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時(shí)間:2024-04-19 10:19:10
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引言
鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)是基于鋼結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展而形成的一種結(jié)構(gòu)優(yōu)化形式。它是近年來(lái)出現(xiàn)的一種新型結(jié)構(gòu)。將兩種材料按一定的方式連接起來(lái),將兩種材料組合成一個(gè)整體,充分發(fā)揮鋼的抗拉和混凝土抗壓的特點(diǎn),充分利用這兩種材料各自的優(yōu)點(diǎn),大大的節(jié)省了鋼筋和混凝土的材料,利用鋼材與混凝土的有效結(jié)合,大大提高了混凝土的利用效率,施工方便,降低了工程成本,同時(shí)由于鋼材具有較好的塑性,增強(qiáng)了結(jié)構(gòu)的抗震性能。因此,受到工程界的歡迎,在工程中應(yīng)用越來(lái)越廣泛。鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)是當(dāng)前工業(yè)廠房建設(shè)所采取的主要結(jié)構(gòu)形式之一。根據(jù)以往工作經(jīng)驗(yàn),鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在使用的過(guò)程中容易受到環(huán)境等方面影響而出現(xiàn)鋼筋銹漲開(kāi)裂而導(dǎo)致的耐久性下降,影響廠房的使用壽命,造成安全事故,因此優(yōu)化鋼與混凝土組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是提高廠房質(zhì)量,提高其使用壽命的重要舉措。本文以某工業(yè)廠房建設(shè)為例,該工業(yè)廠房屬于水泥選粉機(jī)車間,車間框架結(jié)構(gòu)上裝有多個(gè)電機(jī),廠房噪音比較大,因此需要對(duì)鋼與混凝土組合結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),以此保證廠房的整體質(zhì)量。
1鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)
1.1壓型鋼板混凝土組合板的特點(diǎn)
因?yàn)椴恍枰0灏惭b和拆除工作,因此,施工過(guò)程中易燃模板導(dǎo)致的火災(zāi)現(xiàn)象也將大大減少;壓型鋼-混凝土組合板只要安裝在重要場(chǎng)所,以減少混凝土收縮和溫度的影響;壓型鋼板可作為混凝土結(jié)構(gòu)的平坦頂棚屋面;安裝完成后,不需要安裝鋼腳手架,施工人員可以把壓型鋼板作為一個(gè)安全的工作平臺(tái);壓鋼板之間波紋槽可以安裝通信、電力等工程;可以縮短施工工期,同時(shí)也可以多項(xiàng)目同時(shí)建設(shè);壓型鋼板不僅便于運(yùn)輸,而且儲(chǔ)存方便,同時(shí)壓鋼-混凝土組合板的重量相對(duì)輕,減少了結(jié)構(gòu)上部恒載和下部基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的資金投入。
1.2鋼-混凝土組合梁的特點(diǎn)
鋼-混凝土組合梁對(duì)比鋼板梁,至少可減少20%的鋼的使用,直接降低施工成本;鋼-混凝土組合梁可以最大限度地利用鋼筋和混凝土的材料性能;使截面梁的強(qiáng)度增加,減少梁的截面高度和建筑高度;減小沖擊,提高抗疲勞性和耐沖擊性;同時(shí)可加固梁的橫向強(qiáng)度,避免負(fù)荷過(guò)大導(dǎo)致梁變形失穩(wěn);減少了模板使用量和施工支模的工序步驟,使得施工現(xiàn)場(chǎng)的工作更簡(jiǎn)單。
1.3型鋼混凝土結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)
型鋼混凝土結(jié)構(gòu),高強(qiáng)度、橫截面積小、抗彎能力強(qiáng),能更好的適用于高層建筑;抗震性能和延伸性良好;耐火性和耐久性比鋼結(jié)構(gòu)更好,同時(shí)可以節(jié)約鋼材,降低成本;進(jìn)而提高施工效率,減少施工工期。
2工業(yè)廠房鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)體系分析
2.1支撐體系支撐體系
為水平鋼框架和縱向設(shè)計(jì)框架。水平荷載分擔(dān)柱間的有效支護(hù)。此種設(shè)計(jì)成本相對(duì)較低,但可能會(huì)對(duì)以后的使用產(chǎn)生影響。此種設(shè)計(jì)相對(duì)適用于橫向短、縱向長(zhǎng)的工廠。
2.2純框架體系
純框架體系設(shè)計(jì)是由鋼框架構(gòu)成,在兩個(gè)方向上都沒(méi)有柱間的支撐。框架體系不影響使用空間,但柱體不適于工字型柱體,使得用鋼量會(huì)相應(yīng)增加。
2.3鋼架支撐體系
鋼架支撐混合體系能有效地降低柱的縱向彎矩,但要求剛度大,要求樓板剛度大,不然無(wú)法充分發(fā)揮柱間支撐的作用。
3工業(yè)廠房鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)
3.1各種荷載處理
最重要的是進(jìn)行豎向荷載和水平荷載的處理,在設(shè)計(jì)中應(yīng)綜合考慮,以保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和可靠性。重力的影響豎向荷載作用,鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)需要同時(shí)抵抗水平荷載和豎向荷載,從而提高結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和可靠性,并對(duì)結(jié)構(gòu)起到較好的推動(dòng)作用。豎向荷載雖然影響結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),但最關(guān)鍵的部位仍受水平荷載的影響,應(yīng)引起足夠的重視和重視。整體建筑結(jié)構(gòu)的重力影響是跟室內(nèi)的合適布局變化有一定的關(guān)系,所以進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)綜合考慮各方面影響因素,但室內(nèi)布局對(duì)豎向荷載影響不大,大風(fēng)、地震、冰雹等會(huì)對(duì)水平荷載產(chǎn)生較大影響,因此有必要在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)其進(jìn)行綜合考慮,以防止結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和可靠性受到影響。
3.2結(jié)構(gòu)變形設(shè)計(jì)
框架結(jié)構(gòu)容易發(fā)生軸向變形,在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中必須綜合考慮,并注意工作中的細(xì)節(jié)處理。通常,框架邊柱的軸壓應(yīng)力比中柱小,導(dǎo)致側(cè)柱軸向變形較小。特別是在高層建筑中,這種情況會(huì)變得更加明顯,如果不及時(shí)處理,可能會(huì)帶來(lái)更嚴(yán)重的后果。為了防止這些情況的發(fā)生,有必要加強(qiáng)思想認(rèn)識(shí),加強(qiáng)處理工作,采取有效措施提高設(shè)計(jì)精度。從而促進(jìn)二者的有效結(jié)合,減少邊柱和中柱的軸向變形,保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和可靠性。另外,減小側(cè)移,有效地控制了側(cè)向位移,保證了結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。
3.3結(jié)構(gòu)延性處理
在設(shè)計(jì)中,對(duì)立面和平面進(jìn)行規(guī)則性的布置和處理,以盡量減少地震帶來(lái)的不利影響,保證建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和可靠性。使建筑的質(zhì)量和剛度均勻化,使結(jié)構(gòu)合理。并且設(shè)計(jì)中采用精確的高度比,從而確保結(jié)構(gòu)良好的延性,可以更好的承擔(dān)水平荷載,加強(qiáng)對(duì)結(jié)構(gòu)的有效保護(hù),以防止結(jié)構(gòu)的損傷和變形。同時(shí)要提高結(jié)構(gòu)柱和墻體的設(shè)計(jì)水平,增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的剛度以及抗震性能,使其能夠更好的保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定運(yùn)行。
3.4結(jié)構(gòu)受力分析
重視結(jié)構(gòu)受力分析,科學(xué)合理把握結(jié)構(gòu)受力特征,然后采取有效的設(shè)計(jì)方案,促進(jìn)設(shè)計(jì)水平提升??蚣芙Y(jié)構(gòu)的受力情況不同,具有其顯著的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)。通常,上層的框架承受較大的剪力,框架不僅承受水平荷載,而且承受豎向荷載,確保結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和可靠性,有效地滿足了工作的實(shí)際需要。
3.5合理設(shè)計(jì)框架結(jié)構(gòu)
根據(jù)以上的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)的前提下,為了進(jìn)一步提升設(shè)計(jì)水平,我們還需要對(duì)進(jìn)行施工的建筑進(jìn)行了解,采取相應(yīng)的辦法,根據(jù)以往的慣例,我們常用直接與間接法,最后實(shí)現(xiàn)提高設(shè)計(jì)水平的目的。
3.5.1框架直接設(shè)計(jì)
為了更好地運(yùn)行和提高效益,需要充分考慮結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和可靠性,并對(duì)工業(yè)廠房的缺陷進(jìn)行改進(jìn)和彌補(bǔ)。比如,現(xiàn)場(chǎng)混凝土澆筑時(shí),如果根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙來(lái)看需要更改澆筑的混凝土型號(hào)時(shí),如果更換的混凝土強(qiáng)度要求達(dá)不到的話,則需要根據(jù)實(shí)際情況,改變構(gòu)件尺寸,采取措施彌補(bǔ),以保證構(gòu)件的穩(wěn)定性,有效提高管理能力。另外還有施工過(guò)程中,我們需要進(jìn)行特殊的防火處理,使結(jié)構(gòu)構(gòu)件保持良好的完整性和安全性。這種設(shè)計(jì)方法對(duì)一般混凝土構(gòu)件的處理具有良好的效果。
