多层钢框架结构是多层厂房最常用的结构
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多层厂房结构设计探析摘要:本文以多层厂房工程具体实例为基础,深入的分析了多层厂房结构设计的要点,并提出相关的注意事项。
关键词:多层厂房结构设计设计要点注意事项随着我国经济的迅猛发展,过去建筑形式、功能单一的厂房结构已经难以满足现代化生产的需要。
为了迎合工艺不断更新、大工业生产的形势,工业大厦、联合车间等多功能厂房陆续建成。
在工业用地日益紧张的情况下,多层厂房也是应运而生。
具有荷载大、跨度大、开洞多等特点的多层工业厂房的结构设计,倍受业界关注。
笔者结合个人设计实践经验,对多层厂房的结构设计,做以下探讨:一多层厂房工程实例本工程为两层框架结构,1 层为生产厂房,2 层为培训厂房,建筑轴线宽度为 24.3m,长度为 54m,两层层高均为 7.5m,在 1 层、2 层分别设了 1 台 5t 的桥式吊车,抗震设防烈度为 7度,设计分组为第三组,基本加速度为0.1g,框架抗震等级为三级,采用柱下独立基础,框架梁、柱、基础的混凝土等级为c40,钢筋采用 hpb300 级、hrb400 级,结构计算采用中国建筑科学研究院的pkpm 系列软件(2010 版),平面布置如图 1所示。
1 大跨度梁截面形式的选用对于本工程来说,跨度为24.3m 的大梁的截面形式的选用尤为重要,为保证本工程满足“安全、经济、适用”的原则,笔者分别采用了型钢混凝土、钢梁、预应力混凝土梁3种截面形式进行了试算,其中预应力筋选用钢绞线(1×7)s15.2,具体梁参数见表1。
从工程造价、施工难度等方面综合比较,本工程采用用后张法有黏结预应力混凝土梁较为合适。
2 吊车荷载的输入为方便加工件的运送,本工程在1 层、2 层分别设了 1 台5t 的桥式吊车,对于吊车荷载的输入,在 pkpm 软件中可以直接由软件自动导入,在选取软件库中的标准吊车荷载后,即可完成本工程吊车荷载的布置。
3 考虑大型机床等设备布置,楼面活荷载的选用本工程2 层为培训教室,里面布置了大量的机床设备,考虑设备运行时的振动影响,应按《建筑结构荷载规范》(gb50009—2001)(2006 版)4.2.1 条及附录 c 规定输入楼面均布荷载,本工程的机床型号为 c6132 型,属第四类金工车间,计算楼面板时,楼面活荷载取值为8.0kn/m2,计算楼面次梁时,楼面活荷载取值为6.0kn/m2,计算框架主梁、框架柱、基础时,楼面活荷载取值为5.0kn/m2,本工程楼面结构采用了井字梁结构,楼面板厚度为120mm。
浅论多层工业厂房的结构设计摘要:分析多层厂房结构设计的特点及结构计算中应注意的问题,以做到合理、经济的最佳结构设计。
关键词:多层工业厂房结构设计结构计算随着国民经济的迅速发展,工业建筑要不断满足现代大工业生产,工艺不断更新的要求,过去那种单一功能,单一建筑形式已经不适应生产方式改变的需要,联合车间、灵活车间、工业大厦等多功能厂房应运而生。
另外,建设用地的紧张以及工艺流程的需要,越来越多地多层厂房甚至高层厂房出现。
多层厂房的特点是跨度大、荷载大、开洞多、有多层吊车,在设计过程中,有些问题值得总结和探讨。
一、多层工业厂房结构设计要点多层厂房因为工艺布置的要求,一般都需要大空间,结构通常采用框架结构,在层数较多、工艺条件许可的情况下也可以采用框剪结构。
结构布置的原则是:尽量使柱网对称均匀布置,使房屋的刚度中心与质量中心相近,以减小房屋的空间扭转作用,结构体系要求简捷、规则、传力明确。
