框架厂房（精选6篇）
框架厂房 篇1
1 工程概况
某电镀车间厂房为二层框架结构, 基础采用柱下独立基础, 建成于2003年, 所处地区抗震设防烈度为7度 (0.10g) , 设计地震分组为第二组。由于生产线改造, 需要在二层楼面新增生产设备 (如图1所示) , 对应二层新增设备位置在屋面新增230吨水箱, 导致二层楼面荷载大幅增加, 屋面框架梁增加较大集中荷载。采用PKPM结构计算软件建模计算, 在新增荷载作用下, 原结构局部区域板、梁、柱构件承载力不满足要求, 应对该厂房进行结构加固, 使其满足新的使用要求。
2 加固设计方案
该厂房为电镀车间, 工作环境腐蚀性较强, 由于业主缺乏专业知识, 未采取正确的施工顺序, 在该厂房加固前, 二楼楼面的专业防水防腐蚀处理已施工完毕, 而且生产设备的外箱也已安置就位, 加固施工则会破坏已施工完毕的楼面防水层, 设备外箱也需重新吊装外运, 将造成重大的经济损失。因此, 如何进行加固优化设计, 在确保结构安全的同时尽量减少损失是本工程加固设计的关键。
2.1 二层楼板的加固处理
根据计算结果, 增加楼面荷载后, 局部区域楼板承载力相差较多, 需进行加固, 初步方案拟新增次梁然后楼板上粘贴钢板或碳纤维布。但该方案需凿除板面防水层及粉刷层, 且设备需吊装外运, 经济损失较大。综合考虑该工程实际情况和经济效益, 为了避免进行楼板的加固处理, 本工程采用改变传力途径法, 在设备外箱下铺设钢梁, 如图2、3所示。新增设备荷载通过钢梁直接传到原有梁上, 避免了楼板的加固。
2.2 二层楼面梁、屋面梁及框架柱加固处理
(1) 二层楼面梁加固
增加设备荷载后, 原梁承受的荷载增加。根据计算结果, 原梁的结构计算内力提高幅度较大, 局部梁甚至产生超筋破坏, 所以对原梁采用三边扩大截面法加固, 以大幅提高梁承载力。
但是按照常规的施工方法, 梁三边扩截面施工一般需开凿梁侧局部楼板灌注混凝土, 势必对原楼面造成破坏。而与普通混凝土浇筑方法相比, 采用喷射混凝土施工无需模板, 可在板底梁侧直接喷射施工, 避免普通施工方法浇筑混凝土对楼板的开槽破坏。并且喷射混凝土粘结性强, 有较高的强度, 可以形成较薄的密实的混凝土层与原有的结构面粘结牢固且共同承载, 因此, 采用喷射混凝土的方法施工薄层混凝土是非常好的方法。为此, 本工程设计考虑对梁侧扩截面混凝土采用喷射混凝土施工工艺进行施工, 相应新增梁面纵筋植筋于板底梁侧, 新增箍筋自板底从梁中穿孔植筋形成封闭箍筋, 如图4所示。
(2) 屋面梁加固
由于屋顶新增230吨的水箱荷载, 水箱柱落在原屋面框架梁和框架柱上。原框架梁在水箱柱集中力作用下计算产生超筋破坏, 设计采取梁面梁底双面扩大截面法加固。
(3) 框架柱加固
因局部区域荷载大幅增加, 该区域框架柱存在配筋不满足计算要求, 轴压比超限等问题, 根据《混凝土结构加固设计规范》 (GB50367-2006) , 该柱采用扩大截面进行加固。由于只需开凿柱扩大的尺寸范围的楼板, 之后用细石混凝土浇筑扩大柱截面, 可以不破坏其余楼板, 对原楼面的使用影响较小。因此加固框架柱可以采用立模板浇筑混凝土的方法进行扩截面加固, 而无需采用喷射混凝土工艺, 以节约经济成本。
2.3 地基基础加固处理
由于上部结构增加了生产设备荷载以及屋面水箱荷载, 根据计算结果, 部分柱底轴力大幅增加, 原地基基础承载力不满足要求。
对既有建筑物地基基础的加固, 在具体选择处理方法时, 应特别注意到, 既有建筑物与待建建筑物的地基加固处理机理迥然不同。对既有建筑物, 建筑物荷载已经存在, 建筑物也存在, 因而对加固处理方法的选用, 一是必须尽量减少对地基土体的扰动, 二是必须严格控制施工产生的附加沉降, 使对上部结构的影响降到最低程度。用锚杆静压桩技术处理地基, 一是能明显减少软土的施工附加沉降, 又不会产生振动和噪声等, 对周围居民生活影响不大;二是桩压入后与土形成桩土体共同作用, 提高地基承载力, 从而能够承受上部结构所增加的大量荷载。
根据柱底轴力增加的幅度大小, 本工程对于柱底轴力增加幅度较小的基础采用外包钢筋混凝土加固法扩大基底面积加固 (如图5) ;而对于柱底轴力增加幅度较大的基础采用增设锚杆静压桩加固法来承受柱底新增加的轴力 (如图6) 。
锚杆静压桩是锚杆桩和静压桩相结合的一种施工工艺, 其加固机理是通过在基础上埋设受拉锚杆, 利用锚杆固定压桩架及构筑物所能发挥的自重荷载作为压桩反力, 通过电动液压千斤顶将预制短桩段从基础中预留或开凿的压桩孔内逐段压入土层, 当压入的桩达到预定的深度和拟定的承载力时, 用微膨胀早强混凝土将桩与建筑物基础连在一起, 使上部结构的部分荷载通过桩传给地基较深较好的持力层, 以减轻其负载。
