大跨轻钢结构厂房降低用钢指标的措施
陈乃仁
1 工程概况
某单层轻型钢结构厂房,平面尺寸48×80m,设计要求室内空间尽量简洁,室内尽量少设柱少阻滞,以便于工艺流程的安排,并尽量降低用钢量,突出个"轻"字。在充分研究国内外工程实例后,我们决定采用两跨连续 架结构,每跨24米,柱间采用12米间距,柱间不设托架或托梁,而直接采用12米跨度的S型冷弯钢檩条,屋面采用大型压型夹心钢板(自重为36kg/m2),檩条间距2米。(厂房平面和剖面如图1所示)。
2 降低用钢量指标的措施
1.1采用12米大柱距,大跨度檩条
与6米柱距相比,室内柱数量减少了一半,一方面在使用功能上提供更加灵活的室内空间;另一方面,由于 架数量减少了将近一半,虽然每榀 架的构件截面和重量有所增加,冷弯S型檩条的重量也有所增加,但总用钢量却有所减少。表1列出了6米柱距和12米柱距两种情况下用钢量的比较。从表中可以看出,即使采用简支檩条,12米柱距方案总用钢量仍略低于6米柱距方案,而檩条采用连续接点后,总用钢量下降了13%。
1.2檩条节点的连续化处理
一般情况下,檩条都是在屋面梁或屋架上弦做铰结点,这种结点做法十分方便,但檩条跨中弯矩峰值和变形都较大,如图―2所示。为了降低弯矩峰值和变形,设计中将檩条连接点设于跨中1/4处(考虑到连续梁适当的塑性调节作用,设计时即假定该点的弯矩为零点)。檩条分为梁上檩条(长4米)和跨中檩条(长8米)两种,其连接构造、弯矩分布如图2所示。S型冷弯檩条是在工厂加工后运到现场安装的,在加工过程中已钻好连接孔,现场安装时,先将梁上檩条就位,再安装跨中檩条,然后用螺栓锁定即可。为使檩条在跨中连接点能承受少量的弯矩,采用了两点螺栓连接。与12米长度的简支檩条相比,每段8米和4米的长度在运输方面要方便许多。
1.3 门架之间梁结点的连续化处理
本工程 架之间的屋面梁跨度较大,设计中用高强螺栓通过柱顶端将屋面梁处理成为连续梁,同时又为内排水放置天沟 提供了位置(柱顶上),高强螺栓连接同时为今后边跨的扩建提供便利的连接孔和排水天沟(扩建后外天沟成为内天沟),从而使厂房能不断顺利"生长"。
3 小 结
本工程设计强调了"连续化"的概念,正是由于"连续化"的处理方法,为厂房的设计带来了使用上方便和用钢量的降低。(见表1)随着计算技术的不断提高和设计经验的不断增长,连续的超静定结构应进一步地被引入到厂房的设计中来。
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