避免出现应力集中和变形突变的凹角和收缩,以及竖向变化过多的外挑和内收,力求沿竖向的刚度不突变或少突变。
1. 控制横向框架与纵向框架的周期。
由于多层厂房跨度方向、尺寸较大,柱子少;而柱距方向尺寸较小,柱子多。
一般都是横向控制,使纵横向的抗震能力大致相同,不仅有利于抗震,也使设计更为经济合理。
2. 合理布置电梯间的位置。
多层厂房由于设备、货物很重,竖向运输的需要,均要设置电梯。
钢筋混凝土电梯井筒刚度很大,应充分考虑电梯井筒对建筑物的偏心影响,在结构布置上尽量避免电梯井筒布置在建筑物的角部和端部。
当工艺布置需要而不可避免时,应对周围的楼板及框架采取加强措施。
3. 地震区的多层厂房宜少或不设防震缝。
地震区房屋的伸缩缝是合一的,当房屋较长时,宜采取下列一些构造措施和施工措施以少设伸缩缝及防震缝;施工中,每隔40m设置一道800mm一个1400mm 宽的后浇带,后浇带的位置设在结构受力影响最小的区段;在温度影响较大的顶层、底层、山墙和内纵墙端开间的墙体等部位,适当提高配筋率;加厚屋面隔热保温层或设置架空层形成通风屋面。
多层工业厂房结构设计的理论与应用研究【摘要】:随着高新技术理念更替的日新月异,对工业生产的硬件条件要求越来越高,其中,工业厂房的结构在企业自身发展中就起到了至关重要的作用。
笔者从事厂房设计工作多年,针对于现在生产常用的多层工业厂房的整体构架,结构设计中的要点及其注意事项,结合实际工作经验,作以详尽的阐述,望对同行以及相关人士能起到一些借鉴作用。
【关键词】:多层工业厂房;结构设计;设计要点;应用研究中图分类号:tu318文献标识码: a 文章编号:引言新形势下,我国的工业发展步伐日益加快,工业建筑除了作为必备的基础设施之外,也要不断满足不断发展的工业化格局以及工业化大生产的需要,过去单一使用功能的建筑方式已经无法适应现代化的需求。
各种附属功能理念的引进,使得工业厂房向多功能方向发展,另外,由于现代社会资源拮据,用地紧张,多层厂房的建立逐渐受到越来越多企业的青睐,由于多层厂房在空间上的优势,使得其能满足更广泛生产工艺的要求。
目前我国建立的多层厂房具有如下特点:跨度大、荷载大、开洞多、有多层吊车。
由于其建筑格局是一个整体的系统,所以在进行最初结构设计时,有很多问题需要考虑在内。
多层工业厂房常用的结构体系主要有框架一体支撑体系、纯框架体系、钢架加支撑的混合体系。
在框架一体支撑体系结构设计中,通常将纵向结构设计为柱-支撑体系,将横向结构设计为钢接框架,利用柱间支撑承受水平荷载。
框架-支撑体系非常适用于横向较短、纵向较长的厂房,这种结构体系相对比较经济,它的缺点是柱间支撑将会影响厂房的使用。
其次,纯框架体系没有设置柱间支撑,将纵横两个方向的结构均设计为刚接框架。
它的优点是不影响厂房的使用空间;缺点是不能选用工字型柱,须要使用在纵横两个方向上没有较大的惯性矩差别的截面形式,从而导致用钢量大大增加。
最后,钢架加支撑的混合体系和框架一体支撑体系、纯框架体系的不同点是它将纵向设计为支撑与钢架混合的型式,依靠支撑与钢架共同承受水平力。
国开(中央电大)专科《建筑结构》机考真题题库国开(中央电大)专科《建筑结构》机考真题题库说明:试卷号码:2347;课程代码;00873;适用专业及学历层次:建筑施工与管理专科;考试方式及成绩:形考(50%);终考机考(50%);考试题型:单项选择题(15小题45分)、判断题(10小题30分)和多项选择题(5小题25分)。