但是当基础采用锚杆静压桩加固后, 原先的独立基础变为桩承台, 应重新按照承台设计进行计算复核。因此, 将原基础改造为桩承台, 对基础高度进行大幅度增加, 需增设梅花状布置的销筋钻孔植筋于原基础中, 以增加新增基础截面和原基础之间的拉结, 形成一个整体的桩基承台。
3 结语
本加固工程由于楼面施工受到限制, 通过优化设计, 在进行楼面加固时采用板面铺设钢梁直接传递荷载的方法, 在梁扩截面加固时考虑采用喷射混凝土的方法直接在板底对梁侧进行喷射施工, 避免了对已施工完毕的楼面防水层造成破坏, 取得了良好的经济效益。该工程施工后使用至今未出现异常情况, 加固效果良好。
参考文献
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主厂房清水混凝土框架施工 篇2
关键词：清水混凝土,模板,对拉螺栓,施工缝,预埋件,成品保护
1 清水混凝土定义
清水混凝土是指直接利用结构混凝土成型后的自然质感作为最终表面的饰面效果的混凝土工程。
2 施工顺序
按结构层次分层施工, 由于主厂房各层楼面一般都是设计为钢次梁、平板结构, 框架结构与平台板宜分开施工, 以便砼工艺质量得到更有效控制。框架结构施工时, 一般是考虑框架梁柱同时施工, 若某结构层框架梁柱交接处钢筋非常密集时, 应考虑先将柱子施工到框架梁底, 再施工框架梁的方案。
3 主要作业方法及工艺要求
3.1 支模架工程
支模架要按搭设方案进行施工, 不得任意更改, 使用材料必须符合质量要求。模板上施工荷载应符合设计要求, 堆料要均匀, 严禁超载。支模架剪刀撑必须按规范要求设置, 以保证支撑结构的稳定性。支模架下的基土要求平整度和坚实度满足搭设要求。
3.2 模板工程
清水混凝土结构施工用模板宜采用双面覆膜竹胶板, 厚度应≥12mm, 覆膜层应达到镜面效果, 模板厚度及平整度偏差控制在0.5mm以内。模板脱模剂一律采用色拉油。
施工技术措施如下。
(1) 大模板施工工艺。
根据主厂房上部框架特点以及施工顺序, 考虑一次施工高度在10m以下, 如采用在现场拼接, 施工质量以及标准极难控制, 施工人员的素质高低、现场监督检查力度不够或者过程控制不严格, 且模板分块拼接后, 从外观上或者从内部根本无法检查其模板的拼接质量, 以上种种因素直接决定了模板现场拼接的质量好坏。通过使用大模板施工工艺保证了框架柱表面平整光滑, 接缝严密无漏浆。施工简单、方便, 降低了施工难度。
(2) 模板的配制。
根据主厂房结构特点, 其框架柱截面较大, 模板配制时, 考虑竹胶板的长度为2440mm, 因此确定为横向放置, 纵向不设置模板拼缝。框架柱子的水平缝按照模板 (1220mm) 大小来设置。模板配制锯切时尺寸应比需要大5mm, 在平刨上刨成需要的尺寸, 方木53×53mm在压刨机上刨成48×48mm与脚手管直径一致。
框架梁的模板配制时要考虑将其侧模高度加高100, 一方面是便于上口模板校正, 同时也便于砼施工, 减少砼洒落。
(3) 对拉螺栓设计。
清水砼工程施工中对拉螺栓不仅是模板体系的重要受力构件, 其成型后的孔眼还是清水装面砼的重要装饰手段, 对拉螺栓沿建筑物高度和水平方向等间距均匀排列, 上下对齐。为保证对拉螺栓纵向间距一致, 设计时考虑了竹胶板的宽度, 对拉螺栓间距高度方向统一布置为610, 符合1220的模数, 水平方向设计为500, 符合设计2或3道对拉螺栓的间距。
(4) 对拉螺栓配件的选用。
对拉螺栓设置如图1, 图2所示。
PVC管内径:内径27mm外径32m, 塑料堵头:小头外径同PVC管径, 小头内径同对拉螺栓直径, 大头外径同PVC管外径, 大头内径同对拉螺栓直径, 橡胶垫圈:外径同PVC管外径, 内径同对拉螺栓直径。
(5) 模板的加固。
框架柱模板优先采用槽钢加固法进行施工, 仅于槽钢外框设置对拉螺栓, 柱内基本不设对拉螺栓, 以提高柱面混凝土整体观感质量。以上常规的对拉螺栓加固法通过改进, 虽然也能达到清水混凝土效果, 但较槽钢加固法要稍有逊色。
框架梁模板加固按照以上所述对拉螺栓加固法。
(6) 圆弧角模的的使用。
圆弧角模的使用不仅增加了框架柱梁整体观感, 而且由于圆弧角模良好的密封的作用, 消除了柱角的漏浆泛沙现象。
梁底、柱、牛腿及挑耳的阳角部位安装PVC圆弧角模, 以控制阳角部位漏浆, 使拆模后砼四角过渡自然, 线条挺直美观。PVC线条拆除后选择完好的重复使用于牛腿和小跨度梁底, 牛腿模板预先配制定型盒子并加PVC线条一次使用。
(7) 水平施工缝接缝的控制。
