超高大跨度单层厂房设计实践

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1、超高大跨度单层厂房设计实践宋文晶王喆梁志远王岩赵岩中国建筑标准设计研究院，北京100048提要：本文针对一个超高的大跨度厂房进行了详细的方案对比分析，针对门式刚架、钢排架、混凝土框排架等结构形式进行了计算分析与设计，最终巧妙地采用小柱距混凝土框架实现了排架功能，较好的实现了经济效益与结构安全合理的统一。关键词：单层厂房；超高单层建筑；大跨厂房；静力分析钢结构工程研究⑨《钢结构》2012增刊2．厂房结构设计与一般单层厂房相比，本厂房高度较大，高宽比达到1．0。所在地区风压较大且建在山坡上。结构设计有一定难度。如何安全、快捷、经济地实现建筑功

2、能要求，采用什么结构形式最为合理，设计人员考虑了很多，也对比分析了多个方案。最先考虑采用轻型门式刚架。由于跨度及高度都较大，门式刚架试算下来，刚架柱最大截面需要用到1600x600x14x25，斜梁最大截面需要用到1700x450x16x22。从试算结果可以看出，对于本工程项目而言，轻型门式刚架这种结构形式已经明显不适用了。而且，山墙一侧需要开设通宽通高大门，门本身自重很大，需要悬挂在门上端横梁之上，采用门式刚架难以实现此功能。最终，确定了两个可行方案，分别进行了计算及综合比较。方案一是采用钢排架结构，即屋面为网架，钢柱为格构柱，柱项与网

3、架铰接，沿纵向设置柱间支撑。外维护墙和屋面均为彩钢板。计算分析采用PKPM程序中PK进行单榀受力分析，最终结果为普通钢柱采用双肢格构柱，单肢截面为焊接H型钢，规格为700x350x16x22。肢距1350，两肢之间连以缀条。山墙大门处钢柱采用三肢格构柱，单肢截面为焊接H型钢，规格为700x350x16x22，肢间距分别为1350、1150，三肢之间连以缀条。格构柱的立面、平面图见下图所示。624图2双肢柱立面图图3三肢柱立面图钢结构工程研究⑨《钢结构》2012增刊圭挚——————‰土—————J世．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

4、．．．．．．．．．．．．．．．．】；!l【!．．．．．．．．．。．．．．．．．．．．．．．．．．．．．一图4双肢柱平面图图5三肢柱平面图经过计算，在风荷载作用下，格构柱底部会产生很大弯矩，最大弯矩值为6600kN·M。为抵抗此弯矩，基础设计中，需要设置抗拔桩。通过计算可知，抗拔桩桩长需要12m。甲方提供的地质勘察报告显示，此处距离自然地坪下2米即为岩石。抗拔桩共需设置44根，数量较多，桩长较深，桩身剖面图见图6。经工程概算，仅基础施工一项就已经接近全部工程投资。可见对于本项目这种超高大跨度单层厂房而言，采用钢排架结构，从设计上来讲，受力合

5、理，安全可靠，但缺陷是必须设置抗拔桩，工程造价较高。图6桩身剖面图』一J尊IL_j．L'一—k—11r1．上1__l·l_瞳T上五·I矗I

6、l_I由．Jlr丁。5．±一I—JlL一7．’-T=T一皿I1■一一I．图7框排架平面布置图方案二主体结构采用钢筋混凝土框排架结构加屋面钢网架，这种混凝土框排架不同于普通的钢筋混凝士框架结构，这种框排架边跨跨度较小，类似于混凝土格构柱，不同的是用框架梁来代替缀条，纵向均用框架梁来代替柱间支撑，框架梁竖向间距7米左右，框排架平面布置图见图7。这样构成的框架空间作用较强，传力安全可靠，可以用SETWE程序

7、进行整体受力分析。经过计算，框架柱截面为700x600，柱间距2．5米，框架梁截面400x800，主要控制参数见表1，周期与振型结果见表2。采取这种结构形式，外墙可以采用陶粒混凝土空心砌块，经过计算结构自重加上外墙重量基本上可以抵抗风荷载作用下的向上拔力，这样基础可以不用打抗拔桩，可设计成联合基础，联合基础大小为2500x5100，埋深一1．4米。这个结构形式比较巧妙，实际上是利用混凝土小柱距框架，实现了排架功能。最终此625钢结构工程研究⑨《钢结构》2012增刊工程按照方案二进行了施工，既满足了使用要求，又节省了投资，缩短了工期，业主非

8、常满意。表l结构控制参数表2结构周期与振型工程项目而言，可以有多种建筑材料，多种结构形式可供选择。每种建筑材料，每种结构形式又都有其自身优势，也有其劣势。如何扬长避短，用最经济的材料，最简单的结构形式，最快捷的实现建筑功能，是值得每一个结构设计师认真思考，潜心钻研的。参考文献【l】谢兆鉴陈眼云建筑结构选型【M】．华南理工大学出版社，1995．【2】GB50017—_2003钢结构设计规范【s】．北京：中国计划出版社，2003．【3】CECS102：2002门式刚架轻型房屋钢结构技术规程【S】．北京：中国计划出版社，2003．超高大跨度单层

9、厂房设计实践作者：宋文晶，王喆，梁志远，王岩，赵岩作者单位：中国建筑标准设计研究院,北京100048本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Conference_