吊车厂房

吊车厂房（精选4篇）

吊车厂房 篇1

摘要：大吨位吊车在工业厂房应用比较多, 设计时应根据工程具体设计情况, 合理选取刚架结构以及吊车梁系统的形式, 根据各受力计算, 满足规范的要求。

关键词：大吨位,吊车厂房,设计

1 工程概况

本工程位于江苏省南通市, 本钢结构工程采用双跨单山刚架结构, 屋面排水坡度1∶20, 跨度2×30 m+27 m, 檐高23.1 m&17.46 m, 柱距12 m, 局部21 m;抗震设防类别丙类, 设防烈度6度, 设计地震分组第一组, 设计基本地震加速度0.05g, 抗震等级四级, 结构安全等级二级, 场地类别Ⅱ类, 结构可靠度基准期50年, 刚架立面图如图1所示。

2 结构分析

采用PKPM—STS软件进行大吨位吊车的格构柱刚架计算分析, 首先进行吊车梁计算, 由于大吨位吊车本身尺寸很大, 因此, 在厂房设计中, 除注意应力计算外, 吊车运行净空间要求也要严加注意 (包括吊车与柱边的距离和吊车与梁底的距离) 。本工程厂房内有上下两层吊车, 下层吊车负荷运行时上层吊车一般为空载, 此时可以考虑双层吊车组合效应。工具箱吊车梁计算中属于双层吊车 (将该吊车与同跨吊车按双层吊车组合) 的此项打钩, 在后面空车荷载下输入空车最大轮压的竖向荷载 (即牛腿荷载DMAX) 和空车最小轮压的竖向荷载 (即牛腿荷载DMIN) , 即可考虑。如图2所示。

需要注意, 由于吊车荷载很大, 则以上数据对刚架的影响不可忽视。DMAX, TMAX为吊车梁传给柱子的吊车荷载。TMAX为柱的侧向力, 对柱产生剪力和弯矩 (弯矩一般为主要影响) 。DMAX为柱的偏心力, 对柱产生轴力和弯矩。 (弯矩大小为DMAX×EC1) 因此在吊车吨位很大时, TMAXDMAX也很大, 则柱受的弯矩值也大。此处两台50 t吊车荷载如图2, 其中M=DMAX×EC1=1390.61×0.75=1 043 k N/m即对柱的弯距 (EC1为吊车竖向荷载与左下柱形心偏心距) , 对柱的影响很大。在GB50017-2003-附录A.2.2规定情况下, 在冶金工厂或类似车间中设有A7、A8级吊车的厂房柱, 在吊车梁或吊车桁架的顶面标高处, 由一台最大吊车荷载所产生的柱水平位移的节点位移, 控制较严格。一般大吨位吊车厂房在这种情况下优先考虑格构柱, 格构柱受力好而且也节省材料。在刚架进行STS计算时, 应力值为0.00。柱的平面外稳定是不计算的。但在“构件信息”中可以看到柱的左右肢稳定应力。即格构柱的平面外稳定。对于缀条的应力计算, 在构件信息里也有输出。柱顶位移按GB50017-2003-附录A.2.1规定。控制在1/400。各构件 (建议含格构柱双肢) 均按照GB50017和GB50011控制。 (6度区可考虑腹板屈曲后强度, 则高厚比控制会放宽, 对格构柱双肢个人建议不放宽) 按照GB50017, 柱长细比控制应在150内, 按照GB50011, 柱长细比应在120内 (均还需乘材质系数) 。因此, 在抗震区的丙类和丙类以上级别建筑物, 均按120 (还需乘材质系数) 来控制。

格构柱设计中上柱与下柱连接处设置肩梁, 柱肩梁分为双壁式和单壁式, 两者的腹板计算相同, 区别在于肩梁以上的上段柱传来的轴心力由双壁式肩梁两侧的腹板共同承担来计算每侧腹板的强度。其形式如图3所示。肩梁高度除应根据计算确定外, 还应有一定的高度, 来保证柱接头的刚度, 一般取下阶柱截面高度的40%~60%, 且腹板厚不宜小于10 mm。现假定下阶格构柱中心线尺寸为2 000mm, 现采用肩梁高度1 100 mm, 上柱柱截面高度为1 200mm, 钢板材质选用的Q345B, 由STS里分析提供的中段柱最不得的内力组合为:N=4 520 k N, M=-2 400 k N·m, 来核算肩梁腹板的厚度是否满足设计。若选用肩梁腹板厚度为30 mm, 其截面模量。