3.5.2框架結(jié)構(gòu)間接設(shè)計(jì)
所謂間接設(shè)計(jì)就是利用預(yù)制件來(lái)模擬受力情況,然后根據(jù)壓力的影響設(shè)計(jì)圖紙。該方法能有效地解決問(wèn)題,減少設(shè)計(jì)后的設(shè)計(jì)變更。用預(yù)應(yīng)力水平拉桿設(shè)計(jì)混凝土受力構(gòu)件。通過(guò)間接設(shè)計(jì),可以對(duì)整個(gè)建筑進(jìn)行壓力測(cè)試,從而滿足施工過(guò)程中的設(shè)計(jì)要求。這種設(shè)計(jì)方法能更好地提高設(shè)計(jì)水平,保證設(shè)計(jì)的規(guī)律性、剛度和延性要求。
4某廠房鋼與混凝土組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
該廠房鋼與混凝土組合結(jié)構(gòu)主要包括:①橫向框架。橫向框架是整體廠房的主要承重結(jié)構(gòu)體系,其需要承受各種外界負(fù)荷力的作用,保證廠房的整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性,一般由柱、框架以及屋蓋橫梁等構(gòu)成;②屋蓋結(jié)構(gòu)。屋蓋結(jié)構(gòu)主要是承擔(dān)屋蓋所帶來(lái)的負(fù)載,例如橫梁、托架等等;③支撐體系。支撐體系也是廠房的主要組成部分,其主要是防止廠房出現(xiàn)傾斜、垮塌等現(xiàn)象。因此該廠房的設(shè)計(jì):
①荷載計(jì)算設(shè)計(jì)。由于該廠房的車間頂蓋采取的是鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu),安裝通風(fēng)的天窗,因此需要對(duì)荷載進(jìn)行計(jì)算,以此確定具體的施工方案。荷載系數(shù)取用荷載風(fēng)壓的1.0,基本的風(fēng)壓為0.62kN/m2。荷載計(jì)算:屋頂蓋部分:靜載有彩鋼和網(wǎng)架,是1.40kN/m2,活載為0.9kN/m2;吊車:最上層的吊車荷載主要對(duì)作用于柱上,其荷載為R=4289kN,R=2699kN,水平剎車力在97.9kN。第二層吊車的荷載為R=1360kN,R=965kN,水平剎車力在29.5kN。最低下層吊車荷載為R=989.5kN,R=356.7kN,水平剎車力在12.9kN;風(fēng)荷載:基本的風(fēng)壓主要作用于柱的頂部,對(duì)其柱頂?shù)暮奢d力為375kN,基本風(fēng)壓在0.62kN/m2,風(fēng)荷載在兩邊的柱底壓力為17.2kN/m和9.98kN/m;
②設(shè)縫問(wèn)題設(shè)計(jì)。按照相關(guān)規(guī)定規(guī)范,鋼筋混凝土現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu)伸縮縫的最大間接為55m,鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)伸縮縫的最大間距為45m,根據(jù)工程的實(shí)際情況考慮,本設(shè)計(jì)方案選擇不設(shè)縫的施工方案,但是由于混凝土存在收縮問(wèn)題,因此在具體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)可以從廠房建筑的中部框架部位從基礎(chǔ)頂面至屋面設(shè)置10m寬的后澆帶。同時(shí)為了保證質(zhì)量,還需要在鋼框架子結(jié)構(gòu)和混凝土墻體之間進(jìn)行連接構(gòu)造,具體可以通過(guò)連梁采用剛性連接或鉸接。具體的施工策略為:調(diào)整結(jié)構(gòu)施工順序,先澆筑混凝土簡(jiǎn)體,然后安裝鋼框架;用剛性連接的鋼框架梁柱節(jié)點(diǎn);調(diào)整鋼管柱的長(zhǎng)度等方式進(jìn)行;
③截面形式及計(jì)算。鋼管混凝土組合柱結(jié)構(gòu)的截面形式有3種:a.圓鋼管混凝土結(jié)構(gòu);b.矩形鋼管混凝土姐歐股;c.多邊形鋼管混凝土結(jié)構(gòu)。在廠房建設(shè)中使用最廣泛的就是矩形和圓形鋼管混凝土組合柱。圓形鋼管混凝土組合柱的強(qiáng)度和抗壓性是最符合廠房建設(shè)的,所以在該廠房車間建設(shè)中使用的就是圓形鋼管混凝土組合柱。對(duì)廠房框架進(jìn)行計(jì)算時(shí),實(shí)用的設(shè)計(jì)軟件是中國(guó)建筑學(xué)院編制的STS軟件,這個(gè)軟件主要是基于CECS28B90計(jì)算剛-混凝土組合柱截面;
④柱腳設(shè)計(jì)。鋼柱腳應(yīng)使用密封板封閉,以減少立柱和地面壓力。在本文案例中情況下,密封板和柱的連接處設(shè)有勁肋,以便能夠更好的改善柱腳的受力。另外,采用雙杯口插入式鋼-混凝土組合柱,將混凝土澆注到杯口,有利于提高整體柱荷載;
⑤鋼與混凝土組合結(jié)構(gòu)的防火設(shè)計(jì)。常用的防火措施種類比較多,一般就是將構(gòu)件利用保護(hù)材料進(jìn)行包裹,以此延續(xù)構(gòu)建的升溫速度,為滅火提供時(shí)間。基于本工廠的工作環(huán)境,本次的設(shè)計(jì)具體選擇的是膨脹型防火涂料保護(hù)法,此種方法能夠消除傳統(tǒng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)產(chǎn)生的有毒氣體的弊端。具體的設(shè)計(jì)是選擇由有機(jī)樹(shù)脂、發(fā)泡劑以及碳化劑等構(gòu)成的厚度在5mm左右的涂料,一旦發(fā)生火災(zāi)時(shí),該涂料就會(huì)膨脹,形成比原來(lái)還要厚幾十倍的多孔碳質(zhì)層,阻擋外部對(duì)內(nèi)包構(gòu)件的傳熱,便構(gòu)件的耐火極限可達(dá)(0.5~1.5)h;
⑥剪力墻子結(jié)構(gòu)體系延性設(shè)計(jì)。在鋼框架一混凝土剪力墻混合結(jié)掏體系中,由剪力墻和剪力墻組成的筒體承擔(dān)了85%以上的水平剪力,應(yīng)保證混凝土墻體具有足夠的延性,因此在連接處設(shè)置型鋼柱,既能有效防止裂縫的出現(xiàn)或展開(kāi),又能方便鋼結(jié)構(gòu)的安裝,減少鋼柱與混凝土墻體之間的豎向變形差異產(chǎn)生的不利影響。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮框架具有一定的抗剪承載能力,其值不宜小于帶框墻總剪力的20%。同時(shí)剪力墻軸壓比應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)防等級(jí)確定。該廠房設(shè)計(jì)剪力墻軸壓比控制值按規(guī)范要求應(yīng)小于0.6,以保證其延性。
5工業(yè)廠房鋼與混凝土組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的保障
實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)廠房與混凝土組織結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化必須要做好以下工作:①要把握基本的鋼與混凝土組合設(shè)計(jì)原則,通過(guò)設(shè)計(jì)保證廠房使用壽命,強(qiáng)化對(duì)廠房的質(zhì)量控制以及達(dá)到最優(yōu)化的經(jīng)濟(jì)目標(biāo),也就是在設(shè)計(jì)的過(guò)程中要綜合考慮建筑項(xiàng)目的全壽命期的成本和效益問(wèn)題。只有把握上述的基本原則才能保證設(shè)計(jì)的方案具有價(jià)值;②提高工業(yè)設(shè)計(jì)人員的綜合素質(zhì),提高他們的設(shè)計(jì)理念更新。鋼與混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是新型的設(shè)計(jì)方案,也是當(dāng)前工業(yè)設(shè)計(jì)較為常見(jiàn)的一種技術(shù),因此需要設(shè)計(jì)人員要把握設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問(wèn)題,強(qiáng)化質(zhì)量管理意識(shí)和安全意識(shí);③加強(qiáng)施工管理。保證施工工序嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)的要求進(jìn)行,以此保證工業(yè)廠房的質(zhì)量。
6結(jié)束語(yǔ)
鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)是一種新型結(jié)構(gòu),該結(jié)構(gòu)充分了發(fā)揮鋼材和混凝土兩種材料優(yōu)點(diǎn),是一種復(fù)合結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)形式更為合理,受力性能更加優(yōu)異。鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)以其承載力高、造價(jià)低、性價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)得到了國(guó)內(nèi)外專家的廣泛認(rèn)可。隨著施工技術(shù)的不斷改進(jìn),鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)逐步得到完善,大大拓寬了鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)在國(guó)內(nèi)工程結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用范圍。本文通過(guò)對(duì)該廠房鋼與混凝土結(jié)構(gòu)的性能檢測(cè),通過(guò)設(shè)計(jì)提高了結(jié)構(gòu)剛度,達(dá)到了良好的抗震效果,優(yōu)化了建筑布局和空間的使用,更為重要是將降低了造價(jià),提高了工廠的經(jīng)濟(jì)效益,提升了工廠廠房的使用壽命。
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中圖分類號(hào):TU391文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A
引言
無(wú)論是中國(guó)古代,還是現(xiàn)代工業(yè)廠房設(shè)計(jì),都需要強(qiáng)調(diào)安全,有些建筑只注重難度和高度,甚至有些工業(yè)廠房為了節(jié)省材料,導(dǎo)致現(xiàn)代建筑工程的安全問(wèn)題和滲漏甚多,這是建筑質(zhì)量所不能夠允許的,我們只有重視鋼結(jié)構(gòu)在工業(yè)廠房設(shè)計(jì)施工工藝,才能保證滿足廠房的施工安全。