一、单项选择题题库 1.(A)的作用是构成刚性框架,增强屋盖的整体刚度,保证屋架上弦稳定性的同时将抗风柱传来的风力传递到(纵向)排架柱顶。
A.上弦横向水平支撑2.(A)房屋在静力计算时,墙、柱可作为以屋盖(楼盖)为不动铰支座的竖向构件计算。
A.刚性方案3.(A)结构在水平荷载下表现出抗侧移刚度小、水平位移大的特点,属于柔性结构。
A.框架4.(A)是结构按极限状态设计时采用的荷载基本代表值,是现行国家标准《建筑结构荷载规范》(GB50009-2021)中对各类荷载规定的设计取值。
A.荷载标准值5.(A)是结构按极限状态设计时采用的荷载基本代表值,是现行国家标准《建筑结构荷载规范》中对各类荷载规定的设计取值。
A.荷载标准值6.(A)是指梁、柱、楼盖均为现浇钢筋混凝土,目前应用最广泛。
A.全现浇式框架7.(A)在水平荷载下表现出抗侧刚度小、水平位移大的特点,故属于柔性结构,此类房屋一般不超过15层。
A.框架结构8.(B)房屋的静力计算,可按楼盖(屋盖)与墙柱为铰接的考虑空间工作的平面排架或框架计算。
B.刚弹性方案9.(B)是指梁、柱为现浇,楼板为预制,或柱为现浇,梁板为预制的结构。
B.半现浇式框架10.(B)适用于住宅、公寓、旅馆等小开间的民用建筑,在工业建筑中很少采用,此种结构的刚度较大,在水平荷载下侧移小,适用于15~35层的高层建筑。
B.剪力墙结构11.(C)是指梁柱楼板均为预制,然后通过焊接拼装连接成整体的框架结构。
C.装配式框架12.(C)在水平荷载下表现出抗侧刚度小、水平位移大的特点,故属于柔性结构,此类房屋一般不超过15层。
建筑环境与能源应用工程开题报告范文全文共3篇示例,供读者参考建筑环境与能源应用工程开题报告范文篇11国内外研究现状及发展趋势随着社会的发展,钢筋混凝土框架结构的建筑物越来越普遍,由于钢筋混凝土结构与砌体结构相比较具有承载力大、结构自重轻、抗震性能好、建造的工业化程度高等优点;与钢结构相比又具有造价低材料来源广泛、耐火性好、结构刚度大、使用维修费用低等优点。
因此,在我国钢筋混凝土结构是多层框架最常用的结构型式。
近年来,世界各地的钢筋混凝土多层框架结构的发展很快,应很多。
一般框架结构是由梁柱杆系构成,能够承受水平和竖向荷载作用的承重结构体系。
在合理的高度和层数的情况下,框架结构能够用的承重结构体系。
在合理的高度和层数的情况下,框架结构能够用的承重结构体系。
在合理的高度和层数的情况下,框架结构能够结构的传力系统、传力方式,良好的结构方案是良好结构设计的重要前提。
办公楼是城市第三产业的重要载体,是城市经济的重要组成部分。
随着城市的发展与产业结构的升级,办公楼经济所占的比重快速增加,办公楼在城市中的地位与作用也越来越大,人们对办公楼设计使用提出了更高的要求。
因而现代办公楼出现了一些新的发展趋势:1.1国内外对混凝土框架结构办公楼的研究及发展有以下几方面(1)在计算理论方面。
在工程结构设计规范中已采用的基于概率论和数理统计分析的可靠度理论,概率极限状态计算体系要不断完善;混凝土的微观断裂机理、混凝土的多轴强度理论及非线性变形的计算理论等方面也需要更大的突破,并应用于工程结构设计中。
(2)在计算机软硬件方面。
电子计算机的普及和多功能化,cad、pkpm等软件系统的开发,缩短了建筑结构设计的时间和工作量,提高了经济效益。
(3)在材料研究方面。
混凝土主要是向高强、轻质、耐久、易成型及具备某种特殊性能的高性能混凝土方向研发。
钢筋的研发方向则是高强、防腐、较好的延性和良好的粘结锚固性能。
(4)在结构型式方面。