肩梁腹板厚度按简支梁模型导入上柱荷载。

假设计算简图偏于安全的计算, 假设如图3所示的P1和P2值计算得:

肩梁腹板上所作用的最大弯矩和剪力分别为:

肩梁腹板的抗弯强度为:

肩梁腹板的抗剪强度:

吊车系统, 若大吨位吊车为重级工作制考虑, 依据现在国标做法, 重级工作制吊车系统可按图右理解。上下翼缘均有板或桁架的支撑, 中心部位在梁跨的两个1/3跨度处设置交叉垂直支撑。因而整个吊车系统成为筒装。具体各支撑的选用等可详见标准图G50014系列。有人提议, 在出现了辅助桁架以后, 边梁槽钢转90度口向下放置可能更好。实际考虑, 二者一样 (槽钢在受竖向荷载的情况下作为辅助桁架的上弦杆, 只承受轴力。水平力上也是作为外弦所以水平放和竖放都可以) 。不过, 水平方向上制动板, 吊车梁上翼缘和槽钢作为一个系统受水平力, 实际上与桁架类似, 槽钢也可以看作轴力杆件。

柱脚可采用分离式和整体式, 或露出式、埋入式和插入式。整体式柱脚类似于肩梁一样在柱底部连接成整体, 加工与施工复杂, 费钢, 所以一般不采用。在采用分离式柱脚时, 作露出式和埋入式都相对方便。露出式柱脚设置柱脚、靴梁、柱底板和锚栓, 具体计算可参照钢结构设计手册上P497页。埋入式柱脚需满足钢结构设计手册 (P504中表10-8) , 计算时假定 (1) 柱的轴心压力全部直接由柱底板传到钢筋混凝土基础上; (2) 柱脚处的弯距由埋入钢柱的翼缘与混凝土基础的承压力来传递给基础 (或由埋入部分钢柱上的剪力钉来传递) ; (3) 柱脚的剪力由埋入钢柱的翼缘与混凝土基础的承压力来传递给基础具体计算可见[文献1]P304。同时也要进行混凝土基础部分在图示位置的承载力验算和配筋计算。在埋入处有类似集中力形式的荷载集中, 需布置一道支承加劲勒。埋入处下方附近也需要布置少许加劲肋, 才能起到承受上拔力的作用。

3 结论

大吨位吊车在工业厂房应用比较多, 设计时应根据工程具体设计情况, 合理选取刚架结构以及吊车梁系统的形式, 根据各受力计算, 满足规范的要求。

参考文献

[1]钢结构设计手册[M].3版.北京:中国建筑工业出版社.

某高跨双层吊车钢结构厂房设计 篇2

该工程为冷轧热镀锌和高强钢试验机组厂房, 厂房纵向长度共486 m, 横向宽度57 m, 厂房总建筑面积约2.77万m2, 分为两跨, 左边跨30 m宽为热镀锌机组厂房, 右边跨27 m宽为冷轧高强钢试验机组厂房, 共设10台吊车, 吊车轨顶标高分别为15.000 m, 44.000 m, 64.000 m, 33.500 m, 工作级别为A5/A6, 按厂房高度可分为低跨厂房 (柱顶高度22.000 m, 纵向长165 m) 、中跨厂房之一 (柱顶高度51.000 m, 纵向长111 m) 、中跨厂房之二 (柱顶高度40.500 m, 纵向长159 m) 及高跨双层吊车厂房 (柱顶高度71.000 m, 纵向长51 m) 四种形式。本文主要对高跨双层吊车厂房进行分析, 刚架立面图如图1所示。