为使水平施工缝接缝平直, 在施工缝部位柱模板内部加设用18mm厚多层板制作的木框, 高度30mm, 木框底部位置为水平施工缝处, 要求木框底部刨光、平直, 安装时四角标高一致, 高差±2mm。砼浇筑时表面与木框面齐平。安装上层柱模板时, 柱模底低于水平施工缝, 并在水平施工缝处粘贴10mm宽2mm厚双面胶带, 外用水泥砂浆封堵, 以防漏浆。另外为防止此处的模板鼓模, 在处理下层砼时预留1排对拉螺栓, 以便很好地锁住上层的模板的下口, 加强竹胶板与砼表面的密封性能, 减少跑浆、漏浆现象, 保证新老砼结合处接茬平齐、美观。
(8) 梁柱交接处接头应平整, 柱与梁交接处的模板尽量使用整块模板, 梁底模板应放在柱模板之上, 以便柱模板提前拆除不损坏柱梁模板和混凝土表面。
(9) 模板拼缝处理。根据设计图纸的结构体型尺寸进行放样, 以减少模板拼缝数量, 拼缝要有一定规律, 同时要考虑材料充分利用。模板拼缝部位要贴上双面海绵胶带压紧, 待模板加固校正完毕后, 为防止拼缝部位出现漏浆现象, 拼缝部位再打上木工胶进行封闭, 确保拆模后砼面蝉缝清晰而不泛沙。
3.3 钢筋工程
由于主厂房框架钢筋密集, 为确保混凝土浇注质量, 要适当对柱子箍筋弯钩角度调整, 梁柱交接部位要事先用钢锲撑开若干部位, 以利混凝土下料和振捣。钢筋绑扎时采用塑料垫块来控制砼的保护层厚度。框架梁底钢筋保护层也采用定制的塑料垫块。绑扎扎丝应无锈, 所有扎丝要一律按到梁柱内侧, 留有足够保护层, 防止以后扎丝锈蚀, 影响混凝土外观质量。钢筋原材要注意防锈, 进场不要过早, 钢筋下料、配制也不宜过早, 尤其是框架梁的钢筋, 防止在钢筋绑扎之前就过早锈蚀。每层结构的施工应速战速决, 减少钢筋外露的时间。框架柱梁钢筋绑扎的时间较长, 中间难免会遇到阴雨天气, 梁钢筋锈水淋到梁底上使混凝土表面产生锈斑, 为防止锈斑的产生在钢筋绑扎完毕后, 用高压水枪对梁底进行清理。清除梁底上的锈水保证梁底混凝土不被污染, 达到清水混凝土工艺要求。
3.4 预埋件工程
预埋件的制作全部在加工厂按设计图纸规格下料制作, 表面进行调平调直, 并用手提砂轮机磨平毛刺, 用φ8.5mm的钻头钻孔, 根据埋件尺寸的大小, 钻孔一般为4~8个不等, 用φ8mm的螺丝固定在模板上, 安装时必须使预埋件表面紧贴模板面, 保证拆模后, 预埋件与混凝土表面平整。预埋件安装前在内场应刷一遍防锈漆, 拆除模板后须及时做好埋件的二次防腐工作。模板拆除后用角向磨光机将四角固定螺栓磨至埋件平, 用透明胶带沿埋件四周贴好后在刷油漆, 可以避免油漆污染混凝土面并且可以保证油漆涂刷厚线条顺直。
3.5 混凝土工程
混凝土表面颜色一致、光滑、有光泽是清水镜面混凝土的一个显著特征, 如何防止混凝土表面颜色不一致或无光泽就显得较为重要:第一, 涉及到混凝土配合比问题, 使用同厂家、同品牌、同批号的水泥, 搅拌混凝土必须严格按配合比施工, 材料计量应准确;第二, 外加剂的选用也很重要, 部分外加剂的掺入可能对混凝土外观颜色造成一定程度的影响, 故混凝土配合比确定后, 在施工正式工程前, 要做一些样板柱, 若有问题, 配合比还可做适当变动与调整;第三, 掺加外加剂的混凝土搅拌时间应适当延长, 使之充分搅拌均匀, 充分溶合;第四, 混凝土在保证振捣密实的情况下, 不宜长时间振捣和重复振捣, 以免造成混凝土分层离析, 致使混凝土表面颜色不一致, 若因砼表面浮浆较厚, 可采用加入适当清洁石子再适度二次振捣的办法, 避免表面一层混凝土与下部混凝土颜色不一致;第五, 在不影响周转材料使用的情况下, 尽量晚拆模板, 一方面使砼在模板内充分养护, 防止水分过早散失, 另一方面可避免采用浇水养护造成掺有砂、灰尘的污水意外流至混凝土表面, 造成污染, 影响观感, 当然砼养护也可考虑拆模后立即覆塑料薄膜的办法, 利用混凝土表面蒸凝水自然养护。
3.6 成品保护
施工中, 严禁用任何物体冲击模板, 以保证模板牢固、不变形。拆模时柱子砼强度必须达到50%强度以上方可进行, 梁底模板必须在砼强度达到100%后拆除。
上层楼板在未施工完砼之前严禁拆除柱模, 钢管、模板拆除应自上而下依次进行。模板在拆除时不得野蛮施工, 严禁硬翘、硬砸等手段进行拆模。防止砼角棱被损伤、破坏。
特别注意上层砼浇筑时灰浆或者养护用水对下部砼的污染。为减少楼板向下流水, 在每一层楼板施工完毕后, 上层砼浇筑之前, 在楼板四周用水泥砂浆做50*50防水带, 以减少对下部砼的污染。
未经保护的砼, 严禁进行其它工序的施工。
拆除模板时严禁使用钢筋撬棍, 一律使用木撬棍, 防止钢筋撬棍损伤模板及混凝土表面。模板拆除后, 柱子与梁用塑料薄膜包裹起来, 对施工其它作业时容易碰到的拐角用角钢护角。浇筑上一层混凝土时下层梁、柱混凝土应用塑料布包裹保护。严禁使用掉色的棉毯或其它材料。
4 结语
浅析某框架结构厂房加层加固设计 篇3
1 工程概况
