浅谈多跨抽柱工业厂房设计

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1、浅谈多跨抽柱工业厂房设计（杭萧钢构股份有限公司，杭州，310003）【】通过对某联合厂房工程设计，详细介绍了多跨抽柱门式刚架厂房结构分析过程、支撑体系选取原则、荷载设计以及相关节点连接构造措施等，可供工程设计人员参考。【关键词】门式刚架；抽柱结构；结构计算；节点连接一、工程概况该项目位于大连市，为年产20万辆乘用车项目冲焊联合厂房，毡括冲压车间、冲压件库、焊装车间。其中冲压车间建筑面积约21276m2,冲压件库建筑面积约17568m2，焊装车间建筑面积约75486m2。冲压件库与焊装车间总长度373m,宽度254m（18m*6=1

2、08m,18m*6+27m+10m=145m）o纵向边柱柱距6m,中柱柱列由于工艺需要抽柱，中柱柱距18m。图1为冲焊联合厂房EIX平面布置图。图1冲焊联合厂房E区平面布置图二、结构方案选择木次设计的重点在于冲压件库与焊装车间联合厂房设计部分（BCDEIX块），考虑到厂房的纵向长度及横向宽度均已超过规范对温度IX段长度的要求，在设计时考虑采用中间设置双柱温度伸缩缝处理，整个厂房分为4个区块（BCDE区块）。（1）刚架结构体系:根据厂房内工艺布置要求，纵向边柱柱距6m,,屋面梁间距6m。中柱柱列由于工艺需要抽去2根钢柱，中柱柱距变成

3、为18m。设计吋考虑采用18m托梁，托梁中间承担2榀屋梁。由于工艺要求中柱列不允许设置柱间支撑，整个厂房横向为多跨门式刚架，纵向结构结合托梁设计为纵向刚架，与屋面支撑系统一同组成纵向受力体系。(2)支撑系统：在屋面支撑布置设计吋，考虑到本厂房存在大量抽柱对屋面刚度消弱，在抽柱刚架处设置多道纵向水平支撑，以保证抽柱刚架与非抽柱刚架协同工作。本工程地点风荷载较大，屋面采用轻钢屋面，整个屋面在两个方向都布置支撑系统，增强屋面刚度。纵向和横向的支撑组成封闭的支撑体系，大大加强了结构在水平面内的抗扭转刚度，使得该人尺度建筑在不均匀风荷载作用

4、下冇很好的抗扭转变形能力。厂房外围A轴、Y轴边柱列设置围护墙面，边柱柱距6m，此边柱结合建筑门窗洞口位置设置柱间支撑系统。三、结构设计计算本工程中采用PKPM系列软件STS计算程序。(1)设汁计算基本条件设计使用年限：50年；抗震设防类别：丙类；建筑场地类别：冲焊联合(B-E区)为III类；抗震设防烈度：7度(0.15g);设计地震分组：第一组。(2)荷载计算屋面均布恒荷载为0.30kN/m2(含屋面板、檩条、支撑)；屋面活荷载为0.50kN/m2(受荷面积大于60/m2的刚架构件，取0.30kN/m2);基本雪压为0.40kN/

5、m2；基本风压为0.65KN/m2;地面粗糙度为A类；屋面工艺吊点荷载按照业主工艺部门提出的工艺荷载布置图进行计算。(3)横向刚架计算模型考虑到厂房的空间整体作用，对于抽柱排架，根据冶金工业部《钢筋混凝土柱设计规程》丫S09-78第39-41条以及附录5的设计方法，取一个由数榀横向平面排架组成的等效单元计算，假定在等效单元内各榀排架柱柱顶位移相等，将计算单元内的数榀排架展开一榀平面排架计算。本工程中横向刚架为门式刚架，结合本工程的受力特点，为了使抽柱处刚架计算准确，并能很好地反映实际受力情况，本次设计吋采用链杆电算法计算。以中间标

6、准18m柱网作为标准计算单元取例示意：图2E区标准计算单元一个计算单元内包括一榀非抽柱榀横向多跨门式刚架、两榀抽柱多跨屋面梁。对于抽柱多跨屋面梁榀，屋面梁平接于纵向托梁上，托梁作为多跨屋面梁的支承点，因在程序中无法直接输入托梁受力模型，在STS程序根据托梁的刚度转换为弹簧支座输入。在一个计算单元内，为考虑三榀刚架协同工作计算，在两个计算模型之间增加虚拟刚度无穷人的系杆，使其共同工作，各榀刚架承扪各自屋面荷载、风荷载等，一次性解决了两种不同刚架的内力计算和变形计算，不用考虑迭代计算。(1)托梁的刚度模拟对于仅抽一根柱子的托架梁，托架

7、梁的刚度即是单位力作用下的挠度的倒数，即本工程中一根托架梁中间抽两柱，托架梁的挠度1不能只考虑该节点处一榀屋面梁的作用荷载，应考虑P1和P2同吋作用下产生的挠度计算，见图示3。根据结构力学的位移法，可得到：(6)变形控制由于本工程屋面坡长较长，同时厂房内抽柱较多，托梁的挠度控制是设计计算的控制关键。托梁刚度会影响其支承的屋面斜梁的约束条件，而且托梁的挠度太大而使屋面形成波浪形，对屋面檩条、屋面板的受力都不利，对屋面排水也不利。在本工程中，根据业主提供的工艺要求，在屋面下还需悬挂设置二次工作作业平台，对屋面梁、托梁的挠度控制更加关键

8、，需考虑托梁、屋面梁两者挠度叠加对工艺悬挂吊的影响。屋面梁的挠度控制在L/400以上，托梁的挠度控制在L/700以上，同吋制作吋考虑预起拱。四、节点连接设计构件的内力通过节点传递，节点设计要符合计算假定。节点设计的是否合理，不仅直接影响整个结构的承