预应力混凝土结构由于抗裂性能好,可充分利用高强度材料,各种应用发展迅速。
多层钢结构工业厂房的设计及探讨摘要:目前越来越多的多层厂房出现,因其施工速度快、自重轻、抗震性好等优点已逐步替代钢筋混凝土结构。
本文就多层钢结构厂房的设计问题进行了探讨。
关键词:钢结构;厂房;设计abstract: more and more multi-storey plant, because of its fast speed of construction, light weight, good shock resistance, etc. it has gradually replaced the reinforced concrete structure. this paper discussed the design of multi-storey steel plant.key words: steel; plant; design 中图分类号:tu2文献标识码:a 文章编号:2095-2104(2012)1结构布置结构布置是设计中比较难的部分,它既要考虑结构整体刚度大小问题,又要考虑结构整体刚度均匀问题。
具体地说,也就是柱子主方向的朝向,支撑、剪力墙设置的位置等。
假如不对结构布置做仔细的分析工作,整个结构的抗力有效性、传力途径合理性将得不到充分发挥,从而使经济性不佳。
建议初算后,调整结构柱子主方向及支撑、剪力墙位置时,可以尽量参考结构整体变形图和几个主振型图的情况。
实际设计工作中结构布置与建筑使用功能往往是有冲突的。
针对有冲突的地方,结构布置作出相应的调整,努力做到在满足建筑使用功能的前提下,让结构布置趋于最合理。
1.1支撑布置在各种类型的钢框架体系中,常规加设柱间支撑框架是最好的抵抗水平侧力的结构体系。
横向框架垂直支撑的布置原则是:满足规范要求和工艺要求。
横向结构体系采用刚、铰、撑混合体系,横向框架榀榀设撑。
为保证空间体系的完整与刚度均匀分布,在局部缺少混凝土楼层处增加楼层水平钢支撑,以满足结构水平作用的合理传递。
第十二章钢筋混凝土房屋结构§12-1 钢筋混凝土多层及高层房屋结构体系一、多层及高层建筑的范围(1)《高层建筑混凝土结构技术规程》(高规)JGJ3-2002、J186-2002适用于10层及10层以上或高度超过28m的建筑。
(2)多层及高层建筑的大致范围多层建筑:<10层且高度不超过28m的建筑;高层建筑:≥10层或高度超过28m的建筑;习惯上,对其中10-18层的建筑又称为小髙层建筑;18-40层的建筑称为高层建筑;>40层的建筑称为超高层建筑。
二、钢筋混凝土多层及高层建筑常用的结构体系结构体系:指结构构件受力与传力的结构组成方式。
钢筋混凝土多层及高层建筑常用的结构体系1、框架结构体系框架结构是由梁、柱刚接而构成的结构体系。
其主要特点是建筑平面布置灵活,空间划分方便。
框架结构是一种常用的结构体系。
广泛应用于多层工业厂房及多高层办公楼、医院、旅馆、教学楼、住宅等建筑中。
框架结构侧向刚度小,属柔性结构,因而对其建造高度应予以控制。
框架的合理建造高度一般为30米左右(6~15层)。
异型柱框架:柱截面为L形、T形、Z形或十字形的框架结构称为异型柱框架结构,目前一般用于非抗震设计或按6、7度抗震设计的12层以下的建筑中。
2、剪力墙体系剪力墙是指固结于基础上的钢筋混凝土墙片,它具有很高的抗侧移能力。
剪力墙体系是把钢筋混凝土墙体作为竖向承重和抵抗水平力的构件的结构体系。