某公司厂区9#楼是一栋已建三层厂房,建筑占地面积1140㎡,已建建筑面积3620㎡。该厂房原设计为现浇钢筋混凝土框架结构,于2002年完成施工图设计,2003年建成投入使用,2011年由于厂方需要扩大生产规模要求增加一层,且为保证厂房整体外观的协调要求加层仍为钢筋混凝土结构。原设计按2001版抗震规范:抗震设防烈度为7度,地震分组为:一组,框架抗震等级为三级,基础为PHC管桩。经现场勘测该建筑未出现沉降迹象,未发现框架柱、梁存在结构性受力裂缝。该工程标准层结构平面布置图见图1。
2 设计依据和标准
2.1 设计依据:
鉴定检测报告和竣工图。房屋加层设计前须对现有结构进行检测鉴定,目的是对使用若干年但还未达到设计年限的现有结构的可靠性、安全性作出评价,以此作为加层加固设计的主要依据。
2.2 设计标准:
本工程新加结构和现有结构均采用现行抗震规范(GB5011-2010)以保证新旧结构抗震安全度一致。按《建筑抗震鉴定标准》(GB50023-2009)中的规定:本工程为2001年以后建造的现有建筑,应为C类建筑,后续使用年限为50年。
3 结构抗震分析计算
根据现行抗震规范:抗震设防烈度7度、框架抗震等级三级、福州地区地震分组由原来的第二组调整为第一组,特征周期由原来的0.45s调整为0.55s。采用中国建筑科学研究院编制的SATWE结构计算软件对加层后结构整体计算结果见表1。
4 加固设计
4.1 柱加固:
根据计算结果柱轴压比及侧向位移均满足规范要求,柱截面无需增大,故对承载力不足的柱采用外粘型钢加固法。
4.1.1 计算公式:
Aa′=[N·e-fc·b·x·(h0-0.5x)-fy′·As′·(h0-a0)]/ɑa·[fa′·h0]
4.1.2 构造做法
在柱四角包以角钢如图2所示,角钢间用箍板连接,节点区箍板间距适当加密,在角钢与已建柱之间用化学灌浆填实。角钢应穿过各层楼板,上端应伸至加固层的上一层楼板底。梁柱节点处用钢筋代替箍板,钢筋贯穿植入梁端截面,外部紧贴角钢焊接,并将钢筋两端弯折90°后再紧贴箍板焊接。角钢下端应锚固于基础中,如图3所示。最后在钢件表面抹25mm厚M15水泥砂浆(加钢丝网防裂)作防护层。
4.2 梁加固:
根据计算结果对个别受压区高度不足的梁采用增大截面加固法,即在梁底及侧面增加钢筋砼来实现增大截面的目的。其余承载力不足的梁采用粘贴碳纤维加固法。以下将着重介绍碳纤维加固法。
4.2.1 正截面加固计算公式:
Afe=(fy′·As′+ fc ·b·x-fy·As)/(ψf ·ff)
钢筋混凝土结构构件加固后,其正截面受弯承载力的提高幅度,不应超过40%,并且应验算其受剪承载力,避免因受弯承载力提高后而导致构件受剪刀破坏先于受弯破坏。
4.2.2 斜截面加固计算公式:
V-Vbo=ψvb·ff·Acf·hf/Sf
4.2.3 构造做法如图4所示,当对梁支座进行加固遇支座处有柱时可在梁侧1/2梁宽范围内将碳纤维粘贴于板面上,如图5所示。
5 新旧框架的连接设计
5.1 屋面处理:
清除屋面隔热层,找坡层用焦渣混凝土找平。加层后的屋面采用结构找坡并采用轻质的防水保温材料以减少框架柱和基础所承受的荷载。
5.2 加层柱钢筋的连接:
加层柱与下层柱的连接是该结构的关键部位,本工程采用的方法是:一、将顶层柱纵筋的保护层凿开,将可以接长的柱筋焊接连接。二、对于没有足够长度焊接的柱筋,先再将下层角钢伸至新加楼层1m处与新增柱筋焊接并用箍板进行封闭焊接,如图6所示。需强调的是下层柱粘钢加固时应凿除柱保护层,露出纵筋及箍筋冲洗干浸后将角钢和箍板与其进行焊接这样能把上部的柱很好的固定并与下层结构连成一体进行有效的传力。
6 施工技术要求
6.1 柱外粘型钢加固时,角钢与柱的结合面应打磨平整,四角磨成半径不小于7mm的圆角,并用钢丝刷毛,再用压缩空气吹净。角钢及钢箍板应除锈并打磨出金属光泽,然后用丙酮二甲苯擦净。
6.2 梁加固时碳纤维贴面的混凝土要打磨平整尤其是表面凸起部分要磨平,转角处要进行倒角处理并打磨成圆弧状,半径不应小于20mm。
6.3 新旧混凝土连接处原构件表面混凝土保护层应凿除,冲洗干净后涂界面剂,再用高标号的混凝土浇捣密实。
6.4 要求加固施工应由有加固资质及加固经验的专业施工队伍承担。施工顺序:先加固后加层。
7.结束语
通过本框架结构厂房的加层加固设计,可以得到如下几点体会:
1)房屋加层应坚持先检测鉴定后设计,先加固后加层的原则。
2)设计时应考虑加层部分对原结构的影响并结合现行规范进行计算分析后选择合理的加固方法进行补强加固。
3)新旧框架的连接是加层设计中的关键,必须采取可靠的措施保证新旧构件的连接,使之共同作用。
参考文献
[1]卜良桃、王济川.建筑结构加固改造设计与施工[M].长沙:湖南大学出版社,2002.