一、鋼結(jié)構(gòu)在工業(yè)設(shè)計(jì)中的重要性
我們知道農(nóng)業(yè)是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ),因?yàn)樗峁┤嗣竦幕旧姹U?。但在整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)中光靠農(nóng)業(yè)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的,其它產(chǎn)業(yè)部門(mén),如工業(yè)、交通、商業(yè)等都必須大力發(fā)展,尤其是工業(yè),它是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)。一個(gè)國(guó)家工業(yè)發(fā)展水平就代表了其經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平,世界上的發(fā)達(dá)國(guó)家都是工業(yè)化國(guó)家。作為發(fā)展中國(guó)家,與發(fā)達(dá)國(guó)家相比,我國(guó)的工業(yè)還存在許多問(wèn)題。比如總體水平低,現(xiàn)代化程度差,科學(xué)技術(shù)上明顯滯后,工業(yè)生產(chǎn)效率也較低。因此,工業(yè)經(jīng)濟(jì)的轉(zhuǎn)型勢(shì)在必行。
配合著工業(yè)方面的轉(zhuǎn)型,鋼結(jié)構(gòu)在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用也將進(jìn)入到一個(gè)新的階段。在這個(gè)階段中面臨著一定的考驗(yàn),但更多的是機(jī)遇。對(duì)于工業(yè)來(lái)講,鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用范圍相當(dāng)廣泛,歷史也相當(dāng)悠久,其體系也較為成熟和固定。工業(yè)中體量大小差異很大的建、構(gòu)筑物很多,需要滿足的功能要求也多種多樣,各方面的限制因素等都導(dǎo)致結(jié)構(gòu)樣式要比較靈活,因此鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用必將占據(jù)很大的部分。輔助材料的性能發(fā)展,如防火材料、防腐蝕材料及保溫材料等,也使鋼結(jié)構(gòu)能滿足越來(lái)越高的使用上的要求。隨著時(shí)間的不斷推移,工業(yè)與鋼結(jié)構(gòu)之間形成了一種相互促進(jìn)、互利互惠的關(guān)系。這種關(guān)系也決定了兩者緊密的聯(lián)系。
二、鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房設(shè)計(jì)
1、鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房常用結(jié)構(gòu)體系分析
在鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)體系上,主要有3種常用的結(jié)構(gòu):
(1)純框架體系
具體而言,綜合考慮廠房的縱向與橫向這兩個(gè)方向,將其設(shè)計(jì)為剛接框架,禁止設(shè)置柱間支撐。這種結(jié)構(gòu)體系的使用空間基本上不受其影響,但是其柱不能運(yùn)用工字型柱,必須要設(shè)置成截面形式,例如箱形柱。一般而言,截面形式的兩個(gè)方向在慣性矩差別上基本上沒(méi)有變化,因而在一定程度上增加了鋼材的使用量。
(2)框架-支撐體系
這種結(jié)構(gòu)體系主要是將結(jié)構(gòu)的橫向設(shè)計(jì)為剛接框架,而結(jié)構(gòu)的縱向通常設(shè)計(jì)為柱-支撐體系,基于積極發(fā)揮柱間支撐作用的同時(shí),提高水平荷載的抵抗力。從本質(zhì)上來(lái)講,這種結(jié)構(gòu)體系相對(duì)經(jīng)濟(jì)環(huán)保,但柱間的支撐在一定情況下將會(huì)對(duì)整體的使用性能造成影響。由此可以看出,框架-支撐體系對(duì)于縱向深度較廣、橫向深度較廣的鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房。
(3)鋼架聯(lián)合支撐的混合結(jié)構(gòu)體系
這種形式主要是把結(jié)構(gòu)的縱向設(shè)計(jì)為鋼架與支撐相結(jié)合的形式,依靠這兩者的相互作用來(lái)實(shí)現(xiàn)抵抗水平壓力的目的。立足于鋼架聯(lián)合支撐的混合結(jié)構(gòu)體系的特點(diǎn),有助于促進(jìn)柱縱向彎矩的減少,但在一定狀況下增大了樓面的剛度,導(dǎo)致柱子間的變形出現(xiàn)不協(xié)調(diào)的狀況,因而柱間的支撐作用沒(méi)有得到有效發(fā)揮。
2、鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房樓蓋布置思路分析
一般來(lái)講,鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房的樓蓋主要存在4種形式:壓型鋼板現(xiàn)澆組合樓板、裝配整體式預(yù)制樓板、裝配式預(yù)制樓板和普通現(xiàn)澆混凝土樓板。綜合考慮這4類樓板各自的優(yōu)缺點(diǎn),對(duì)于壓型鋼板現(xiàn)澆組合樓板來(lái)講,與普通現(xiàn)澆混凝土樓板均存在平面整體剛度相對(duì)較好的優(yōu)點(diǎn),同時(shí)在施工速度上,壓型鋼板現(xiàn)澆樓板與裝配整體式預(yù)制樓板以及裝配式預(yù)制樓板相比顯著提高,但其造價(jià)較高。由此可知,要想提高鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房的使用性能,必須要積極運(yùn)用壓型鋼板現(xiàn)澆鋼筋混凝土組合樓板。
3、鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房柱網(wǎng)布置分析
在鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房柱網(wǎng)的布置過(guò)程中,要遵循其相關(guān)的原則。換言之,主要體現(xiàn)在5個(gè)方面上:要滿足廠房的生產(chǎn)工藝以及使用需求;要遵循建筑結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)性以及合理性原則;體現(xiàn)施工方法的先進(jìn)性;與鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房建筑的統(tǒng)一化原則相匹配;最大限度地體現(xiàn)生產(chǎn)的發(fā)展要求以及技術(shù)變革的要求。通常狀況下,當(dāng)鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房的跨度處在18m以下的情形中,要運(yùn)用3m倍數(shù)原則。反之,如果跨度在18m以上時(shí),要遵循6m倍數(shù)設(shè)計(jì)原則。而廠房的柱距要盡可能地執(zhí)行6m以及6m倍數(shù)原則。
4、鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房變形縫設(shè)置分析
在設(shè)置鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房的變形縫時(shí),首先要明確變形縫的種類,主要包括3種,即為伸縮縫、防震縫以及沉降縫。當(dāng)鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房的寬度與長(zhǎng)度超過(guò)實(shí)際需求的范圍時(shí),此時(shí)氣溫發(fā)生明顯的變化,于鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)部出現(xiàn)一定的溫度應(yīng)力,導(dǎo)致墻面以及屋面產(chǎn)生拉裂現(xiàn)象,不利于廠房的正常使用。在這種情形下,為了最大限度地降低工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)的溫度應(yīng)力,必須要進(jìn)行伸縮縫的設(shè)計(jì)。通常狀況下,要對(duì)廠房進(jìn)行分區(qū)處理,進(jìn)而分成諸多個(gè)溫度區(qū)段。需要強(qiáng)調(diào)的是,在設(shè)置伸縮縫的過(guò)程中,最先開(kāi)始的位置是基礎(chǔ)頂面,將溫度區(qū)段上部結(jié)構(gòu)區(qū)分開(kāi)來(lái),預(yù)留適當(dāng)寬度的縫隙,致使上部的結(jié)構(gòu)在氣溫發(fā)生變化的過(guò)程中能夠順著水平方向?qū)崿F(xiàn)變形。
在鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房中,通常狀況下不進(jìn)行沉降縫處理,但是當(dāng)工業(yè)廠房相鄰的兩部分在高差上存在很大差異時(shí)可設(shè)置沉降縫,同時(shí)當(dāng)兩跨間吊車在起重量上產(chǎn)生巨大懸殊下,且地基承載力也發(fā)生巨大落差,必須要進(jìn)行沉降縫設(shè)置。為了盡可能地減輕震害,必須要設(shè)置防震縫。當(dāng)工業(yè)廠房在平面以及立面上相對(duì)復(fù)雜時(shí),同時(shí)結(jié)構(gòu)的高度以及剛度存在較大的差異,必須要設(shè)置防震縫。此外,如果要在廠房的側(cè)邊進(jìn)行附房的布置,需要注意的是要將相鄰的部分區(qū)別設(shè)計(jì),設(shè)置伸縮縫與沉降縫時(shí),要與防震縫設(shè)計(jì)要求相一致。
三、鋼結(jié)構(gòu)在施工過(guò)程中存在質(zhì)量控制的要點(diǎn)
1、鋼結(jié)構(gòu)廠房基礎(chǔ)工程質(zhì)量控制的重要措施
鋼結(jié)構(gòu)廠房最基礎(chǔ)的工程就是采用混凝土作為一些獨(dú)立的基礎(chǔ),基礎(chǔ)工程混凝土和鋼筋模式的施工施工工藝完全相同,因此鋼結(jié)構(gòu)廠房中我們需要注意錨栓會(huì)出現(xiàn)不垂直的現(xiàn)象;基礎(chǔ)施工后的錨栓預(yù)埋水平會(huì)出現(xiàn)很多誤差,鋼柱在安裝過(guò)程中,柱腳底部會(huì)有很多擴(kuò)張的技術(shù)。國(guó)際先進(jìn)的施工采用的是信息化技術(shù)的引進(jìn)。以先進(jìn)的技術(shù)和機(jī)器設(shè)備代替復(fù)雜的施工要求,是減少事故的有效方式。