剪力墙结构的房屋横墙多,侧向刚度大,整体性好,并可使用大模板、滑升模板等先进施工方法,利于缩短工期,节省人力。
但剪力墙结构的房间划分受到很大限制,因而一般用于住宅、旅馆等开间要求较小的建筑,其使用高度为15~50层。
框支剪力墙体系:把剪力墙体系的底层或底部两层的部分剪力墙改为框架,即为框支剪力墙体系。
3、框架-剪力墙体系框架-剪力墙体系是由框架和剪力墙共同承受外加荷载的结构体系。
框-剪体系的侧向刚度比框架结构大,大部分水平力由剪力墙承担,而竖向荷载主要由框架承担。
浅谈钢筋混凝土框架结构1.前言20世纪90年代以后,随着我国钢材量的不断提高,钢一混凝土组合结构在建筑行业得到了迅速发展,建筑造型和建筑功能要求日趋多样化。
框架结构是采用梁、柱等杆件刚接组成空间体系作为建筑承重骨架的结构。
屋盖、楼板上的荷载通过板传递给梁,由梁传递到柱,由柱传递到基础。
框架结构的墙体全部为自承重墙,只起分隔和围护作用。
随着社会的发展,钢筋混凝土框架结结构的建筑物越来越普遍. 在我们周围有很多这样的建筑物,例如一些办公大楼、小型住宅等。
不管是08年的四川汶川地震,还是今年4月的青海玉树地震,灾后重建工作首先也必先解决灾区人民的住房问题。
在汶川及其周围受灾地区,大部分钢筋混凝土框架结构房屋是在上世纪90年代以后建造的,凡是严格按抗震设计规范设计,施工质量较好的均未出现严重破坏,仅少数框架梁、柱或梁柱节点附近出现轻微的裂缝。
房屋受损表现主要是填充墙体的震害、变形缝处的震害等。
抗震缝、伸缩缝在地面以下可不设,连接处应加强。
但沉降缝两侧墙体基础一定要分开。
2、框架结构的特点及类型框架结构具有建筑平面布置灵活,能获得较大空间,因而很适合于多层工业厂房以及民用建筑中的多高层办公楼、旅馆、医院、学校、商店和住宅建筑。
最近,我们的专业作业在幼儿园之后是商场设计。
一个商场需要的平面能够灵活布置,空间要大,我觉得很适合用钢筋混泥土框架结构。
框架结构的构件简单,施工方便,较经济;承受竖向荷载作用合理、结构自重较轻,而且对支座不均匀沉降比较敏感。
同样,框架结构也有缺点。
它的抗侧刚度小,在水平荷载作用下侧移较大,抗震性能较差,谷亦称框架结构为“柔性结构”。
因此,这种体系在房屋高度和地震区使用受到限制。
在高度不大的多高层建筑中,框架结构是一种较好的结构体系。
按施工方法的不同,框架可分为现浇式、装配式和装配整体式三种。
现浇式框架也可以细分为全现浇式框架和半现浇式框架。
优点是整体性好,建筑布置灵活,有利于抗震。
也存在缺点,就是现场施工相对复杂,模板耗费多,工期较长。
论多层钢结构工业厂房设计【摘要】随着社会经济的繁荣, 我国多层建筑发展迅速。
设计思想也在不断更新。
结构体系日趋多样化。
建筑平面布置与竖向体型也越来越复杂,这就给多层建筑结构分析和设计提出了更高的要求。
本文介绍说明了多层钢结构工业厂房设计原则以及特点,阐明了多层钢结构工业厂房设计常用的结构体系,并强调了使用软件分析结构内力的特点。
【关键词】多层钢结构厂房设计结构体系中图分类号:tu391 文献标识码:a 文章编号:一、前言多层钢结构工业厂房设计原则具体而言,设计多层钢结构工业厂房需要遵循以下几个原则:第一,建筑结构设计的整体化。
多层钢结构工业厂房的设计与传统的钢结构建筑设计不同,后者是遵循的是先建筑后结构的原则,而多层钢结构则采用特殊的材料结合先进的设计软件,所以可以实现建筑设计与结构设计的同步完成,即建筑结构一体化设计,采用这种方法可以将建筑风格更完整的表现出来。
此外,围护系统与主体结构的设计也要统一进行。