[2]四川省建筑科学研究院.GB50367-2006混凝土结构加固设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2004.中国建筑科学研究院.JGJ116-2009建筑抗震加固技术规程[S].北京:中国建筑工业出版社,2009.
框架厂房 篇4
一、工业厂房钢筋混凝土框架结构的具体组成
一般情况下, 该框架结构包括四部分: (1) 横向框架。横向框架是由柱、屋盖横梁组成的, 这也是单厂房结构的重要组成部分。该框架主要承担自身结构的重量, 吊车的横向荷载、竖向荷载以及风雪荷载, 与此同时, 将部分荷载相应的传递到其他建筑结构上面。 (2) 屋盖结构。屋盖结构主要是由框架横梁、中间屋架、檩条、天窗等屋盖荷载体系构成。 (3) 支撑系统。支撑系统主要是由柱间支撑和屋盖支撑组成。一方面, 与吊车梁、柱等组成整体框架的纵向结构, 有效承载纵向横在;一方面将个别平面结构连接成整体的空间体系, 进一步保障钢结构框架的稳定性与刚度。 (4) 吊车梁或制动梁。这一部分主要承载水平荷载与竖向荷载, 与此同时, 将这些荷载进行有效传递。 (5) 墙架, 主要承担墙体以及风的荷载。
框架结构不仅具有横向跨度大等特点, 而且, 能在内部形成矩形空间, 方便吊车的运作。这种钢结构框架便于布置、结构轻巧、使用空间比较大, 且经济性好、整体性较强, 被广泛应用在建筑施工过程中。
二、工业厂房钢筋混凝土框架结构设计体系分析
1. 支撑体系
在本文中提高的支撑体系就是横向的钢结构框架与纵向设计框架。通过柱体之间的有效支撑, 分担水平荷载。接种设计成本比较低, 但是, 可能会对后期的使用造成一定影响。尤其适用于横向短、纵向长的厂房。
2. 纯框架体系
纯框架体系将两个方向上都设计成钢结构框架, 不设置柱间支撑。该框架体系不影响使用空间, 但是, 柱体不适合选择工字型柱体, 用钢量增加。
3. 钢架支撑体系
钢架联合支撑的混合体系, 能够有效降低柱体的纵向弯矩, 但是, 其要求刚度比较大, 要求楼面刚度大, 否则无法充分发挥柱间支撑的作用。
三、工业厂房钢筋混凝土框架结构的具体设计
1. 结构布置
进行工业厂房钢筋混凝土框架的结构布置, 主要是对柱、梁的具体位置以及跨度进行合理定位。在进行结构平面以及立面布置时, 需要按照以下原则进行: (1) 按照刚度对称均匀、简单、规则的方式进行, 从而有效降低扭矩与偏心。 (2) 对结构高跨比进行合理控制, 进一步降低水平荷载的侧移。 (3) 对柱网和层高进行统一规划, 从而有效减少构建尺寸和种类。 (4) 尽可能简化柱与梁的设计。 (5) 应将厂房的总厂控制在最大温度伸缩缝之间, 一旦超过标准值, 就会将厂房设计成为多个温度区, 厂房很容易出现裂缝。梁、柱、板主要承受上部荷载, 因此, 在进行平面结构布置时, 需要合理确定柱网。确定诸王之后, 在确定承重柱的具体位置、吊车梁、基础梁、屋面板等位置与跨度。
在具体的设计方案选择时, 一定要保障柱网安排的科学性。柱网设计必须满足整体钢结构设计的需要, 必须满足现阶段生产水平的需要。与此同时, 还需符合经济、标准的需求。柱网设计的合理性, 直接影响到厂房的经济性, 对日后的生产也起到重要影响。所以说, 在具体的设计过程中, 需要在满足使用条件与生产工艺的前提下, 追求建筑平面与方案的合理性, 为厂房设计的标准化、流程化奠定基础。
2. 受力分析
在完成好结构选型工作与结构布置工作之后, 又一重要性任务就是对框架结构中各个部分承受的内力进行计算。实际上, 内力的计算非常复杂, 现阶段, 主要采用计算机简图的形式, 对实际受力过程进行模拟分析, 从而准确计算出框架结构的具体计算单元、跨度、层高、横截面大小等数据。在具体的计算过程中, 一般采用取样代表法进行计算, 选取比较有代表性的部分进行深入分析。梁与柱之间是刚性连接, 框架柱与基础连接为固接。完成好上述任务之后, 需要设计横截面配筋, 一般情况下, 钢结构框架配筋比较低, 计算结果只需要满足一般的构造需要。但是, 必须要注意其中的薄弱环节。在进行钢结构设计过程中, 必须要重视框架的安全性与抗震效果。框架结构需要满足基本的稳定性需求, 刚度需求, 强度需求等等。在具体设计过程中, 对于抗侧力构件需要进行合理布置, 从而有效降低外力作用下的扭曲。应从整体上保障钢结构侧向刚度的均匀性。
3. 设计框架结构
直接加固。笔者仅从粘贴纤维加固与置换混凝土加固方式来分析。置换混凝土方式类似于增加横截面方式, 但也存在一定缺陷。就其过长的施工期来说, 这种加固方式比较适合与梁柱严重缺陷或混凝土强度较低的施工现场构件加固。粘贴纤维加固方法具有与粘贴钢板同样的优点, 与此同时, 还具备耐潮湿、耐腐蚀、维护费用低等优势。在具体的使用过程中, 还需要注意进行防火处理, 适用于一般构筑物以及各种性质的混凝土构件。