建设地区基本风压w0=0.45 k N/m2, 基本雪压S0=0.55 k N/m2, 抗震设防烈度为7度, 设计基本地震加速度为0.10g, 设计地震分组为第一组, 场地类别为Ⅱ类, 结构抗震设防类别为丙类。

2 结构体系

该厂房所在地为北方采暖地区, 根据《钢结构设计规范》表8.1.5的要求, 采暖房屋纵向温度区段控制值为220 m, 设计时在低跨厂房、中跨厂房及高跨双层吊车厂房分界处设置伸缩缝, 每一区段均符合要求。

厂房采用框排架结构, 横向采用刚架受力体系, 纵向由排架柱、柱间支撑、系杆及吊车梁系统组成。高跨双层吊车厂房下阶柱采用四肢格构式钢管混凝土柱, 沿纵向在下柱中部设置管廊桁架 (兼作系杆) , 中阶柱采用四肢格构式钢管柱, 钢管中不填充混凝土;厂房上阶柱和屋面梁均采用H型钢。

3 厂房柱结构方案的比较

单层厂房柱下阶柱常用形式为H型钢格构式柱和钢管混凝土格构式柱, 钢管混凝土格构式柱有两肢和四肢两种类型。

3.1 H型钢格构式柱

当厂房高度较高、吊车起重量较大时, 厂房下柱常采用H型钢格构式柱, 一般在吊车梁下设置一个柱肢, 其受力合理、侧向刚度较大, 相对于实腹式柱可大大节省钢材量, 是一种结构计算和施工都很成熟的结构形式。

3.2 钢管混凝土格构式柱

钢管混凝土结构是指在钢管之内填充混凝土而形成的组合构件, 由于钢管对混凝土的约束紧箍效应, 当钢管混凝土柱受压时混凝土处于三向受压状态, 大大提高了混凝土的抗压承载力, 能充分利用混凝土的强度, 同时混凝土的存在也能克服钢管结构容易发生局部屈曲的缺点, 因而该结构能更有效地发挥钢材和混凝土两种材料各自的优点。从视觉上看, 钢管混凝土格构柱外形更轻盈、美观。

3.3 经济性比较

该工程初步设计时对刚架柱结构形式进行了经济性比较, 采用PKPM软件对下阶柱和中阶柱采用H型钢格构式柱、两肢钢管混凝土格构式柱和四肢钢管混凝土格构式柱的情况分别进行了计算分析, 计算结果见表1。从表中结果可以看出, 在计算应力相差不大时, 采用H型钢格构柱时的钢材量比钢管混凝土格构式柱的钢材料要大很多, 而在风荷载作用下的柱顶位移1/330远小于采用钢管混凝土格构式柱时的1/415和1/475, 不满足规范要求的1/400, 这表明钢管混凝土格构式柱比H型钢格构式柱有更好的结构侧向刚度和更大的强度储备, 柱子的用钢量也可大大降低;与两肢钢管混凝土格构式柱相比, 四肢钢管混凝土格构式柱所用钢材重量略多, 而钢管内填充混凝土少, 但四肢钢管混凝土侧向更稳定, 钢管混凝土的强度能更充分地利用起来, 根据《CECS28—2012钢管混凝土结构设计与施工规范》第4.1.8条, 钢管混凝土柱长细比不宜大于80, 而该工程下柱较高, 采用两肢、四肢格构式柱时柱长细比分别为113, 67, 显然采用两肢格构式柱不符合规范要求, 故最终设计时采用四肢钢管混凝土格构式柱。

由于该高跨双层吊车厂房上层吊车轨顶标高较高, 为64 m, 中阶柱高度有20 m, 考虑施工的方便可行性, 且以防从柱底采用泵送顶升浇灌法浇灌时压力过大引起钢管薄弱处爆裂, 在计算允许的情况下, 设计时中阶柱采用四肢钢管柱, 钢管内不填充混凝土, 在下层肩梁标高以上1 m钢管拼接点处设置盲板, 以挡住混凝土上升, 相应肩梁处钢管侧面开泄流孔和泄气孔。

