關于鋼結構廠房設計的思考

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        摘要：通過多年的國內外鋼結構工業(yè)廠房的設計經(jīng)驗,總結介紹了鋼結構廠房設計流程、前期資料的收集及設計中應該著重注意的一些問題,以期對工程設計有所參考。

　　關鍵詞：鋼結構 廠房 設計 資料收集 　　 　　一、結構體系和柱網(wǎng)確定 　　 　　1. 結構體系 　　單層廠房鋼結構體系主要由橫向結構和縱向結構系統(tǒng)組成。橫向系統(tǒng)就是排架。名稱可以稱作框排架、剛架等。也可以稱為鉸接排架及剛接排架。具體情況根據(jù)工藝要求、廠房剛度要求、結構受力情況、材料選用情況等確定?？v向系統(tǒng)一般由柱及其支撐、托架、吊車梁及制動梁或桁架、墻梁等組成。 　　2. 柱網(wǎng) 　　柱網(wǎng)應根據(jù)工藝要求、經(jīng)濟柱距及跨度、建筑美的要求等方面確定。經(jīng)濟指標是綜合的,包括基礎費用,鋼材用量、制作安裝難度及進度等。跨度一般根據(jù)工藝要求確定。通過多年設計經(jīng)驗總結,經(jīng)濟柱距為:重型廠房地基差時宜采用24m,中型廠房地基差時采用18m、15m,輕型廠房采用12m;地基較好時廠房一般宜采用12m、18m柱距。 　　3. 廠房溫度伸縮縫 　　橫向溫度伸縮縫一般采用雙柱伸縮縫。廠房縱向溫度伸縮縫一般采用單柱伸縮縫,方法是廠房一側采用搖擺柱或采用滾動支座來實現(xiàn)伸縮。 　　 　　二、廠房各系統(tǒng)設計中應特別注意的問題 　　 　　1. 鉸接屋架上承及下承做法對柱的影響 　　上承式屋架優(yōu)點:屋架支座處傳力好。屋架在安裝時的穩(wěn)定性好,而且基本上可不必考慮屋架受力后弦桿彈性伸長的影響。上弦在豎向荷載作用下的壓縮變形可補償屋架下?lián)蠒r(坡度變直時)支座向外的位移。其總位移量的消長情況與屋面坡度有關,當屋面坡度i≥1/6,柱頂仍將向外推移。當i≤1/10柱頂非但不會向外推移,甚至有向里移動的可能,這個優(yōu)點在多跨廠房中更為重要。上承式屋架缺點:上承屋架端支座底部至端節(jié)點中心的距離較大,約為下承式屋架的23倍。因 　　此,在柱頂水平剪力作用下對支座節(jié)點的偏心彎矩較大,設計時應引起注意。一般可采取以下兩種方式解決:①采用側接法與柱頂相連,以減少甚至消除偏心彎矩;②在與支座節(jié)點相連的屋架桿件設計中,考慮此偏心彎矩的影響,下承式屋架做法優(yōu)缺點正好與上承式相反。 　　2. 柱 　　柱截面選用時,為了經(jīng)濟,宜優(yōu)先選用鋼管混凝土柱或型鋼格構柱。為了經(jīng)濟,在工藝允許的情況下可增加縱向系桿,以減小廠房柱的平面外計算長度。 　　3. 柱間支撐 　　支撐桿件采用單拉桿設計或一鐮一壓桿件設計,應根據(jù)受力大小及桿件長度確定。目前流行采用單桿既在前后片桿件之間不打綴條設計,便于中間穿行管道、鋼梯及參觀走道。 　　4. 吊車梁系統(tǒng) 　　吊車梁中間加勁肋板與上翼緣的焊縫國標圖集與鋼結構設計規(guī)范不同(鋼結構設計規(guī)范要求刨平頂緊后焊接,國標圖集僅采用焊縫),建議采用刨平頂緊后焊接。