间接加固。间接加固的方式是在新增外部何在与预应力的作用下, 在拉杆内部产生拉力, 并相应的传递到构件上去, 在构建中产生受压作用。通过间接加固, 能够有效克服外部何在的弯矩, 降低了荷载效应, 进一步提升了结构的抗弯能力。并在拉杆的压力作用下, 能有效控制裂缝发展, 提高了斜截面的抗剪能力。
四、结语
综上所述, 本文针对工业厂房钢筋混凝土框架结构的具体组成以及其应用优势开始入手分析, 从结构布置、受力分析、设计框架结构三个方面详细论述了工业厂房钢筋混凝土框架结构的具体设计。
参考文献
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框架厂房 篇5
1.1 异形柱建筑的特点
异形柱结构与普通混凝土结构相比, 主要具有以下特点:
(1) 提高建筑的使用效率, 改善建筑物的舒适度。与传统框架结构相比, 异形框架隐于墙内形成隐形框架, 避免了屋角柱楞突出对室内观瞻及占用空间的影响, 房形简洁, 不露梁柱;通过减薄框架填充墙的厚度, 可以增大房屋的使用面积。
(2) 减轻结构自重降低建设成本。采用轻质隔墙, 减轻结构自重;自重减轻, 结构的地震作用相应减小。相同地震等级下地震力较小;自重减轻节约基础投资.提高了经济效益。
(3) 节约能源消耗。采用轻质填充墙, 避免了毁田和粘土砖烧结过程中的环境污染;填充墙材料可以利用粉煤灰炉渣等工业废料来制造, 减少了工业废料占用土地污染环境的危害。
1.2 在民用建筑中应用广泛
异形柱结构体系在民用建筑早已使用, 在上个世纪七十年代初, 天津市开始采用。之后又从1988年起, 经历了三年的持续发展, 逐步在住宅建设中推广了异形柱结构体系。至今为止, 全国很多大中小城市的住宅采用了该结构体系。例如北京、上海、南京、合肥、天津等城市, 天津市已建成的这种结构住宅面积累计已达1000多万平方米。实践表明, 异形柱框架结构住宅具有良好的经济效益, 环境效益及社会效益, 并愈来愈显示出其良好的发展前景。
2 异形柱结构体系布置原则及适用范围
2.1 异形柱结构布置原则
异形柱结构布置应符合下列要求:
(1) 平面布置的一般原则。在异形柱结构的一个独立结构单元内, 结构的平面形状宜简单、规则、对称、减少偏心, 宜使结构平面形状和刚度均匀分布。
(2) 异形柱结构的框架纵、横柱网轴线宜分别对齐拉通:异形柱截面肢厚中心线宜与框架梁中心线对齐。
(3) 建筑立面和竖向剖面宜规则、均匀, 避免过大的外挑和内敛。
(4) 结构的侧向刚度沿竖向宜均匀变化, 避免抗侧力结构的侧向刚度和承载力沿竖向的突变, 竖向结构构件的截面尺寸和材料不宜在同一楼层变化。
2.2 异形柱及异形柱结构适用范围
根据异形柱的力学特点, 《混凝土异形柱结构技术规范》规定现浇混凝土异形柱结构的体系最大适用高度和最大高宽比。具体见下表:
异形柱框架构技术成熟, 并具有良好的经济效益, 环境效益及社会效益, 符合国网公司“两型一化”思想。本次设计竞赛建筑部分将采用异形柱框架构体系。
3 本工程二次设备室的结构布置及计算
根据电气专业提资, 本工程的建筑物均为单层建筑, 平面布置均为矩形, 平面形状规则。建筑立面和竖向剖面规则、均匀, 无外挑和内收。二次设备室长13.0米, 宽4.5米, 层高3.4米;10kV开关室及电容器室联体建筑, 长50.0米, 宽5.8米, 层高3.60米。下面以二次设备室为例, 进行结构布置和结构计算。
3.1 自然条件
(1) 本工程地质条件良好, 地基持力层选用 (2) 层粉质粘土, 地基承载力特征值fak=130kp。
(2) 场地内没有可液化土层, 不考虑液化。地下水水位自然地面下0.6～0.7m, 且对混凝土结构及混凝土结构中钢筋具有微腐蚀性。
(3) 建筑抗震烈度为6度, 设计地震分组为第一组, 设计基本地震加速度为0.05g, 对应特征周期0.35s。建筑场地类别Ⅱ类。本变电站为枢纽站, 建筑物按本地区设防烈度6度进行抗震计算和提高一度采取抗震措施。
(4) 50年一遇风速为0.30KN/m2, 50年一遇雪荷载0.30KN/m2
3.2 主要建筑材料
(1) 混凝土强度等级:现浇基础C30, 现浇梁板柱C30
(2) 钢筋:直径≤12mm采用HPB300级钢
直径>12mm采用HRB400级钢
(3) 钢材:采用Q235, 焊条采用E43或E50
(4) 填充墙采用加气混凝土砌块或其他轻型砌块:MU≥5,
(5) 地方建筑材料:如砖、砂、石、石灰等就地组织供应。
3.3 建筑荷载
3.3.1 屋面荷载
屋面恒荷载 (板厚120mm) : (3+2.5) KN/m2=5.5kN/m2
屋面活荷载 (不上人屋面) :0.7KN/m2
3.3.2 墙体荷载
填充墙采用轻型砌块, 容重10KN/m3, 外墙面采用普通防水涂料:0.5KN/m2, 内墙采用白色乳胶漆墙面:0.5KN/m2