4 厂房刚架的计算与设计

4.1 刚架计算

厂房刚架按平面刚架进行计算, 采用PKPM软件进行计算, 下阶柱按四肢钢管混凝土格构式柱输入, 中阶柱按四肢钢管柱输入, 屋面梁与上柱刚接。刚架计算中格构式柱的应力比为构件考虑偏心率影响的整体承载力折减系数和长细比影响的整体承载力折减系数后其作用轴力与整体承载力的比值, 基于此, 选择合适的柱肢距比较关键;在满足整体承载力要求的同时应注意单肢承载力也需满足要求。计算结果表明, 由风荷载引起的柱内力为地震荷载的5倍以上, 风荷载在此类高跨厂房内力组合中起绝对控制作用, 按《钢结构设计规范》将风荷载作用下的柱顶位移控制在1/400以内。

4.2 型钢柱、梁板件宽厚比及构件长细比限制

根据《建筑抗震设计规范》第9.2.14条第2款及条文说明, 轻屋盖厂房塑性耗能区板件宽厚比限值可根据其承载力的高低按性能目标确定;塑性耗能区外的板件宽厚比限值, 可按《钢结构设计规范》采用。因该工程地震作用不起控制作用, 所有刚架均按2倍多遇地震作用组合计算并不影响计算结果, 则按抗规9.2.14条条文说明, 型钢柱和屋面梁板厚比可按《钢结构设计规范》要求采用。钢管混凝土格构式柱构件按CECS 28—2012钢管混凝土结构设计与施工规范长细比不宜大于80, 其他构件可按《建筑抗震设计规范》单层厂房柱长细比不超过150的规定控制。

4.3 节点构造

由于钢管混凝土柱系四肢柱, 下阶柱与中阶柱、中阶柱与上柱的肩梁构造要比两肢柱肩梁复杂得多, 肩梁类似于四条腿的桌子, 肩梁处钢管均须开十字形槽口插入肩梁腹板, 肩梁上下盖板开施工用人孔, 而吊车梁突缘支座作用点位于钢管两肢连线的中点处, 其下腹板厚度按计算确定。该肩梁施工精度要求较高、钢管开槽口插入肩梁腹板时对接困难, 施工难度较大, 用钢量也多。

柱脚构造采用钢管柱肢直接插入基础杯口基础的形式, 钢管插入深度不小于单肢钢管直径的2.5倍或格构式柱总宽度的一半, 当柱底所受弯矩或拉力较大时钢管插入杯口深度按计算确定, 插入式柱脚比一般刚接柱脚构造简单, 施工方便, 且用钢量少。

5 结语

四肢钢管混凝土柱应用于较高的带有双层吊车的单层厂房, 能充分发挥结构承载力高、平面内和平面外刚度均较大的特性, 相对用钢量少, 结构体系合理可靠, 可以取得最佳经济效果。

摘要：以带有双层吊车的某冷轧高强钢高跨单层钢结构厂房为例, 对厂房柱子系统的结构设计思路、构造要求、计算依据和计算结果分别进行了分析和介绍, 以采用更合理的结构形式, 达到工程的经济性和安全性。

关键词：钢管混凝土,四肢格构式柱,双层吊车,钢结构厂房

参考文献

[1]GB 50017—2003, 钢结构设计规范[S].

[2]GB 50011—2010, 建筑抗震设计规范[S].

[3]CECS 28—2012, 钢管混凝土结构设计与施工规范[S].

[4]郑聪.某重型钢结构厂房设计[J].福建建筑, 2012 (8) :15.

吊车厂房 篇3

关键词：升级改造,厂房净空,纵向限位,轮距限位,净距限位,同时并吊

随着我国机电工业的快速发展, 特别是三峡等大型工程项目的实施，大型机组项目的产品制造任务越来越多，某汽发分厂重型机加厂房原有吊车吨位已经不能满足加工工艺的要求。该厂房已使用多年。从全厂规划、厂房选址、施工工期及经济状况等多方面考虑，新建厂房又不现实，因此，只能考虑对现有厂房吊车进行升级改造。

1 对厂房现有吊车升级改造应考虑以下几方面的问题

1.1 工艺使用要求

因吊车升级改造后，吊车的外形尺寸（宽、Á高）及自重都有所增加，可能对吊车的纵、横两个方向产生限位，吊车的使用范围就要受到限制。另外，还应考虑升级改造后的吊车与其余吊车的排列方式及两台吊车并吊时大车限位的问题；