首先,施工過(guò)程遇到困難要及時(shí)地修復(fù)。對(duì)于建筑材料薄弱部位進(jìn)行優(yōu)化處理。其次,確定中后期建筑安全的維護(hù)。相關(guān)技術(shù)人員要進(jìn)行嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臋z測(cè)。對(duì)于已發(fā)生的事故要有“科學(xué)保護(hù)處理方案”,將損失減少到最少。最后,如果降低安全事故的發(fā)生率,最重要的還是要宣傳安全文化,所以,定期對(duì)施工人員以及相關(guān)的人員進(jìn)行安全知識(shí)的培訓(xùn),提高施工人員的知識(shí)。
2、鋼結(jié)構(gòu)廠房主體工程質(zhì)量控制的相關(guān)要點(diǎn)
根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙及設(shè)計(jì)對(duì)基礎(chǔ)的要求為依據(jù),地腳螺栓的埋設(shè)誤差,對(duì)每一柱腳,錨栓之間允許誤差不得>2mm,其它誤差不得>4mm的要求對(duì)基礎(chǔ)進(jìn)行復(fù)查,其驗(yàn)收內(nèi)容主要包括:基礎(chǔ)的中心位移偏差,基礎(chǔ)標(biāo)高偏差,預(yù)埋螺栓位置偏差,間距、跨距復(fù)查和沉降觀察點(diǎn)、控制點(diǎn)、基礎(chǔ)技術(shù)資料的交接及基礎(chǔ)外觀等其它質(zhì)量指標(biāo)的檢查認(rèn)定。進(jìn)行復(fù)驗(yàn)交接時(shí)必須有甲方、基礎(chǔ)施工方和鋼構(gòu)安裝方的現(xiàn)場(chǎng)負(fù)責(zé)人共同組織參與。對(duì)不符合設(shè)計(jì)及有關(guān)規(guī)范要求的必須及時(shí)提出處理意見(jiàn)并經(jīng)甲方和監(jiān)理檢查認(rèn)定后方可進(jìn)入下步工序施工。技術(shù)資料的交接必須清楚明了,無(wú)遺漏、缺項(xiàng),保證真實(shí)性和實(shí)物分類的統(tǒng)一性。
結(jié)束語(yǔ)
綜上所述,在鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房設(shè)計(jì)過(guò)程中,諸多業(yè)主與設(shè)計(jì)單位在鋼結(jié)構(gòu)建筑的認(rèn)識(shí)上存在諸多問(wèn)題,鋼結(jié)構(gòu)體系方案設(shè)計(jì)不合理,因此相關(guān)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員要充分發(fā)揮鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思維,掌握新形勢(shì)的發(fā)展要求,優(yōu)化鋼結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì),綜合各種影響因素,優(yōu)化廠房整體的設(shè)計(jì)思路,從而提高鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房設(shè)計(jì)質(zhì)量。
參考文獻(xiàn)
鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房在我國(guó)應(yīng)用的時(shí)間并不長(zhǎng),其具體的設(shè)計(jì)及施工技巧都還在探索階段。雖然鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房有很多優(yōu)點(diǎn),但作為一種材料,它也有很多缺點(diǎn),例如防火性能差、易銹蝕等,在設(shè)計(jì)與施工的過(guò)程中一定要考慮到這些因素。文章將分為設(shè)計(jì)與施工兩個(gè)部分來(lái)進(jìn)行論述。
一、鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房的優(yōu)越性歸納
在摘要部分已經(jīng)提到過(guò)鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房的主要優(yōu)點(diǎn)在于:首先,在施工速度方面:鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件可以工廠化批量生產(chǎn),施工簡(jiǎn)單,安裝快捷,大大縮短施工周期;其次,鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房在自重方面:可減輕建筑物結(jié)構(gòu)質(zhì)量約30%,特別在地基承載力低和地震設(shè)防烈度較高的地方,其綜合經(jīng)濟(jì)優(yōu)于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)體系;最后,從環(huán)保方面考慮:鋼結(jié)構(gòu)體系屬于環(huán)保型綠色建筑體系,鋼材本身是一種高強(qiáng)度高效能的材料,具有很高的再循環(huán)價(jià)值,并且不需要制模施工。
二、鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房圖紙?jiān)O(shè)計(jì)的重要性
無(wú)論在什么樣的工程中,圖紙是工程施工的依據(jù)。在鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房的設(shè)計(jì)期間,要組織施工單位專業(yè)技術(shù)人員對(duì)圖紙進(jìn)行會(huì)審,檢查施工圖紙中的“錯(cuò)、漏、碰、缺”,力爭(zhēng)把問(wèn)題解決在施工之前,減少因圖紙問(wèn)題對(duì)工程質(zhì)量、進(jìn)度的影響。鋼結(jié)構(gòu)工程要針對(duì)制作階段和安裝階段分別編制施工組織設(shè)計(jì),其中制作工藝內(nèi)容應(yīng)包括制作階段各工序、各分項(xiàng)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)要求,以及為保證產(chǎn)品質(zhì)量而制訂的各項(xiàng)具體措施。
三、對(duì)鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房支撐系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則
為了保證鋼結(jié)構(gòu)廠房的空間工作,提高其整體剛度,承受和傳遞縱向水平力,防止桿件產(chǎn)生過(guò)大的變形,避免壓桿失穩(wěn),以及保證結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性,應(yīng)根據(jù)廠房結(jié)構(gòu)的形式,車間吊車的設(shè)置,振動(dòng)設(shè)備以及廠房的跨度、高度,溫度區(qū)段的長(zhǎng)度等情況布置可靠的支撐系統(tǒng)。廠房每一溫度區(qū)段應(yīng)設(shè)置穩(wěn)定的柱間支撐系統(tǒng),并與屋蓋橫向水平支撐的布置相協(xié)調(diào)。下柱支撐的位置是決定廠房縱向結(jié)構(gòu)變形方向的重要因素,并影響溫度應(yīng)力的大小,下柱支撐應(yīng)盡可能設(shè)在溫度區(qū)段的中部,使吊車梁等縱向構(gòu)件能隨著溫度變化比較自由地向區(qū)段兩端伸縮。當(dāng)溫度區(qū)段的長(zhǎng)度不大時(shí),一般在溫度區(qū)段的中部設(shè)置一道下段柱支撐,但溫度區(qū)段的長(zhǎng)度大于150 米時(shí),為了保證廠房的縱向剛度,應(yīng)在溫度區(qū)段內(nèi)設(shè)置兩道下段柱支撐,其位置應(yīng)盡可能布置在溫度區(qū)段中間三分之一的范圍內(nèi),為了避免過(guò)大的溫度應(yīng)力,兩道支撐的中心距離不宜大于72 米。
四、對(duì)鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房抗震性設(shè)計(jì)的重點(diǎn)
在對(duì)鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房做抗震設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意:首先,在總體布置方面要求廠房結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和剛度均勻分布,使廠房受力均勻,變形協(xié)調(diào),盡量避免因結(jié)構(gòu)剛度不均勻?qū)拐鹪斐刹焕绊?,廠房橫向結(jié)構(gòu)宜采用剛架或者使屋架與柱有一定固結(jié)的框架,以便充分利用鋼結(jié)構(gòu)的受力性能并減少橫向結(jié)構(gòu)變形;其次,鋼結(jié)構(gòu)廠房的破壞一般情況不是由于桿件強(qiáng)度不足而常常因?yàn)闂U件失穩(wěn)而造成,所以合理布置支撐系統(tǒng),保證廠房結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性,對(duì)鋼結(jié)構(gòu)廠房尤為重要;最后,在地震作用下,存在著低周疲勞作用,設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意其對(duì)廠房的影響。對(duì)結(jié)構(gòu)連接點(diǎn)的設(shè)計(jì),應(yīng)保證節(jié)點(diǎn)的破壞不先于結(jié)構(gòu)構(gòu)件的全截面屈服,應(yīng)使結(jié)構(gòu)構(gòu)件能進(jìn)入塑性工作,充分吸收地震能量發(fā)揮其抗震能力。
五、鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房耐熱能力設(shè)計(jì)的重要性
在第1小節(jié)中我們提到過(guò),鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房防火能力很差,當(dāng)鋼材受熱在100℃以上時(shí),隨著溫度的升高,鋼材的抗拉強(qiáng)度降低,塑性增大;溫度在250℃左右時(shí),鋼材抗拉強(qiáng)度略有提高,而塑性卻降低,出現(xiàn)藍(lán)脆現(xiàn)象;當(dāng)溫度超過(guò)250℃時(shí)鋼材出現(xiàn)徐變現(xiàn)象;當(dāng)溫度達(dá)500℃時(shí),鋼材強(qiáng)度降至很低,以致鋼結(jié)構(gòu)塌落。因此,當(dāng)鋼結(jié)構(gòu)表面溫度處于150℃以上時(shí),必須做隔熱及防火設(shè)計(jì)(通常是涂耐熱涂料來(lái)解決)。
而鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房的施工中,存在的問(wèn)題非常的繁冗,在這里我們只對(duì)比較突出的幾個(gè)問(wèn)題進(jìn)行分析研究。