0.5*2*3.4+0.24*10*3.4=11.56取12.0KN/m2
4 二次设备室异形柱结构平面布置图
根据异形柱结构布置原则, 对二次设备室结构进行布置, 如下图:
5 异形柱结构梁、柱截面选择
根据《混凝土异形柱结构技术规程》、《混凝土结构设计规范》等规范要求, 即异形柱截面的肢厚不应小于200mm, 肢高不应小于500mm。框架梁截面高度可按 (110～115) Lb, 且非抗震设计时不宜小于350mm;抗震设计时不宜小于400mm。梁的净跨与截面高度的比值不宜小于4。梁的截面宽度不宜小于截面高度1/4和200mm。
本建筑物“T”、“L”形柱肢厚取250mm, 肢高取500mm。矩形柱取250x400。梁取250x400。
6 智能变电站单层建筑采用异形柱结构的意义
异形柱结构体系的优点与国网公司推行的“两型一化”思想不谋而合。变电站单层建筑采用异形柱结构体系能做到“资源节约、环境友好”。主要体现在以下几个方面:
(1) 减轻结构自重降低建设成本。
采用异形柱结构体系梁柱截面较小、填充墙体采用轻质墙体, 不采用粘土砖, 整栋建筑自重小, 结构的地震作用相应减小。相同地震等级下地震力较小;自重减轻节约基础投资.提高了经济效益。
(2) 采用异形柱结构体系梁柱截面较小、提高建筑的使用效率, 减少占用不可再生资源——土地。
异形框架隐于墙内形成隐形框架, 避免了屋角柱楞突出对室内观瞻及占用空间的影响。而且房形简洁, 不露梁柱, 增大房屋的使用面积, 在相同建筑面积的前提下, 最大可能减少占地面积。
(3) 节约能源消耗。
异形柱结构体采用轻质填充墙, 避免了毁田和粘土砖烧结过程中的环境污染;填充墙材料可以利用粉煤灰炉渣等工业废料来制造减少了工业废料占用土地污染环境的危害节约能源。
7 总结
综上所述, 异形柱结构不仅可用于民用建筑, 更适用于智能变电站单层建筑。因为智能变电站的单层建筑特点是层高低、荷载小、跨度小。建筑这一特点更适合采用异形柱结构。我想在国网公司“两型一化”思想的指导下, 异形柱结构体在变电站单层建筑物应用将得到迅速发展。
参考文献
[1]冯耀宁.异形柱框架结构设计[J].中国新技术新产品.2010 (09) .
[2]杨超, 张云.异形柱框架结构的特点与设计[J].山西建筑.2010 (12) .
[3]杨纪红.有抗震要求的多层住宅异形柱框架结构设计及优化措施分析探讨[J].中外建筑.2010 (04) .
[4]罗洵.混凝土异形柱结构在住宅建筑中的设计应用[J].宜春学院学报.2010 (04) .
框架厂房 篇6
1. 主厂房结构设计选型
1.1 结构设计概况
工程实例，结构纵向 (1) ～ (10) 每跨10m，总长度为90m，横向A0列到A列跨度为9m, A列到B列跨度为26m, B列到K1列跨度为11.5m，横向总宽度为46.5m，总高度为33.3m，主厂房结构按7度(0.173g)Ⅲ类场地设计，抗震构造措施按8度考虑。主体结构采用钢筋混凝土框架—分散剪力墙，框架抗震等级为二级，剪力墙的抗震等级为一级。
主厂房框架柱采用钢筋混凝土结构，混凝土强度等级为C50。
1.2 荷载条件
(1) 恒载
主厂房结构中的恒载包括结构自重和外加恒载，计算分析时所有构件的自重PKPM程序将根据其截面以及构件长度自动得出，经统计结构恒载为139086k N。
(2）活载
主厂房结构中的活荷载主要有楼地面活载、屋面活载及作用在结构上的设备荷载和管道荷载(包括设备及管道的自重，设备、管道及容器中的填充物重)，经统计结构的活载约为158988k N。
(3）检修荷载
汽轮发电机检修区域楼板及汽轮发电机基座平台荷载为40k N/m2。
(4）风荷载
主厂房结构所处场地的基本风压为0.45kN/m2 (50年一遇)，地面粗糙度类别B类。
(5）重力荷载代表值
结构地震作用计算时，建筑的重力荷载代表值应取结构、设备、构配件重力荷载标准值和可变荷载组合值之和，可变荷载组合值系数按《火力发电厂土建结构设计技术规程》DL5022-2012中的11.3.5条采用。
2. 主厂房结构地震作用反应谱分析
2.1 结构动力特性
MIDAS/GEN中结构总质量为30899t, SATWE中结构总质量为29807t，质量相差3.67%。表列出了两个软件计算的结构前六阶振型周期值。两个软件模态分析均表明，前三阶振型一致，第一阶振型为X向平动，第二阶振型为Y向平动，第三阶振型为扭转振型，结构扭转为主的自振周期与平动为主的自振周期之比为0.733和0.650，均小于0.85，均满足《高规》JGJ3-2010第3.4.5条要求，两个软件计算出的前三阶周期误差为9.48%，0.12%，3.01%。以上通过两个软件分别建模计算，并进行结构特性比较，表明两个模型动力特性相近，模型真实可信。前九阶振型X、Y向振型质量参与系数满足90%要求。
