关于重型工业厂房钢结构设计的思考

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1、［摘要］本文讨论的是与二维钢框架结构设计改进分析方法相关的若干使用问题。我们对弹塑性饺分析方法的精确度专门进行了检查，并且确定了它的应用范围。我们还推荐一种叫做改进塑性较分析的方法，并对它的设计原理做了分析。我们做了一些个案分析，目的是为了阐述改进塑性较方法在预测独立构件强度和局部稳定以及整体结构强度方面的精确性。同吋，把它的结果与弹塑性分析结果和塑性区分析结果的作出对比，从而评价了这个分析模型的性能。木文的目的是阐述塑性饺分析方法在应用于预测钢构件和框架的极限强度和工作性能时的效果和局限。［关键

2、字］钢结构重型工业厂房方案设计塑性較弹塑性分析引言错误!未定义书签。一、简介3结构体系与柱网确定5有侧移框架4弹塑性较分析方法的精确度5改进塑性較分析方法6轴心受力柱7独立梁柱结构10具体例子的分析11二、冈I」性框架12荷载分布与估计的破坏模型13荷载作用点轨迹错误!未定义书签。Vogel的六层框架14荷载一位移曲线15力分布与塑性较形成15设计推论16三、设计建议18结论致谢语参考文献第一章正文简介在一位学者的论文中(Liewetal.1993)已经论述了对传统的弹塑性较模型的改进，它描述了梁

3、柱的非弹性性能并保证了对钢框架高级分析有足够的精确度。合成模型已经对改进塑性钱方法做了定义。这篇论文详细地评估了用来模拟梁柱和框架平面内强度性能的弹塑性较和改进的塑性较分析方法。当前的基本问题是基于Kanchanalai(1977)和Zhouetal.(1990)所阐述的有侧移框架和独立梁柱结构的塑性区分析方法的Kanchanalai的著作屮有侧移框架的例子描述了框架结构中一系列非常典型的梁柱特征。Zhou的著作中独立梁柱结构的研究也提出了另外的基木点，但构件的二阶影响会比较大。任何分析方法如果与

4、这些基准点相符合就可以被认为是满足二维改进非弹性分析的。也就是说，分析模型可以以足够的精确度来表达梁柱的强度从而单独的具体构件的承载力验算就不需要了。冋顾了钢框架高级分析的几种方法和研究现状，重点介绍了改进塑性较法对钢框架的分析和设计，并讨论了当前高级分析及改进塑性狡法存在的困难，为高级分析方法的进一步发展提供参考。本文所引用的例子是Liew(1992)研究的构件和框架问题的一部分。Liew的著作中的全部问题包括带有刚性和半刚性连接的有侧移和无侧移框架，带有嵌板区变形的框架，斜柱框架，独立梁柱，强

5、弱轴柱的工作性能。-、结构体系和柱网确定1.结构体系单层厂房钢结构体系主要由横向结构和纵向结构系统组成。横向系统就是排架。名称可以称作框排架、刚架等。也可以称为较接排架及刚接排架。具体情况根据工艺要求、厂房刚度要求、结构受力情况、材料选用情况等确定。纵向系统一般由柱及其支撑、托架、吊车梁及制动梁或桁架、墙梁等组成。2.柱网柱网应根据工艺要求、经济柱距及跨度、建筑美的要求等方面确定。经济指标是综合的,包括基础费用，钢材用量、制作安装难度及进度等。跨度一般根据工艺要求确定。通过多年设计经验总结，经济柱

6、距为:重型厂房地基差吋宜采用24m,中型厂房地基差吋采用18m.15m,轻型厂房釆用12m;地基较好口寸厂房一-般宜采用12m、18m柱距。工艺要求柱的位置与车间内机械、起重、运输设备相协调，符合生产流程，还要考虑生产过程的可能变动。例如，一个双跨钢结构制造车间，其生产流程是零件加工。中间仓库，拼焊连接顺着厂房纵向进行，但横向需要连系，在中部要有横向通道，因此中列柱中部柱距较大，部分中列纵向框架有托架，柱距为12米。结构要求柱间距尽可能相等，通常纵向柱距为6米，跨度较大的横向框架采用轻钢结构屋面及

7、外墙时，纵向柱距可增大到7.5米、9米等。3.厂房温度伸缩缝当厂房平面尺寸很大时，由于温度影响会使构件内产生很大的温度应力，并导致墙和屋面的破坏，因此要设横向和纵向温度缝。横向温度缝将厂房分成若干互不影响的温度区段，温度缝的最大间距一般为180-220米，后者为采暖厂房和非采暖区的厂房。若超出上述间距而不设温度缝，则需计算温度应力。有侧移框架对于有侧移框架和无侧移框架的定义，其实是针对双重抗侧力结构体系中的框架，根据其水平力的分担比例来划分的。(1)在双重抗侧力结构中，框架承受的总水平力小于等于总

8、剪力的20%,则可以以足够的精确度假设所有的水平力都由支撑架(剪力墙)承受，框架本身不承受水平力，从而这个框架可以看作无侧移框架。(2)不满足上述规定的框架一支撑结构体系中的框架，是有侧移框架。这样的区分，在没有计算机的时代，可以带来计算上的简化，在计算机时代，实用上已经没有必要。但是仍然可以根据这个分类，对结构的受力特性有一个初步的总体上的了解：有侧移框架是要承担水平力的，而无侧移框架依靠其他刚度更大的子结构来承担水平力。两种框架分类的区别有侧移框架和无侧移框架的区分，不涉及到框