某门式刚架厂房的结构设计

概述:本文对吊车荷载作用下门式刚架厂房的设计方法作了一些引见,特别是对结构方案的选择作了讲述。
中心词汇: 门式刚架 吊车梁 柱截面方式 支撑
　　0 引言
　　门式刚架由于具有重量轻、造价低、装置方便、施工周期短等优点,近十年在我国开展很快,尤其在工业厂房中已失掉普遍运用。但目前对一些厂房檐口较高,又有吊车荷载作用(特殊 是吊车吨位较大的桥式吊车)的门式刚架的设计,资料及阅历较为缺乏。针对以下状况,下面谈谈自己对门式刚架结构设计的一些体会。
　　1 门式刚架全体结构方案确实定
　　关于有吊车的门式刚架,设计既要受力合理,又要经济,这与结构方案的优劣是密不可分的。能否控制好结构的水平位移是决议结构正常任务的要害 ,而影响结构水平位移的主要要素包括:风载、地震作用、吊车横向水平刹车力。针对以上各要素,设计时除了可加大梁柱截面尺寸外,还可经过选择合理的结构方案来到达异样的效果:
　　1.1 刚性柱脚:此方法能有效地限制刚架的水平位移。由于刚架柱脚的刚接可直接加大刚架的全体刚度。
　　1.2 刚架的柱顶与梁的衔接采用刚接:经过此方法异样也可加大刚架的全体刚度.
　　1.3 增大柱截面的高度:此方法对加大刚架的水平刚度是最有效的,但由于柱净高及经济的要求,不能随意加大柱截面高度。
　　1.4 加大屋面梁的刚度,在多跨刚架结构中,加大两个边跨梁截面高度,可以有效的添加刚架的水平刚度。
　　2 吊车梁系统、制动结构及柱
　　2.1 吊车梁系统 关于有吊车荷载作用下的门架结构,吊车梁是结构设计的重要单元之一。它对能否保证吊车的正常运转起决议作用。吊车梁的设计可按《钢结构设计规范》(GB50017-2003)停止。吊车梁的资料普通选用Q235钢或Q345钢。跨度较小或中等跨度的吊车梁,强度起着控制造用,采用高强度钢(如Q345钢)可浪费用钢量,但关于大跨度的吊车梁,吊车梁的刚度成了主要的控制要素,钢材的强度得不到充沛的应用,可直接选用Q235钢。
　　吊车梁系统的结构通常是由吊车梁(或吊车析架)、制动结构、辅佐析架(视吊车吨位、跨度大小确定)及支撑(水平支撑及垂直支撑)等构件组成。当吊车梁的跨度及吊车起重量均较小、且无需采取其他措施即可保证吊车梁的侧向动摇时,可不用制动结构:当吊车析架和重级任务制吊车梁跨度等于或大于12m,或中、轻级任务制吊车梁跨度等于或大于18m时、宜设置辅佐析架和下翼缘水平支撑系统。
　　吊车梁或吊车桁架设计时普通应思考 两台最大起重量的吊车停止计算。吊车梁或吊车桁架的方式选用应依据吊车起重量的大小、吊车梁或吊车桁的跨度以及吊车任务等级等确定。
　　2.2 制动结构 制动结构普通分为制动梁和制动析架。制动结构应按吊车水平荷载及其他要素所发生的水平荷载停止计算。其与重级任务制吊车梁的衔接应采用高强螺栓衔接,高强螺栓的直径普通采用18——22mm。
　　2.3 柱 移动的吊车同时发生不同于其它方式的垂直和水平荷载,因此作为吊车梁的支座—柱在整个结构上就显得尤为重要。与其它方式的工业修建相比拟,有吊车的修建物要求设计人员在设计时思考 吊车在运转进程中发生的动荷载,结构过大的晃动和震动将招致整个吊车梁系统中各构件发生疲惫 ,还会招致卡轨及屋面走漏。