平板支座處加勁肋國標圖集中是上下刨平頂緊,為了便于施工,建議改為上端坡口焊,下端刨平頂緊后焊接。 　　業(yè)人員數(shù)量。 　　① 在樓梯、通道等頻繁和必須的通行處應搭設臨時簡易通道(或鋪設跳板),以供施工人員通行。 　?、?加強教育和管理,使全體操作人員充分重視保護板面負筋的正確位置。行走時,應自覺沿鋼筋小馬凳支撐點通行,不得隨意踩踏中間部位鋼筋。 　　③ 安排足夠數(shù)量的鋼筋工(一般應不少于3~4人)在砼澆筑前及澆筑中及時進行整修,特別是支座端部受力最大處以及樓面裂縫最易發(fā)生處(四周陽角處、預埋線管處以及大跨度房間外)應重點檢查和修復。 　?、茼殴ぴ跐仓r對裂縫的易發(fā)生部位和負彎矩筋受力最大區(qū)域,應鋪設臨時性活動跳板,擴大接觸面,分散應力,盡力避免上層鋼筋受到重新踩踏變形。 　　5. 預埋線管處的裂縫防治預埋線管,特別是多根線管的集中處容易導致裂縫。當預埋線管直徑較大,開間寬度較大,且線管的敷設走向重合時,很容易發(fā)生樓面裂縫。因此對于較粗的管線或多根線管的集中處須加強。根據(jù)我公司的經(jīng)驗,建議增設的抗裂短鋼筋采用Φ6~8,間距≤100。 　　6. 材料吊卸區(qū)域的樓面裂縫防治目前在主體結構施工過程中,普遍存在質量與工期的矛盾。一般主體結構的樓層施工速度平均為5~7天左右一層,最快時甚至不足5天一層。因此當樓層砼澆筑完畢后不足24小時的養(yǎng)護時間,就忙著鋼筋、鋼管、模板等材料吊運施工,這就給大開間部位的房間雪上加霜。在強度不足的情況下受材料吊卸沖擊振動荷載的作用而引起不規(guī)則的受力裂縫。并且這些裂縫一旦形成,就難于閉合,形成永久性裂縫,這種情況在高層住宅主體快速施工時較常見。對這類裂縫的綜合防治措施如下: 　　① 主體結構的施工速度不能強求過快,樓層澆筑完后的必要養(yǎng)護必須獲得保證(一般不宜≤24h);主體結構階段的樓層施工速度宜控制在6~7天一層為宜。 　　② 科學安排樓層施工作業(yè)計劃,在樓層砼澆筑完畢的24小時后,可做一些測量、定位、彈線等準備工作,最多只允許暗柱鋼筋焊接工作,不允許吊裝大宗材料,避免沖擊負載。砼終凝后可先分批安排運少量暗柱和剪力墻鋼筋進行綁扎活動,做到輕卸、輕放,以控制和減少沖擊振動力。第3天方可開始吊裝鋼管等大宗材料以及從事樓層墻板和樓面的模板正常支模施工。 　　③ 模板安裝時,吊運或傳遞上來的材料應盡量分散就位,不得過多地集中堆放,以減少樓面集中荷重。 　?、?對計劃中的臨時大開間材料吊裝堆放區(qū)域部位(一般約40m2左右)的模板支撐架設前,應預先考慮采用加密立桿(立桿的縱、橫向間距均不宜大于800mm)和擱柵增加模板支撐架剛度的加強措施,以增強剛度、減少變形來加強該區(qū)域的抗沖擊振動荷載,并應在該區(qū)域的新筑砼表面鋪設舊木模板以保護和擴散外力,防止裂縫的發(fā)生。 　　7. 對樓面砼的養(yǎng)護砼的?；祓B(yǎng)護對其強度增漲和各類性能的提高十分重要,特別是早期的養(yǎng)護可避免表面脫水減少砼初期伸縮裂縫發(fā)生。施工中必須堅持覆蓋麻袋或草包進行一周左右的養(yǎng)護,并建議采用噴養(yǎng)護液進行養(yǎng)護。 　　 　　參考文獻： 　　[1]劉霄，楊紅旗，楊國海.輕型鋼結構廠房的設計與研究[J].山西建筑，2006 07 10.