第二,优化截面设计。
在选择截面时优先选择厚度薄的,因为在用钢量相等的条件下,截面越大刚度也就越大,并且不能忽略相关规范中最小截面的问题;如果屋架杆件角钢的边长需要利用c 级螺栓连接支撑杆件,则要注意螺栓最大直径的选择;此外,为了备料方便,多层钢结构工业厂房所采用的角钢品种、规格最好控制在五种以内,如果两种规格的尺寸比较接近,可以尽量代用统一规格。
二、多层钢结构工业厂房的特点1、荷载类型多集中荷载主要包括设备自重, 有时还需要考虑其振动的影响。
楼面上还有较大均布荷载。
多层厂房的悬挂荷载主要包括安装、工艺流水线、吊车等荷载、而集中荷载主要包括设备自重,有时还会有设备振动荷载。
2、荷载大工业厂房的设备一般都在数十吨以上, 楼面活荷载达215~ 20 kn /m2。
由于原料堆放以及生产工艺的要求,远大于多层民用建筑的活负载。
3、层高高,柱距布置应与工艺协调。
相对于多层民用建筑,多层工业厂房为了满足工艺要求, 层高比较大,一般为4~ 8 m,如一个4层厂房的高度相当于8层民用建筑;多层钢结构工业厂房内部空间大,柱距多为6~ 12 m, 特殊工艺要求的柱距在18 m 以上。
a a 毕业设计(论文) 题目:钢框架结构办公楼楼设计
学生姓名: 王 系 别: 土木工程 专业班级: 土木1103班 导师姓名: 提交日期: 2015.06 a
a 毕业设计(论文)任务书 一、概述 设计内容:太原华诚贸易公司兴建办公楼,要求采用钢框架结构。根据所给建筑功能划分要求,通过调查及搜集有关技术资料,完成建筑设计;正确选择结构方案,完成结构设计;根据场地要求,完成地基基础设计。并提交出任务书规定的设计文件。 设计目的:通过毕业设计,初步掌握建筑设计、结构设计及地基基础设计的一般原则、步骤和方法,能综合运用已学过的知识,提高综合分析问题、解决问题的能力,以及相应的设计技巧,同时还将培养设计工作中实事求是、严格、准确的科学态度和工作作风。 成果要求: (1)计算书的撰写应完整清晰地说明设计方案、设计依据、设计步骤及过程;计算内容详尽,方法正确,计算分析无误;叙述准确,条理清晰,结构严谨。 (2)图纸内容要符合国家有关制图标准,做到图幅规范,图面整洁,布图紧凑匀称,线条流畅,粗细分明,尺寸标注齐全,注字规范。 (3)英文翻译部分翻译准确,文理通顺。 二、设计原始资料
(一)工程概况: 建筑物建于太原市南郊,主要功能为办公、会议和小型展览,建筑面积6000~8000m2左右。结构体系采用钢框架结构,总层数为8~10层,首层4.2米,标准层3.3米。屋面采用压型钢板保温屋面,外墙采用陶粒混凝土砌块或其他轻质墙体,内墙采用轻质隔墙,屋面坡度5%。采用筏形基础,基础埋深3.65m,基底位于第①层黄土状粉土,天然地基承载力偏低,不能满足承载力和变形要求,设计要求对地基进行处理,要求处理后的地基承载力特征值不小于180kPa。 (二)功能使用要求: 内廊式建筑。 大会议室一个,面积约200m2;接待室一个,设在一层,面积约60m2;小会议室两个,每个面积60m2;办公室共约6000m2,其中大办公室(60m2)20~25间,其余为小办公室(30m2);其它部分包括门厅、走廊、楼梯、卫生间、a a 开水间、配电室等;每层还设有洗手间、楼梯间。 (三)抗震设防烈度:8度,抗震设计分组为第一组,Ⅱ类场地 (四)耐火等级:Ⅱ级。 (五)场地工程地质条件: (1)地形、地貌 拟建场地地形平缓,场地平整。 (2)拟建场地岩土工程条件 场地地层属第四系全新统~晚更新统,依其岩性及物理力学性质分为3个工程地质层,其中第①、②层为新近堆积土,其余为第四系一般地层。 