六、關(guān)于施工過(guò)程中地腳螺栓的埋設(shè)問(wèn)題分析
可以說(shuō)地腳螺栓的堅(jiān)固與否是鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房建筑穩(wěn)定性的根本所在,地腳螺栓的精度關(guān)系到鋼結(jié)構(gòu)定位,地腳螺栓的埋設(shè)須嚴(yán)格保證其精度,地腳螺栓的埋設(shè)精度:軸線位移:±2.0 mm,標(biāo)高:±5.0 mm。在柱地腳螺栓安裝前,將平面控制網(wǎng)的每一條軸線投測(cè)到柱基礎(chǔ)面上,全部閉合,以保證螺栓的安裝精度,然后根據(jù)軸線放出柱子外邊線,待安裝鋼柱地腳螺栓的承臺(tái)架子搭設(shè)好以后,將所需標(biāo)高抄測(cè)到鋼管架子上。
七、在鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行吊裝的過(guò)程中的注意事項(xiàng)歸納
具體的注意事項(xiàng)包括:首先,把柱腳的底板的十字線彈出,地腳螺栓的中心線彈出,柱腳剪力孔清理干凈,待鋼柱就位后,調(diào)整標(biāo)高,把螺母緊固;其次,吊裝完一個(gè)區(qū)域的鋼柱后,吊裝連系桿,這樣保證鋼柱整體穩(wěn)定性,使吊裝鋼梁時(shí)鋼柱不容易變形;最后,吊裝鋼梁,兩對(duì)鋼梁空中對(duì)接,并把高強(qiáng)螺栓初擰,第一根鋼梁用四道纜風(fēng)繩拉緊,防止鋼梁向一邊傾斜。
八、吊車梁系統(tǒng)的安裝難點(diǎn)解析
在鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房的施工過(guò)程中,吊車梁的安裝必須嚴(yán)格按規(guī)范從柱間支撐跨進(jìn)行,柱間支撐安裝連接后已形成一個(gè)比較穩(wěn)定的空間剛度單元,從此處安裝一是保證安全,二是能保證吊車梁安裝不會(huì)影響柱子的垂直度。同時(shí)在安裝過(guò)程中對(duì)端部截面誤差較大的吊車梁底部應(yīng)配調(diào)整墊板,該墊板在吊車梁系統(tǒng)調(diào)整完后應(yīng)焊接固定。按事先測(cè)放的定位線精確對(duì)中。制動(dòng)系統(tǒng)的連接應(yīng)在吊車梁調(diào)整固定后正式連接。當(dāng)制動(dòng)板與吊車梁高強(qiáng)螺栓連接,和輔桁架焊接連接時(shí),為防止連續(xù)施焊對(duì)高強(qiáng)螺栓的影響應(yīng)先將制動(dòng)板和吊車梁的高強(qiáng)螺栓連接,并進(jìn)行初擰,然后調(diào)整輔桁架,并于制動(dòng)板點(diǎn)焊固定后終擰高強(qiáng)螺栓,最后進(jìn)行制動(dòng)板和輔桁架的焊接。高強(qiáng)螺栓的緊固和制動(dòng)板的焊接,均要遵循由每塊板的中間往兩邊進(jìn)行,以減小板內(nèi)應(yīng)力。
九、關(guān)于鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的碼放問(wèn)題
為便于結(jié)構(gòu)構(gòu)件的安裝,構(gòu)件進(jìn)廠后應(yīng)進(jìn)行合理的堆放.原則為:現(xiàn)場(chǎng)急需安裝的應(yīng)直接堆放到現(xiàn)場(chǎng),按照吊裝順序先吊裝的碼放在上頭,后吊裝的碼放在下頭.不急于吊裝的構(gòu)件暫時(shí)存放在現(xiàn)場(chǎng)外.堆放時(shí)應(yīng)注意柱梁分開(kāi)并按照軸線分類碼放.存放場(chǎng)地應(yīng)設(shè)專人進(jìn)行管理,并按供貨要求和供貨清單進(jìn)行清點(diǎn),資料存檔.構(gòu)件堆放時(shí)H型構(gòu)件應(yīng)立放,不得平放.每個(gè)構(gòu)件的支點(diǎn)不得少于兩個(gè),支點(diǎn)的位置宜在構(gòu)件端部七分之一跨處,疊放時(shí)不得超過(guò)三層并用木方正確的分層墊好墊平,支點(diǎn)應(yīng)上下對(duì)齊。
參考文獻(xiàn):
[1]鋼結(jié)構(gòu)工程施工及驗(yàn)收規(guī)范,2002.
[2]路克寬.鋼結(jié)構(gòu)工程便攜手冊(cè)[M].北京機(jī)械工業(yè)出版社,2003.
中圖分類號(hào):TU24文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):
引言:
20 世紀(jì) 70 年代以來(lái),人們?cè)诳偨Y(jié)歷次地震災(zāi)害的經(jīng)驗(yàn)中逐漸認(rèn)識(shí)到,對(duì)建筑抗震設(shè)計(jì)而言,結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)比結(jié)構(gòu)計(jì)算設(shè)計(jì)更為重要。單憑微觀的數(shù)學(xué)力學(xué)計(jì)算還很難確保建筑物在遭遇地震時(shí)具有良好的抗震性能。概念設(shè)計(jì)在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中,尤其是提高結(jié)構(gòu)抗震能力方面發(fā)揮了重要作用。
1. 概念設(shè)計(jì)
概念設(shè)計(jì)就是從結(jié)構(gòu)總體方案設(shè)計(jì)開(kāi)始,運(yùn)用人們對(duì)建筑結(jié)構(gòu)抗震已有的正確認(rèn)識(shí)去處理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中將要遇到的問(wèn)題,諸如建筑體型、結(jié)構(gòu)體系、剛度分布、構(gòu)件延性等。從宏觀原則上進(jìn)行評(píng)價(jià)、鑒別、選擇等處理,再輔以必要的計(jì)算和構(gòu)造措施,以消除建筑物抗震的薄弱環(huán)節(jié),達(dá)到合理抗震設(shè)計(jì)的目的。也就是說(shuō)概念設(shè)計(jì)是在特定的建筑空間及地理?xiàng)l件下,用整體概念來(lái)考慮結(jié)構(gòu)的總體方案,依據(jù)結(jié)構(gòu)總體系與分體系之間的力學(xué)關(guān)系、結(jié)構(gòu)破壞機(jī)理、震害、試驗(yàn)現(xiàn)象和工程經(jīng)驗(yàn)所獲得的基本設(shè)計(jì)原則和設(shè)計(jì)思想,從整體的角度來(lái)確定建筑結(jié)構(gòu)的總體布置和抗震細(xì)部構(gòu)造措施的宏觀控制。概念設(shè)計(jì)受到國(guó)內(nèi)外工程界的普遍重視,并將發(fā)揮更大的作用。
2.結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)理論
2.1“多級(jí)”設(shè)防
GBJ11-89《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》采用多級(jí)設(shè)防的思想,提出了“三水準(zhǔn)”的抗震設(shè)防目標(biāo),即“小震不壞,中震可修,大震不倒”,以保障人們生命安全為一級(jí)設(shè)防目標(biāo),但無(wú)法避免大震中巨大的經(jīng)濟(jì)損失。基于性能的抗震設(shè)計(jì)理論提出了多級(jí)目標(biāo)設(shè)計(jì)理念,既要保證生命安全,又要避免經(jīng)濟(jì)損失超過(guò)業(yè)主和社會(huì)的承受能力,更加注重非結(jié)構(gòu)構(gòu)件和內(nèi)部設(shè)施的保護(hù),因此根據(jù)投資---效益準(zhǔn)則,引入經(jīng)濟(jì)決策機(jī)制,它通過(guò)進(jìn)行費(fèi)效分析,在可靠和經(jīng)濟(jì)之間選擇一種合理的平衡,以確定最佳抗震設(shè)計(jì)方案,達(dá)到優(yōu)化設(shè)計(jì)的目的。
2.2 強(qiáng)調(diào)“個(gè)性”
現(xiàn)行抗震設(shè)計(jì)需要依照規(guī)范按部就班,缺乏靈活性,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員處于被動(dòng)狀態(tài)。基于性能的抗震設(shè)計(jì)除了滿足“共性”外,更加注重“個(gè)性”設(shè)計(jì),增加了業(yè)主與設(shè)計(jì)人員的交流,根據(jù)結(jié)構(gòu)的用途及業(yè)主的要求確定結(jié)構(gòu)性能目標(biāo)后,設(shè)計(jì)人員可以選擇實(shí)現(xiàn)該性能目標(biāo)的設(shè)計(jì)方法,采用相應(yīng)的構(gòu)造措施,既調(diào)動(dòng)了設(shè)計(jì)人員的積極性,又有利于新材料的推廣應(yīng)用和新技術(shù)的開(kāi)發(fā)。同時(shí),結(jié)構(gòu)的抗震能力是按選定的抗震功能目標(biāo)進(jìn)行設(shè)計(jì),具有可預(yù)見(jiàn)性。
2.3 立足“性能”
目前還沒(méi)有統(tǒng)一的設(shè)計(jì)方法,很多學(xué)者提出采用結(jié)構(gòu)層間變形或頂點(diǎn)位移作為性能指標(biāo),它是從傳統(tǒng)的以力為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)變成以變形為基礎(chǔ)的設(shè)計(jì),是從彈性設(shè)計(jì)方法轉(zhuǎn)變?yōu)閺椝苄缘脑O(shè)計(jì)方法,解決了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)理論上的不足,盡可能使結(jié)構(gòu)的預(yù)期功能與實(shí)際地震作用下的功能相符合。
3.概念設(shè)計(jì)的重要性和必要性
隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,人們的生活水平得到不斷的提高,對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和性能也提出了新的更高的要求。采用先進(jìn)的計(jì)算方法,加快新型建材的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā),加強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)的安全性、適用性、經(jīng)濟(jì)性已逐漸成為當(dāng)前的首要工作。面對(duì)當(dāng)前建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的狀況,通過(guò)概念設(shè)計(jì)的理念來(lái)加強(qiáng)結(jié)構(gòu)工程的創(chuàng)造性設(shè)計(jì),促進(jìn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的發(fā)展,是一項(xiàng)非常必要而且重要的事情。加強(qiáng)概念設(shè)計(jì)思想的推廣就是一種高效而實(shí)用的方法,具體分析如下:
3.1建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)規(guī)范是建立在可靠度理論的基礎(chǔ)上的,對(duì)延性設(shè)計(jì)思想有所借鑒和吸納。然而,其對(duì)于某些實(shí)際問(wèn)題,例如“中震能修”的設(shè)計(jì)目標(biāo)方面的規(guī)定表現(xiàn)的非常模糊。因而我們切勿墨守陳規(guī),要將規(guī)范當(dāng)成一種指導(dǎo)和參考,在實(shí)際運(yùn)用過(guò)程中做出正確的抉擇。所以,這就要求在整體體系與分體系的力學(xué)關(guān)系上有清晰而深刻的了解,在實(shí)際工作中充分運(yùn)用概念設(shè)計(jì)。傳統(tǒng)觀念影響下,人們都不夠重視結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),認(rèn)為只要遵循設(shè)計(jì)規(guī)范,在建筑設(shè)計(jì)完成后,憑借計(jì)算機(jī)就能完成結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。然而,這種方式不但難以充分地利用好設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)技能,而且會(huì)跟建筑設(shè)計(jì)方案格格不入,造成分歧和矛盾的產(chǎn)生。因此,我們要認(rèn)真思考如何在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中做好對(duì)概念設(shè)計(jì)的運(yùn)用。
3.2概念設(shè)計(jì)是非常重要的,這在方案的設(shè)計(jì)階段也有很好的體現(xiàn)。開(kāi)始時(shí)的設(shè)計(jì)是不允許通過(guò)計(jì)算機(jī)來(lái)完成的,這也就要求結(jié)構(gòu)工程師充分運(yùn)用好結(jié)構(gòu)概念,設(shè)計(jì)出可靠而經(jīng)濟(jì)的結(jié)構(gòu)方案。鑒于此點(diǎn),就要求工程師加強(qiáng)設(shè)計(jì)理念上的思考和創(chuàng)新,潛心探索各種結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)性能,并能靈活運(yùn)用。通過(guò)對(duì)概念性估算的方式的運(yùn)用,就能夠在方案的設(shè)計(jì)階段快速高效地構(gòu)思結(jié)構(gòu)體系,并對(duì)其進(jìn)行比較與選擇。這樣設(shè)計(jì)出來(lái)的方案,概念清楚、定性精確,消除了后期設(shè)計(jì)階段的不必要運(yùn)算,因而可靠性很強(qiáng)。與此同時(shí),這也能夠判斷計(jì)算機(jī)分析出的數(shù)據(jù)的可靠性。
3.3新抗震規(guī)范提出了在建筑物內(nèi)設(shè)置地震反應(yīng)觀測(cè)系統(tǒng)的要求,并提出了結(jié)構(gòu)兩個(gè)主軸方向的動(dòng)力特性(周期和振型)相近的抗震概念。所以在結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)中還應(yīng)該注意結(jié)構(gòu)與場(chǎng)地的共振問(wèn)題。例如在唐山地震時(shí),天津塘沽地區(qū)的 7~10 層框架結(jié)構(gòu)房屋破壞嚴(yán)重,而 3~5層的磚混結(jié)構(gòu)住宅卻只有輕微損壞。后來(lái)經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn),框架房屋的自振周期和場(chǎng)地的卓越周期一致導(dǎo)致共振,而 3~5 層磚混住宅的自振周期遠(yuǎn)低于場(chǎng)地的卓越周期,因此破壞較輕。
3.4建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì),存在著許多模糊而且不確定的因素。例如地震作用是一種隨機(jī)性很強(qiáng)而且循環(huán)往復(fù)的荷載,建筑物的地震破壞機(jī)理又十分復(fù)雜,要準(zhǔn)確計(jì)算或預(yù)測(cè)建筑物所遭遇的地震特性和參數(shù),還難以做到。風(fēng)荷載的脈動(dòng)性與渦流作用情況也是如此。因?yàn)榻ㄖ锸艿降牡卣鹱饔秒y以確定,所以適用、安全、經(jīng)濟(jì)的結(jié)構(gòu)體系必須注重概念設(shè)計(jì)。
4.概念設(shè)計(jì)的理解與應(yīng)用
加強(qiáng)結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)是為了使結(jié)構(gòu)在強(qiáng)度、剛度、延性以及節(jié)能等各方面都能獲得優(yōu)化組合,進(jìn)而達(dá)到在地震中增強(qiáng)穩(wěn)定性的要求。為了增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的抗震性能,概念設(shè)計(jì)要涉及到以下因素:場(chǎng)地的穩(wěn)定性,結(jié)構(gòu)模型的計(jì)算,抗震結(jié)構(gòu)的選擇,材料的效能,結(jié)構(gòu)的空間作用等。
4.1對(duì)現(xiàn)行抗震計(jì)算模型的理解和應(yīng)用。
新抗震規(guī)范中有規(guī)定:通常情況下,可以允許在建筑結(jié)構(gòu)的兩個(gè)主軸方向?qū)Φ卣鹱饔眠M(jìn)行驗(yàn)算,各方向的水平地震作用要由該方向的抗側(cè)力來(lái)承擔(dān)。然而實(shí)際情況下,結(jié)構(gòu)無(wú)法實(shí)現(xiàn)強(qiáng)化的根本原因是計(jì)算模型問(wèn)題。因此,運(yùn)用概念設(shè)計(jì)的基本原理,聯(lián)系到地震災(zāi)害與試驗(yàn)研究的結(jié)果,可以得到這樣的結(jié)論:建筑的最不利受力狀態(tài)會(huì)根據(jù)建筑與地震相互作用的方向而發(fā)生變化。
4.2對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的薄弱部位抗震構(gòu)造措施的理解和應(yīng)用
對(duì)建筑薄弱部位的改造,比如建筑平面內(nèi)轉(zhuǎn)角處的轉(zhuǎn)角窗,對(duì)角部豎向抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的設(shè)置有很大的限制,但按照概念設(shè)計(jì)的思想,解決這一問(wèn)題的方法是在豎向構(gòu)件之間設(shè)置厚板和梁柱等可靠構(gòu)造。
4.3 建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的展望
如今,結(jié)構(gòu)抗震體系已經(jīng)從之前的以“硬抗”理念為主的抗震體系,逐漸發(fā)展成以“柔抗”理念為主的減震控制系統(tǒng)。結(jié)構(gòu)減震體系運(yùn)用的“以柔克剛”的全新理念,通過(guò)對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行隔震、減能或者控制方式來(lái)達(dá)到抗震效果,在未來(lái)的工業(yè)與民用建筑中結(jié)構(gòu)抗震的思路將向著減輕危害的方向發(fā)展。
5.結(jié)語(yǔ)
經(jīng)過(guò)工業(yè)與民用建筑中多年的抗震探索和研究,總結(jié)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)引入了概念設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)新理念。這種設(shè)計(jì)理念從宏觀角度對(duì)建筑抗震結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì),在某些方面彌補(bǔ)了以往設(shè)計(jì)思路對(duì)抗震結(jié)構(gòu)思考的不足之處,為今后的工業(yè)與民用建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)開(kāi)辟了新路。
參考文獻(xiàn):
鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房在我國(guó)應(yīng)用的時(shí)間并不長(zhǎng),其具體的設(shè)計(jì)及施工技巧都還在探索階段。雖然鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房有很多優(yōu)點(diǎn),但作為一種材料,它也有很多缺點(diǎn),例如防火性能差、易銹蝕等,在設(shè)計(jì)與施工的過(guò)程中一定要考慮到這些因素。文章將從設(shè)計(jì)和施工兩個(gè)方面來(lái)進(jìn)行論述。
一、鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房的優(yōu)越性
鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房的主要優(yōu)點(diǎn)在于:首先,在施工速度方面:鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件可以工廠化批量生產(chǎn),施工簡(jiǎn)單,安裝快捷,大大縮短了施工周期。其次,鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房在自重方面:可減輕建筑物結(jié)構(gòu)質(zhì)量約30%,特別在地基承載力低和地震設(shè)防烈度較高的地方,其綜合經(jīng)濟(jì)優(yōu)于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)體系。最后,從環(huán)保方面考慮:鋼結(jié)構(gòu)體系屬于環(huán)保型綠色建筑體系,鋼材本身是一種高強(qiáng)度高效能的材料,具有很高的再循環(huán)價(jià)值,并且不需要制模施工。
二、鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房圖紙?jiān)O(shè)計(jì)的重要性
無(wú)論在什么樣的工程中,圖紙是工程施工的依據(jù)。在鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房的設(shè)計(jì)期間,一定要組織施工單位專業(yè)技術(shù)人員對(duì)圖紙進(jìn)行會(huì)審,檢查施工圖紙中的“錯(cuò)、漏、碰、缺”,力爭(zhēng)把問(wèn)題解決在施工之前,減少因圖紙問(wèn)題對(duì)工程質(zhì)量、進(jìn)度的影響。鋼結(jié)構(gòu)工程要針對(duì)制作階段和安裝階段分別編制施工組織設(shè)計(jì),其中制作工藝內(nèi)容應(yīng)包括制作階段各工序、各分項(xiàng)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)要求,以及為保證產(chǎn)品質(zhì)量而制訂的各項(xiàng)具體措施。