1.2 厂房净空要求

吊车吨位越大则吊车本身高度越高，需要核算吊车更换后的厂房屋架下弦高度是否影响吊车的使用，如果下弦高度不够，就要考虑制作非标准吊车。降低吊车的高度，与改造厂房的屋盖系统相比较，会更经济, 更容易实施。

1.3 复核方法

现有吊车升级改造的厂房已建成使用多Á年，经查阅，原厂房设计资料及竣工图纸不全，已无法对厂房进行全面复核, 只能采用荷载与内力相比较的方法进行计算。先计算在原有吊车荷载的作用下吊车梁内力 (Mmax, Vmax) 及柱顶支座反力 (Dmax) ，以此作为进一步验算的基准值，对升级前后两种不同吊车作用下的吊车梁、柱、基础及支撑的内力、荷载进行比较。对钢吊车梁应做吊车最大轮压作用下的局部承压验算, 对重级工作制吊车梁还应做疲劳验算，以使吊车限位给使用带来的不便减小到最低限度。

2 对现有吊车升级改造的设计，工程实例如下

某汽发分厂重型机加厂房27m跨，柱距：12m，单层多跨全钢排架结构，吊车跨度：25.5m，原装有两台50/10t吊钩桥式吊车，根据汽发分厂报告的要求：现准备报废拆除1台50/10t吊车, 另外新增加1台75/20t吊车，即1台50/10t吊车和1台75/20t吊车分别单独或同时并吊使用，结构验算如下：

经查阅厂房吊车档案资料可知，原有吊车参数如下:

两台50/10 t吊车, 工作级别:A5 (中级工作制) ;吊车跨度:Sn=25.5m;最大轮压:P50=43.2t;吊车轮距:K=5.25m;吊车宽度B=6.55m。

经查阅吊车厂家（大连起重机厂）样本可知：

新增吊车参数如下:

1台（标准）75/20t吊车，工作级别:A5 (中级工作制) ;吊车跨度:Sn=25.5m；最大轮压:P75=31.8t；额定起重量:Qn=75t;吊车总重:G=81.416t;小车重量:g=27.668t;吊车轮距:K=4.4m;吊车宽度:B=9.2m;吊钩至轨道中心距离:S3=2.3m；吊车轨道顶标高至吊车小车顶部距离H=3258m。

由于缺乏该厂房设计资料及竣工图纸，因此采用荷载和内力相比较的方法进行验算。

2.1 吊车梁验算

根据原有两台50/10t吊车的参数, 计算出在原有吊车荷载的作用下吊车梁内力 (M50max, V50max) , 以此作为进一步验算的基准值。

2.1.1 经计算, 两台50/10t吊车同时并吊在图1所示位置时, 吊车梁弯矩为最大:

两台50/10 t吊车同时并吊在图2所示位置时, 吊车梁剪力为最大:

2.1.2 计算在新增1台（标准）75/20t吊车单独作用下的吊车梁内力:

M75max=7.796P75=247.913t·m<M50max=251.986t, 满足要求。

V75max=2.408P75=76.57t<V50max=101.347tm, 满足要求。

(柱顶支反力D75max=3.266P75=103.86t<D50max=125.65t, 满足要求。)

2.1.3 计算在新增1台（标准）75/20t吊车及原有1台50/10t吊车同时并吊作用下的吊车梁内力:

当两台吊车的大车（纵向轮距）限位为2.2m时：（详见图3所示位置时）

当两台吊车的大车（纵向轮距）限位为4m时：（详见图4所示位置时）

即当两台吊车的大车限位大于等于4m时，Mmax满足要求。

2.2 柱顶反力验算

根据原有两台50/10 t吊车的参数, 计算出在原有吊车荷载的作用下柱顶反力 (D50max) , 以此作为进一步验算的基准值。

两台50/10t吊车同时并吊在图5所示位置时, 柱顶反力为最大。

新增1台（标准）75/20 t吊车及原有1台50/10 t吊车同时并吊在图6所示位置作用下柱顶反力为:

当两台吊车的大车（纵向轮距）限位为2.2m时：Dmax=146.5267t>D50max=125.647 t, 超出16.617% (20.88 t) ，不满足要求。

当两台吊车的大车（纵向轮距）限位为5.3m时:DBmax=0.679P50+2.983P75=124.192t<D50max=125.647t满足要求

(同时，吊车梁剪力最大值VBCmax=2.983P75=94.8594t<V50max=101.347t满足要求)

3 结语

经复核验算, 可得出如下结论：

3.1 该厂房如新增1台（标准）75/20 t吊车各自单独使用时，均可满足要求。

3.2 如果考虑两台吊车同时并吊使用，且满负荷最不利位置工作，新增吊车与原有吊车之间需采取吊车大车纵向限位措施，使两吊车大车之间的轮距限位大于等于5.3 m（即两台吊车实际净距离为3.1m），可满足要求。

吊车厂房 篇4

随着我国经济建设的迅速发展,由于生产的需要,门式刚架轻型钢结构以其用刚量低、造价低、施工速度快及适用范围广泛等优点而获得广泛应用。目前实施的《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》(CECS102:2002)为设计提供了依据,但是该规程仅适用于具有轻型屋盖和轻型外墙、无桥式吊车或有起重量不大于20t的A1～A5工作级别桥式吊车或3t悬挂式起重机的单层房屋钢结构的设计、制作和安装。但是在有些工程实例中会出现超过20t的大吨位吊车和轻型围护系统的钢结构厂房的设计,这样设计人员需要按照普通钢结构设计规范《钢结构设计规范》(GB 50017-2003)(以下简称“钢规”)与《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)(以下简称“抗震规范”)来进行设计。在计算过程中经常遇到板件宽厚比超限的问题。如果一味的加大腹板厚度,势必会造成用钢量增加和材料浪费。本文旨在通过分析规范相关规定并结合工程实例来讨论超过20t大吨位吊车和应用轻型围护系统的钢结构厂房的设计中板件宽厚比的控制问题。

2 规范中有关板件宽厚比的分析

“钢规”与“抗震规范”均有关于板件宽厚比的规定。“钢规”4.3.1条规定,“承受静力荷载和间接承受动力荷载的组合梁宜考虑腹板屈曲后强度,按照该规范4.4节的规定计算其抗弯和抗剪承载力;而直接承受动力荷载的吊车梁及类似构件和其他不考虑强度的组合梁,则应按该规范第4.3.2条的规定配置加劲肋,当,尚应按该规范第4.3.3条至4.3.5条的规定计算腹板稳定性。

“抗震规范”9.2.12条规定:单层框架柱、梁截面板件的宽厚比限值,除应符合现行“钢规”对钢结构弹性阶段设计的有关规定外,尚应符合该规范表9.2.12的规定(见表1)。

“钢规”给出的板件宽厚比的限值都是针对一般情况提出的,没有考虑抗震设计的要求。所以对于6度抗震设防的建筑结构和不考虑抗震要求的建筑,是可以使用“钢规”中的规定进行设计的。对于7度及以上抗震设防的建筑钢结构,其设计应该遵循“抗震规范”的有关规定。

对于7度及以上抗震设防的钢结构建筑,通常使用强柱弱梁的原则,即梁先于柱出现塑性铰,而且要求塑性有一定的转动能力,所以此时对梁的塑性区段板件的局部稳定要求比较严格,通常不允许发生局部失稳,并且也要求控制弹塑性局部屈曲的发生。

对于刚架柱而言,一般不会出现塑性铰,但是考虑到材料的变异性和尺寸偏差及大震下的塑性内力重分布,柱子也有可能出现塑性铰。因此也需要按照考虑塑性发展来对板件宽厚比进行控制。不过即使柱子出现了塑性铰,也不会有过大的转动,因此对柱子局部稳定限制不如梁严格[1]。