　　设计有吊车厂房结构时,支承吊车梁的柱的方式普通分为柱上设置牛腿或采用阶形柱的方式,关于吊车起重量大的也可采用分别式柱的方法,如电解车间。也可依据吊车最大轮压Pmax影响下的吊车梁支座处的反力Dmax大小和厂房檐口高度H来确定采用哪种支承方式。
　　3 节点设计
　　3.1 梁柱节点设计:刚架斜梁与柱的衔接,可采用端板竖放、端板横放和端板斜放三种方式。这里主要谈谈端板竖放的设计要点,通常状况下,柱翼缘与斜梁端板采用高强螺栓衔接,衔接处柱翼缘厚度应与梁端板相反,两者厚度普通应大于高强螺栓直径,同时梁与端板宜采用坡口焊;端板衔接的螺栓应成对对称布置,在斜梁的拼接处,应采用将端板两端伸出截面高度范围以巾外的外伸式衔接,当采用端板外伸式衔接时,宜使翼缘内外的螺栓群中心与翼缘的中心重合或接近,当端板上两对螺栓间距大于400mm时,应在两对螺栓间增设一对螺栓,以保证节点刚度,增加节点变形,对同时受拉和受剪的螺栓,应验算螺栓在拉、剪共同作用下的强度。
　　3.2 柱脚设计:门式刚架柱脚可设计成平板柱脚、拔出式柱脚、埋入式柱脚及外包式柱脚,关于有吊车的门架柱脚,宜将柱脚设计成刚接,柱身与底板宜采用全熔透焊缝。柱脚锚栓应按规则设置弯钩或锚板,锚栓的直径不宜小于24mm,且应采用双螺帽。
　　3.3 牛腿设计:牛腿上翼缘与柱衔接焊缝宜采用焊透的V形对接焊缝,下翼缘和腹板与柱的衔接可采用角焊缝。
　　4 支撑系统的设计
　　支撑系统既能保证刚架在装置时的动摇性,也能保证在运用阶段传递水平力至基顶。刚架结构体系的支撑分两种:一是屋面结构的横向水平支撑和纵向水平支撑、纵向柱间支撑;二是吊车系统的支撑。
　　4.1 屋面横向水平支撑和纵向柱间支撑传递山墙风载和修建物纵向水平地震荷载,能保证平面刚架的全体动摇及结构的空间动摇。
　　4.2 吊车支撑系统的作用是将吊车纵向水平刹车力传递到基顶,普通设置在吊车梁下翼缘以下。在设计中温度区段长度不能按轻刚门式刚架的300m区段,而应按钢结构设计手册中(表2-17)单层房屋和露天结构温度区段长度取值,每个温度区段的支撑设置按以下方法确定:①在每个温度区段或分期树立的区段中,应区分设置能独立构成空间动摇结构的支撑体系。②通常将屋面支撑和柱间支撑设置在同一跨间,以组成几何不变体系,如不能布置在同一跨间,则应加设刚性系杆传力。普通柱间支撑应设置在温度区段的中部,或当温度区段较长时宜设置在三分点处,且间距不宜大于60m。③当有抽柱时,在抽柱的区段应设置纵向水平支撑,当为局部抽柱时,纵向水平支撑应向两端各延伸一个跨间。④当柱距较大,边柱列采用加墙架柱的方案时,应沿着设置纵向水平支撑。⑤当有上下跨时,应在上下跨奖励层设置柱间上支撑及下支撑。⑥在屋脊处及柱顶处均应沿厂房通长设置刚性系杆,以传递水平力,当梁跨度较大时,也可适当添加刚性系杆,以减小梁计算长度。⑦当屋面设有天窗或通风器时,应在天窗架或通风器支腿下沿厂房设置刚性系杆。
　　4.3 支撑的方式:屋面横向或纵向水平支撑采用钢拉杆,方式为 “X”型;压杆可采用双角钢、方钢管、圆钢管或屋面擦条。柱间支撑、吊车支撑方式普通采用“X”型,也有采用“K”,型或“框架”型。其中,“K”型或“框架”型支撑常用于因工艺或运用上的要求需求柱间支撑处开门,且开门尺寸较大时。