三、鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房支撐系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則
為了保證鋼結(jié)構(gòu)廠房的空間工作,提高其整體剛度,承受和傳遞縱向水平力,防止桿件產(chǎn)生過(guò)大的變形,避免壓桿失穩(wěn),以及保證結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性,應(yīng)根據(jù)廠房結(jié)構(gòu)的形式,車間吊車的設(shè)置,振動(dòng)設(shè)備以及廠房的跨度、高度,溫度區(qū)段的長(zhǎng)度等情況布置可靠的支撐系統(tǒng)。廠房每一溫度區(qū)段應(yīng)設(shè)置穩(wěn)定的柱間支撐系統(tǒng),并與屋蓋橫向水平支撐的布置相協(xié)調(diào)。下柱支撐的位置是決定廠房縱向結(jié)構(gòu)變形方向的重要因素,并影響溫度應(yīng)力的大小,下柱支撐應(yīng)盡可能設(shè)在溫度區(qū)段的中部,使吊車梁等縱向構(gòu)件能隨著溫度變化比較自由地向區(qū)段兩端伸縮。當(dāng)溫度區(qū)段的長(zhǎng)度不大時(shí),一般在溫度區(qū)段的中部設(shè)置一道下段柱支撐,但溫度區(qū)段的長(zhǎng)度大于150 米時(shí),為了保證廠房的縱向剛度,應(yīng)在溫度區(qū)段內(nèi)設(shè)置兩道下段柱支撐,其位置應(yīng)盡可能布置在溫度區(qū)段中間三分之一的范圍內(nèi),為了避免過(guò)大的溫度應(yīng)力,兩道支撐的中心距離不宜大于72 米。
四、鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房抗震性設(shè)計(jì)的重點(diǎn)
在鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房做抗震設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意:首先,在總體布置方面要求廠房結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和剛度均勻分布,使廠房受力均勻,變形協(xié)調(diào),盡量避免因結(jié)構(gòu)剛度不均勻?qū)拐鹪斐刹焕绊?,廠房橫向結(jié)構(gòu)宜采用剛架或者使屋架與柱有一定固結(jié)的框架,以便充分利用鋼結(jié)構(gòu)的受力性能并減少橫向結(jié)構(gòu)變形。其次,鋼結(jié)構(gòu)廠房的破壞一般情況不是由于桿件強(qiáng)度不足而常常因?yàn)闂U件失穩(wěn)而造成,所以合理布置支撐系統(tǒng),保證廠房結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性,對(duì)鋼結(jié)構(gòu)廠房尤為重要。最后,在地震作用下。存在著低周疲勞作用,設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意其對(duì)廠房的影響。對(duì)結(jié)構(gòu)連接點(diǎn)的設(shè)計(jì)。應(yīng)保證節(jié)點(diǎn)的破壞不先于結(jié)構(gòu)構(gòu)件的全截面屈服,應(yīng)使結(jié)構(gòu)構(gòu)件能進(jìn)入塑性工作,充分吸收地震能量發(fā)揮其抗震能力。
五、鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房耐熱能力設(shè)計(jì)的重要性
前面提到過(guò),鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房防火能力很差,當(dāng)鋼材受熱在100℃以上時(shí),隨著溫度的升高,鋼材的抗拉強(qiáng)度降低,塑性增大;溫度在250℃左右時(shí),鋼材抗拉強(qiáng)度略有提高,而塑性卻降低,出現(xiàn)藍(lán)脆現(xiàn)象;當(dāng)溫度超過(guò)250℃時(shí)鋼材出現(xiàn)徐變現(xiàn)象;當(dāng)溫度達(dá)500℃時(shí),鋼材強(qiáng)度降至很低,以致鋼結(jié)構(gòu)塌落。因此,當(dāng)鋼結(jié)構(gòu)表面溫度處于150℃以上時(shí),必須做隔熱及防火設(shè)計(jì)(通常是涂耐熱涂料來(lái)解決)。
鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房的施工中,存在的問(wèn)題非常繁冗,在這里只對(duì)比較突出的幾個(gè)問(wèn)題進(jìn)行分析研究。
六、關(guān)于施工過(guò)程中地腳螺栓的埋設(shè)問(wèn)題
可以說(shuō)地腳螺栓的堅(jiān)固與否是鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房建筑穩(wěn)定性的根本所在。地腳螺栓的精度關(guān)系到鋼結(jié)構(gòu)定位,地腳螺栓的埋設(shè)必須嚴(yán)格保證其精度。地腳螺栓的埋設(shè)精度:軸線位移±2.0 mm,標(biāo)高±5.0 mm。在地腳螺栓安裝前,將平面控制網(wǎng)的每一條軸線投測(cè)到柱基礎(chǔ)面上,全部閉合,以保證螺栓的安裝精度。然后根據(jù)軸線放出柱子外邊線,待安裝鋼柱地腳螺栓的承臺(tái)架子搭設(shè)好以后,將所需標(biāo)高抄測(cè)到鋼管架子上。
七、關(guān)于吊裝過(guò)程中的注意事項(xiàng)
首先,把柱腳底板的十字線彈出,地腳螺栓的中心線彈出,柱腳剪力孔清理干凈,待鋼柱就位后,調(diào)整標(biāo)高,把螺母緊固。其次,吊裝完一個(gè)區(qū)域的鋼柱后,吊裝連系桿,這樣保證鋼柱整體穩(wěn)定性,使吊裝鋼梁時(shí)鋼柱不容易變形。最后,吊裝鋼梁,兩對(duì)鋼梁空中對(duì)接,并把高強(qiáng)螺栓初擰,第一根鋼梁用四道纜風(fēng)繩拉緊,防止鋼梁向一邊傾斜。
八、關(guān)于吊車梁系統(tǒng)的安裝問(wèn)題
在鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房的施工過(guò)程中,吊車梁的安裝必須嚴(yán)格按規(guī)范從柱間支撐跨進(jìn)行,柱間支撐安裝連接后已形成一個(gè)比較穩(wěn)定的空間剛度單元,從此處安裝,一是保證安全,二是能保證吊車梁安裝不會(huì)影響柱子的垂直度。同時(shí)在安裝過(guò)程中對(duì)端部截面誤差較大的吊車梁底部應(yīng)配調(diào)整墊板,該墊板在吊車梁系統(tǒng)調(diào)整完后應(yīng)焊接固定,按事先測(cè)放的定位線精確對(duì)中。制動(dòng)系統(tǒng)的連接應(yīng)在吊車梁調(diào)整固定后正式連接。當(dāng)制動(dòng)板與吊車梁高強(qiáng)螺栓連接和輔桁架焊接連接時(shí),為防止連續(xù)施焊對(duì)高強(qiáng)螺栓的影響,應(yīng)先將制動(dòng)板和吊車梁的高強(qiáng)螺栓連接,并進(jìn)行初擰,然后調(diào)整輔桁架,并于制動(dòng)板點(diǎn)焊固定后終擰高強(qiáng)螺栓,最后進(jìn)行制動(dòng)板和輔桁架的焊接。高強(qiáng)螺栓的緊固和制動(dòng)板的焊接,均要遵循由每塊板的中間往兩邊進(jìn)行,以減小板內(nèi)應(yīng)力。
九、關(guān)于鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的碼放問(wèn)題
為便于結(jié)構(gòu)構(gòu)件的安裝,構(gòu)件進(jìn)廠后應(yīng)進(jìn)行合理的堆放。原則為:現(xiàn)場(chǎng)急需安裝的應(yīng)直接堆放到現(xiàn)場(chǎng),按照吊裝順序先吊裝的碼放在上頭,后吊裝的碼放在下頭。不急于吊裝的構(gòu)件暫時(shí)存放在現(xiàn)場(chǎng)外。堆放時(shí)應(yīng)注意柱梁分開(kāi)并按照軸線分類碼放。存放場(chǎng)地應(yīng)設(shè)專人進(jìn)行管理,并按供貨要求和供貨清單進(jìn)行清點(diǎn),資料存檔。構(gòu)件堆放時(shí),H型構(gòu)件應(yīng)立放,不得平放。每個(gè)構(gòu)件的支點(diǎn)不得少于兩個(gè),支點(diǎn)的位置宜在構(gòu)件端部七分之一跨處,疊放時(shí)不得超過(guò)三層并用木方正確的分層墊好墊平,支點(diǎn)應(yīng)上下對(duì)齊。
(2)剛性抗震設(shè)計(jì)。剛性抗震設(shè)計(jì)則是當(dāng)前我國(guó)建筑結(jié)構(gòu)抗震能力設(shè)計(jì)過(guò)程中常用的抗震設(shè)計(jì)類型,其也是建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中較為傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)類型,其能夠通過(guò)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的提升、對(duì)建筑結(jié)構(gòu)塑化能力的提升以及對(duì)建筑結(jié)構(gòu)剛性的提升有效的提升建筑結(jié)構(gòu)的整體抗震能力,有效的提升建筑結(jié)構(gòu)在地震災(zāi)害發(fā)生過(guò)程中的穩(wěn)定性,提高建筑結(jié)構(gòu)的抗變形能力、抗地震破壞能力、抗倒塌能力等多種能力特性,對(duì)工業(yè)與民用建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性有著非常重要的提升。具體來(lái)講,剛性抗震設(shè)計(jì)應(yīng)用在建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和施工過(guò)程中,主要是通過(guò)對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)來(lái)達(dá)到最終提高建筑結(jié)構(gòu)整體抗震性能的目的,例如剛性抗震設(shè)計(jì)可以在建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過(guò)程中通過(guò)對(duì)抗側(cè)力構(gòu)件截面的設(shè)計(jì)采用提高混凝土標(biāo)號(hào)和增加結(jié)構(gòu)配筋量的方式來(lái)達(dá)到提高相應(yīng)結(jié)構(gòu)延性和強(qiáng)度的目的,最終實(shí)現(xiàn)對(duì)整體建筑結(jié)構(gòu)抗震性能的有效提升。剛性抗震設(shè)計(jì)在我國(guó)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中的應(yīng)用已經(jīng)形成了一套頗為成熟的應(yīng)用體系,其在工業(yè)與民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中的應(yīng)用也較為普遍,但是值得注意的是剛性抗震設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用事實(shí)上也是有一定局限性的,其主要表現(xiàn)在無(wú)論剛性抗震設(shè)計(jì)能夠多么有效的提高建筑結(jié)構(gòu)的整體強(qiáng)度和剛度,建筑結(jié)構(gòu)自身在地震災(zāi)害來(lái)臨過(guò)程中的抵抗能力始終都是有限的,在遭遇到極為強(qiáng)烈的地震災(zāi)害作用力時(shí),剛性抗震設(shè)計(jì)不能完全的保證建筑結(jié)構(gòu)全然不受地震災(zāi)害的影響,同時(shí)剛性抗震設(shè)計(jì)還會(huì)出現(xiàn)增加地震加速度并最終導(dǎo)致建筑受到的地震效應(yīng)更加劇烈的現(xiàn)象,因此剛性抗震設(shè)計(jì)在提高建筑抗震性能上的作用事實(shí)上是有一定局限的。