2.2 地震作用反应谱分析
本工程采用考虑扭转耦联作用的振型分解反应谱法，并进行双向水平地震作用扭转效应分析。
主厂房结构计算的主要设计参数：
地震分组：第二组
地震烈度：7度(0.173g)
场地类型：Ⅲ类，Tg=0.55s
阻尼比：0.05
多遇地震:
在结构进行地震作用反应谱计算时，应先解决多自由度体系的振型组合问题。振型组合方法主要采用以下几种方法：
(1) 各振型反应绝对值的总和
(2) 只考虑绝对值最大的一个振型的响应，即;
(3) 各振型反应的某种线性组合;
(4) 各振型反应的平方和开平方，即
(5) 考虑振型间相关性的完全二次型组合方法，即
《建筑抗震设计规范》GB50011-2010推荐使用SRSS法和CQC法。其中，SRSS方法假设所有最大振型地震作用在统计上是相互独立的，它不考虑各振型间的耦合作用。然而，结构振型都是相互关联的，不可避免地存在耦合效应。对于主厂房框排架这类结构采用SRSS进行结构地震作用计算偏小。CQC是以随机振动理论为基础，考虑了振型阻尼引起的临近振型间的静态耦合效应，因此它是比SRSS组合方法更加合理的振型组合方法，本次计算采用CQC法。
2.3 层间位移角
采用SATWE和MIDAS/GEN软件计算出的各层层间位移及层间位移角：X向各层层间位移角为0.00064-0.00108，位移角均小于1/800;Y向各层层间位移角为0.00089-0.00161，其中，Y向1～7层满足均层间位移角均小于1/800, 8层小于1/550，均满足《建筑抗震设计规范》GB50011-2010中5.5.1条的规定。
2.4 剪重比
采用SATWE计算出的楼层剪重比与MIDAS计算结果相类似。楼层X向的剪重比为6.63%～15.18%，Y向的剪重比为6.91%～18.52%。楼层X向的最小剪重比为6.63%，Y向的最小剪重比为6.91%，均大于2.4%，满足《建筑抗震设计规范》GB50011-2010中5.2.5条楼层最小地震剪力系数值的要求，各楼层地震剪力系数无需调整。
X向的有效质量系数为99.73%，Y方向的有效质量系数为99.57%，均满足《建筑抗震设计规范》GB50011-2010中5.2.2条振型参与质量大于90%的要求。
2.5 地震倾覆力矩
主厂房底层X向总地震倾覆力矩为408431.6kNm，其中框架柱承担的地震倾覆力矩为159626.6k Nm，占总倾覆力矩的39.08%;Y向总地震倾覆力矩为428443.5k Nm，其中框架柱承担的地震倾覆力矩为159096.9kNm，占总倾覆力矩的37.13%。根据《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3—2010)中8.1.3条的规定，主厂房抗震等级可按框架—剪力墙结构确定。
2.6 结构整体抗倾覆验算
主厂房结构在地震水平荷载作用下的抗倾覆验算结果：
轴压比，主厂房结构框架柱轴压比为0.55～0.77，满足轴压比限值0.85的要求。
2.7 结构整体稳定验算
按照《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3—2010)中5.4.4条的规定，对结构整体稳定验算，结果如下：
X向刚重比EJd/GH2=11.39
Y向刚重比EJd/GH2=10.61
该结构刚重比EJd/GH2大于1.4，能够通过高规(5.4.4)的整体稳定验算。
该结构刚重比EJd/GH2大于2.7，可以不考虑重力二阶效应。
3. 主厂房结构规则性判断
3.1 位移比
采用SATWE和MIDAS/GEN软件计算出的在规定水平力作用下楼层位移比，两个软件计算的结果基本吻合。X向各层最大值与平均值的比值为1.04～1.31, Y向各层最大值与平均值的比值为1.04～1.19, X向、Y向各层均满足位移比的要求，根据《建筑抗震设计规范》GB50011-2010中3.4.3条可判断出结构属于扭转规则。
3.2 刚度比
采用SATWE和MIDAS/GEN软件计算出的各层侧向刚度，两个软件计算的结果基本吻合。结构各层侧向刚度均小于相邻上一层的70%或小于其上相邻三个楼层侧向刚度平均值的80%，根据《建筑抗震设计规范》GB50011-2010中3.4.3条可判断结构属侧向刚度规则。
3.3 受剪承载力比
采用SATWE计算出的各层受剪承载力，MIDAS计算结果与之类似。从表中可以看出，各层X向、Y向抗侧力结构的层间受剪承载力小于相邻上一层的80%，属于竖向规则结构。
4. 结论
本文采用有限元分析方法，运用SATWE和MIDAS/GEN空间三维分析软件，对主厂房框架-剪力墙结构抗震性能进行了分析，得出的主要结论如下：
(1)通过灵活布置一般剪力墙和短肢剪力墙，能使主厂房结构具有合理的刚度分布，同时具有多道抗震防线，能够满足抗震规范的各项要求;