第①层:黄土状粉土,层厚1.10~6.00m。褐黄色~黄褐色,土质不均匀,稍湿,中密,摇振反应中等,无光泽,干强度、韧性低,有湿陷性。此层顶部局部夹有黄土状粉质粘土薄层,黄褐色,可塑状态。层低埋深3.40~10.60m。fak=110kPa。 第②层:黄土状粉质粘土,层厚1.40~3.90m。黄褐色,可塑,土质均匀,无摇振反应,有光泽反应,干强度、韧性中等,可见钙质条纹,有湿陷性。层低埋深7.30~13.40m。fak =130kPa。 第③层:粉质粘土,层厚2.20~4.20m。黄褐色~红褐色,可塑,无摇振反应,有光泽反应,干强度、韧性中等,可见钙质条纹。层低埋深10.80~12.20m。fak =140kPa。 (3)水文地质条件 场地地下水类型为潜水类型,潜水水位埋深大于35.00m。由于地下水埋藏较深,对基础及工程无不良影响。 (六)自然气候条件: 主导风向:南; 基本风压值、基本雪压值按荷载规范的规定取值。 三、 建筑设计的要求和内容
多层钢框架结构是多层厂房最常用的结构,也是将来建筑产业发展的一个重点。框架结构
体系横向刚度较好,横梁高度也较小,是比较经济的结构形式。钢结构体系具有自重轻、安
装容易、施工周期短、抗震性能好、投资回收快、环境污染少等综合优势,从目前来看,钢
结构建筑是对城市环境影响最小的一种结构之一,在西方已被广泛采用,所以被有关称为绿
色建筑。与钢筋混凝土结构相比,更具有在“高、大、轻”,三方面发展的独特优势。因此,
两者相结合以至达到更好的使用功能效果。
早在民国2年兴建的上海杨树浦电厂一号锅炉间是全国出现最早的一座钢框架结构多
层厂房,该厂于民国27年兴建的5号锅炉间是当时全国最高的钢框架结构厂房。
目前,我国绝大部分框架厂房结构均为钢筋混凝土框架厂房,但已出现了不少的钢框架
厂房。随着我国钢材产量的迅速增加,品种增多,钢结构设计和施工技术的不断提高,钢框
架的运用将有良好的前景。如图1、图2:
图1 河北省某一钢框架厂房
图2 银川某一钢框架厂房
钢框架结构体系是指沿房屋的纵向和横向来用钢梁和钢柱组成的框架结构来作为承重
和抵抗侧力的结构体系。其优点是:能提供较大的内部空间,建筑平面布置灵活,适应多种
类型的使用功能;一般是在工厂预制钢梁、钢柱,运送到施工现场再拼装连接成整体框架,
其自重轻,抗震性能好,施工速度快,机械化程度高;结构简单,构件易于标准化和定型化,
对层数不多的高层建筑而言,框架体系是一种比较经济合理、运用广泛的结构体系。但同时
它也存在一定的缺点,如用钢量稍大,耐火性能差,后期维修费用高,造价略高于混凝土框
架。
随着层数及高度的增加,除承受较大的竖向荷载外,抗侧力(风荷载、地震作用等)要求
也成为多层框架的主要承载待点,其基本结构体系一般可分为三种:柱-支撑体系、纯框架
体系、框架—支撑体系。以框架—支撑体系在实际工程中采用较多,这种体系形式是在厂房
的横向用纯钢框架,厂房的纵向布置适当数量的竖向柱间支撑,用来加强厂房纵向的刚度,
以减少框架的用钢量,并且由于横向纯框架无柱间支撑,便于生产、人流、物流等功能的安
排。如下图3:
对于厂房结构的设计步骤,首先要对厂房的建筑和结构进行合理的规划,使其满足工艺
和使用要求,并考虑将来可能发生的生产流程变化和发展,然后根据工艺设计确定平面及高
度方向的主要尺寸,同时布置柱网和温度伸缩缝,选择主要承重框架的形式,并确定框架的
主要尺寸;布置屋盖结构、吊车道结构、支撑体系及墙架体系。