当梁腹板宽厚比不满足时,按照“钢规”可加横向及纵向加劲肋或利用腹板屈曲后强度进行计算;柱腹板宽厚比不满足时,可利用纵向加劲肋或考虑有效截面进行计算。但是“抗震规范”规定对于单层钢结构厂房只能通过加纵向加劲肋进行计算。而且“抗震规范”宽厚比控制很严,虽然Q345钢单价高于Q235钢,但是强度高,使用Q345较经济。但在“抗震规范”中,宽厚比限制更严,往往其他方面都满足,就宽厚比不满足,加厚腹板就失去经济性,有时腹板比翼缘还要厚,大大增加了钢用量。

3 工程举例

3.1 工程背景

某集团管道焊接车间厂房长117m,柱距12m,单跨24m,设单层32t吊车,轨顶标高10m,吊车工作级别为A5。计算简图见图1。

3.2 设计条件

材料:梁柱材料Q235B

荷载:屋面恒载0.3kN/m2,屋面活荷载0.5kN/m2(整体计算时屋面仅有一个可变荷载且受荷水平投影面积超过60m2,故取其为0.3m2)

基本风压:0.65kN/m2

地震设防烈度:8度,设计基本地震加速度值0.2g,第一组,场地类别为Ⅲ类。

3.3 板件宽厚比确定及分析

由于厂房内部空间受到限制,下柱未采用格构式柱,并且柱距较大,所以采用等截面工字型钢柱,应用STS进行整体刚架计算。下面主要讨论钢柱的腹板厚度取值问题。

第一种方案:按“抗震规范”确定腹板厚度。从简图中可以看出,截面高度为1 200mm,按照“抗震规范”9.2.12计算腹板容许宽厚比为65,腹板厚度要取20mm。此时强度计算最大应力116.2MPa,平面内稳定计算最大应力117.5MPa,平面外稳定计算最大应力123.4MPa。单根钢柱用钢量为4 237MPa。

第二种方案:按“钢规”考虑有效截面进行计算。根据STS计算结果,腹板容许宽厚比计算对应组合号为106,即:1.0恒+1.4右风+0.7×1.4活+0.7×1.4吊1,所以地震组合对确定腹板宽厚比不起控制作用。此时腹板厚度取12mm时,采用有效截面计算,即:腹板截面仅考虑计算高度边缘范围内两侧宽度的部分。这样强度计算最大应力131.1MPa,平面内稳定计算最大应力128.6MPa,平面外稳定计算最大应力136.8MPa。单根钢柱用钢量为3283MPa。

从以上数据可知,按“钢规”采用有效截面计算,应力提高了12%左右,但钢柱用钢量减少了30%。所以这样计算所带来的有利因素是相当可观的。

4 结语

1)由于超过20t大吨位吊车和轻型围护系统的单层钢结构厂房与门式刚架轻型钢结构同样拥有自重轻的特点,活荷载虽然达到0.5kN/m2,但是使用荷载通常不大,所以地震力往往较小。这种结构在地震作用下可能受地震作用控制,也可能不受地震作用控制。因此,在计算分析这种结构时要根据具体情况而采用相应的规范。当有地震作用的组合对设计不起控制作用时,板件宽厚比宜遵循“钢规”第四章、第五章的规定;当地震作用的组合对设计不起控制作用时板件宽厚比则必须服从“抗震规范”的要求。在利用“钢规”进行设计时可以用取有效截面的方法,在应力提高不多的情况下,可以大大减小板件的厚度,降低用钢量指标。

2)虽然Q345钢强度高,但是规范对其板件宽厚比控制较严,所以当结构大部分构件受力不受强度控制而是受构件整体稳定性或者板件宽厚比控制时,则宜采用Q235钢,这样综合计算可能更经济。

参考文献

[1]王元清,陈全,袁英战.大吨位吊车门式刚架钢结构厂房的轻型化设计[J].工业建筑,2002(7).

[2]关于加劲肋设置的讨论[J].工业建筑,2007(5).

[3]钢结构设计手册编辑委员会.钢结构设计手册(上册)(第三版[M].北京:中国建筑工业出版社,2004.

[4]GB50011-2001建筑抗震设计规范[S].

[5]GB50017-2003钢结构设计规范[S].