)》)及《門規(guī)》較大值。經(jīng)對(duì)比,柱子風(fēng)荷載《荷規(guī)》更大,梁風(fēng)荷載《門規(guī)》更大。筆者建議結(jié)構(gòu)整體計(jì)算采用《荷規(guī)》風(fēng)荷載,再用《門規(guī)》風(fēng)荷載進(jìn)行屋面斜梁驗(yàn)算。柱子風(fēng)荷載的輸入,可以采用梯形荷載或等效矩形荷載計(jì)算。

        3.2 板件寬厚比控制

        構(gòu)件的板件寬厚比既是保證廠房框架延性的關(guān)鍵指標(biāo),也是影響單位面積用鋼量的重要因素[1]。該單層工業(yè)廠房高度已經(jīng)超出《門規(guī)》的適用范圍,不建議采用《門規(guī)》控制。

        對(duì)于輕屋蓋廠房,《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》[1]9.2.14條及條文說明中,對(duì)設(shè)防烈度8度(0.20 g)及以下的情況,可采用性能化設(shè)計(jì)的方法,即“高延性、低彈性承載力”和“低延性、高彈性承載力”兩種,即允許在構(gòu)件強(qiáng)度和穩(wěn)定滿足不同地震作用的承載力要求時(shí),可采用不同限值進(jìn)行彈性設(shè)計(jì)階段的板件寬厚比計(jì)算。

        本工程按照“低延性、高彈性承載力”性能設(shè)計(jì)方法,當(dāng)結(jié)構(gòu)在滿足較高地震作用的承載力要求時(shí),允許采用較低限值進(jìn)行彈性設(shè)計(jì)階段的板件寬厚比計(jì)算,放寬了板件寬厚比的要求。

        在滿足2倍多遇地震作用下的要求時(shí),可采用GB 50017-2003《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》[3](簡稱《鋼規(guī)》)彈性設(shè)計(jì)階段的板件寬厚比限值。而PKPM-STS鋼結(jié)構(gòu)軟件設(shè)計(jì)中已提供了相應(yīng)的選項(xiàng),可直接勾選設(shè)計(jì)。

        3.3 柱頂位移控制及梁撓度

        本工程無橋式吊車,柱頂位移控制可采用《鋼規(guī)》無橋式吊車的單層框架柱頂位移H/150的限值,考慮到廠房內(nèi)鋼柱與毛米倉距離較近,頂位移限制按H/180控制。經(jīng)計(jì)算,本工程柱頂位移由風(fēng)荷載控制。為滿足柱頂水平位移,屋面梁截面隨著柱截面加大而加大,梁的使用率較低,其撓度也能得到充分保證。因此,梁截面可在滿足板件構(gòu)造及整體計(jì)算要求的前提下,盡可能減小截面,節(jié)約材料。

        4 結(jié)語

        本工程通過選取合適的荷載和柱頂位移限值參數(shù),按照“低延性、高彈性承載力”性能設(shè)計(jì)方法,進(jìn)行超規(guī)范要求的高度的門式剛架輕鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),既保證結(jié)構(gòu)安全性,又達(dá)到較好的經(jīng)濟(jì)效果。

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