结构方案确定以后,即可按设计资料进行静力计算、构件及连接设计、最后绘制施工图,
设计时应尽量采用构件及连接构造的标准图集。
一.结构方案设计
结构方案设计包括结构选型、结构布置和主要构件的截面尺寸估算。
结构的选型包括上部结构选型和基础选型。基础类型的选择需考虑场地上的工程地质情
况、上部结构对地基不均匀沉降的敏感程度、上部结构荷载的大小以及现场施工条件等因素。
对于大型工程,设计时可以进行必要的技术经济比较,综合考虑后决定。基础一般采用钢筋
混凝土,其形式有独立基础、条形基础、十字型基础、桩基础等。
进行柱网布置时应满足生产工艺的要求;满足建筑平面布置要求;要使结构受力合理;
应便于施工。
当房屋平面尺寸过长时,为避免温度混凝土收缩使房屋产生裂缝,必须设置伸缩缝。其
设置主要与结构的长度有关。设置伸缩缝会导致结构局部构造复杂,施工困难等。目前,工
程中常采用分阶段施工,设置后浇带并在局部构造加强的办法处理。
图3 多层框架结构体系简图
a)平面柱网 b)柱-支撑体系
c)纯框架体系 d)框架-支撑体系
二.结构分析
结构分析的核心问题是计算模型的确定,包括计算简图和采用的计算理论。这部分通常
是手算和电算结合。
三.构件设计
构件设计包括截面设计和节点设计两个部分。
我国钢框架结构的梁、柱多采用热轧或焊接H型钢截面,柱较高或对纵横向刚度有较大
要求时,宜采用十字形截面或方管截面,若外观等有特殊需求时亦可采用圆管截面。在厂房
构件设计中,节点设计与构造是保证钢结构安全的重要环节,对结构受力性能有着极其重要
的影响。根据各种钢结构灾害事故(如美国北岭的地震和日本的阪神地震造成的坏)分析表
明,许多钢结构是由于节点区首先破坏而导致建筑物整体破坏的。钢结构节点区的受力状况
比较复杂,构造要求相当严格,应引起设计人员的足够重视。节点设计一般应遵守以下原则:
1.节点受力应满足传力简捷、明确的原则,使计算分析与节点的实际受力情况一致;2.保
证节点连接有足够的强度,使结构不致因连接较弱而引起破坏;
3.节点连接应具有良好的延性,避免节点的局部压屈或脆性破坏,应采用合理的细部构造,
使钢结构延性的优势得到充分发挥,这时对抗震结构尤其重要;
4.构件的拼接一般应按等强度原则设计;
5.尽量简化节点构造,便于加工与现场安装调整。
四.绘制施工图
绘制施工图,图面的表达应要正确、规范、简明和美观。
厂房设计的同时应该注意厂房的生产环境控制。创造理想而又舒适的厂房生产环境是现
代化生产厂房特点,研究证明优良的环境会对生产者的生理和心理产生良性作用而有利于提
高工作效率。厂房环境调控因素包括温度、湿度、灰尘与菌落控制、采光与照明、噪声控制
等。在设计时也要对厂房的采光、通风等进行设计。
设计钢框架厂房所涉及到的设计规范,规程如下:
《建筑结构荷载规范(GB50009-2001)》
《建筑抗震设计规范(GB50011-2001)》
《钢结构设计规范(GB50017—2003)》
《建筑结构设计统一标准(GB50068—2001)》
建筑结构设计通用符号、计量单位和基本术语(GB/T50083—97)》
《建筑钢结构焊接与验收规程(JGJ81—2002)》
《建筑设计防火规范(GBJ16—87)》
《建筑地基基础设计规范(GB50007—2002)》
《混凝土结构设计规范(GB50010-2002)》
《房屋建筑制图统一标准(GB/T50001—2001)》
《总制图标准(GB/T50103—2001)》
《建筑结构制图标准(GB/T50105—2001)》