(3)局部抗震設(shè)計(jì)。局部抗震設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中的應(yīng)用主要是通過(guò)對(duì)多種綜合因素以及對(duì)地震災(zāi)害的作用力分析情況來(lái)完成對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的相應(yīng)設(shè)計(jì)工作。具體來(lái)講,局部抗震設(shè)計(jì)首先會(huì)針對(duì)工業(yè)與民用建筑結(jié)構(gòu)在面臨地震災(zāi)害時(shí)最容易出現(xiàn)結(jié)構(gòu)損壞的位置進(jìn)行相應(yīng)的模擬實(shí)驗(yàn)和分析,例如工業(yè)與民用建筑的后砌墻結(jié)構(gòu)與樓板結(jié)構(gòu)在地震災(zāi)害時(shí)是最容易出現(xiàn)損壞現(xiàn)象的結(jié)構(gòu),那么局部抗震設(shè)計(jì)就會(huì)在工業(yè)與民用建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過(guò)程中充分加強(qiáng)對(duì)后砌墻結(jié)構(gòu)和樓板結(jié)構(gòu)的強(qiáng)化設(shè)計(jì),通過(guò)提升后砌墻結(jié)構(gòu)與樓板結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)強(qiáng)度來(lái)達(dá)到提升建筑結(jié)構(gòu)抗震性能的目的;其次局部抗震設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)的應(yīng)用過(guò)程對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的建設(shè)場(chǎng)地也有著相應(yīng)的要求,局部抗震設(shè)計(jì)在工業(yè)與民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用要求健身代為必須盡量選擇避免軟弱粘土區(qū)、采空區(qū)以及非巖質(zhì)陡坡區(qū)等地區(qū),以便降低建筑結(jié)構(gòu)在面臨地震災(zāi)害時(shí)遇到的災(zāi)害影響;最后局部抗震設(shè)計(jì)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量要求也非常的高,其在工業(yè)與民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中的應(yīng)用要求工業(yè)與民用建筑必須具備高標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量,進(jìn)而從整體上提升建筑結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性,保證建筑結(jié)構(gòu)具備相應(yīng)的抗震能力。
2工業(yè)與民用建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)該采取的優(yōu)化措施
(1)科學(xué)合理的選擇抗震類型。當(dāng)前階段我國(guó)工業(yè)與民用建筑結(jié)構(gòu)包含多種不同的類型,例如混凝土結(jié)構(gòu)建筑、磚混結(jié)構(gòu)建筑以及鋼結(jié)構(gòu)建筑等等,設(shè)計(jì)單位在工業(yè)與民用建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)該充分的考量建筑結(jié)構(gòu)的不同類型,根據(jù)不同建筑結(jié)構(gòu)類型抗震性能上存在的差異性科學(xué)合理的選擇抗震類型
(2)加強(qiáng)建筑施工場(chǎng)地的優(yōu)化選擇。設(shè)計(jì)單位在工業(yè)與民用建筑結(jié)構(gòu)場(chǎng)地的選擇過(guò)程中還應(yīng)該加強(qiáng)建筑施工場(chǎng)地的優(yōu)化選擇,盡量選擇能夠降低或者消除地震影響的地理位置,減少地震災(zāi)害來(lái)臨過(guò)程中對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)造成的不利影響,避免因?yàn)榈乩砦恢眠x擇不對(duì)造成的地震影響更加劇烈的現(xiàn)象。
中圖分類號(hào):TF046.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1009-914X(2016)08-0146-01
地震是我國(guó)一種常見(jiàn)的自然災(zāi)害,對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的影響非常大,嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)斐山ㄖ锏顾葐?wèn)題,這對(duì)建筑結(jié)構(gòu)中的用戶,尤其是工業(yè)與民用建筑中用戶的生命安全帶來(lái)了極大的威脅,所以,工業(yè)與民用建筑在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中,應(yīng)該將抗震設(shè)計(jì)工作做好,保證其在正常使用中始終保持良好的抗震性能,保證在地震災(zāi)害來(lái)臨時(shí)保證強(qiáng)大的穩(wěn)定性。
1 工業(yè)與民用建筑結(jié)構(gòu)形式的特點(diǎn)
在我國(guó),工業(yè)與民用建筑的結(jié)構(gòu)主要可以分成鋼結(jié)構(gòu)、磚木結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)及砌體結(jié)構(gòu)等不同種類,下面主要針對(duì)這幾種建筑結(jié)構(gòu)形式的主要特點(diǎn)進(jìn)行分析。
1.1磚木結(jié)構(gòu)
磚木結(jié)構(gòu)中的建筑屋頂和樓板等都利用木材作為主要搭建結(jié)構(gòu),這種結(jié)構(gòu)在我國(guó)農(nóng)村地區(qū)比較常見(jiàn),其優(yōu)點(diǎn)在于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉,但是磚木結(jié)構(gòu)不能對(duì)砂漿的質(zhì)量進(jìn)行保證,所以這種結(jié)構(gòu)的建筑物通??拐鹉芰Ρ容^差。
1.2砌體結(jié)構(gòu)
砌體結(jié)構(gòu)也是一種比較常見(jiàn)的工業(yè)與民用建筑結(jié)構(gòu),通常情況下這種結(jié)構(gòu)的房屋會(huì)設(shè)計(jì)成小開(kāi)間建筑,建筑內(nèi)部的內(nèi)墻比較多,因此,建筑的抗側(cè)力剛度是比較好的。但是砌體結(jié)構(gòu)的抗變形能力差很多,很容易出現(xiàn)開(kāi)裂等問(wèn)題,如果遇到地震,砌體結(jié)構(gòu)建筑將會(huì)出現(xiàn)局部坍塌等嚴(yán)重問(wèn)題。
1.3鋼結(jié)構(gòu)
在目前我國(guó)的建筑行業(yè)中鋼結(jié)構(gòu)的使用范圍非常廣,可以充分保證建筑的強(qiáng)度、剛度和塑性、延性。鋼結(jié)構(gòu)本身的重量比較輕,加上其延性和塑性非常好,所以可以有效提高建筑物的抗震能力,避免建筑物出現(xiàn)倒塌的情況。但是,鋼結(jié)構(gòu)的耐火性非常差,一旦發(fā)生火災(zāi)很容易出現(xiàn)建筑安全問(wèn)題,另外,成本也比較高。
1.4框架結(jié)構(gòu)
框架結(jié)構(gòu)是指由梁、柱鉸接成承重系統(tǒng)的建筑結(jié)構(gòu),通常這種結(jié)構(gòu)的自重比較輕,同時(shí)空間分隔非常靈活,不僅可以保證建筑結(jié)構(gòu)的抗震能力,同時(shí)還能節(jié)省建筑耗材,其缺點(diǎn)在于本身的剛度不足。
2 工業(yè)與民用建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)方案
2.1剛性抗震設(shè)計(jì)
剛性抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一種傳統(tǒng)的抗震設(shè)計(jì)理念,主要利用對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的強(qiáng)化,來(lái)提高建筑抗震能力,利用對(duì)塑性設(shè)計(jì)的強(qiáng)化,來(lái)提高建筑的延性,利用對(duì)結(jié)構(gòu)剛性設(shè)計(jì)的強(qiáng)化,來(lái)提高建筑結(jié)構(gòu)的抗變形能力。這種結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)目前在世界上比較流行。這種設(shè)計(jì)方案在世界范圍內(nèi)已經(jīng)廣泛應(yīng)用,因此,積累了很多設(shè)計(jì)與施工經(jīng)驗(yàn),目前已經(jīng)形成了相對(duì)完整的理論體系。在工業(yè)與民用建筑工程施工過(guò)程中,如果選用這種抗震設(shè)計(jì)方案,可以使資源消耗、施工難度及施工時(shí)間得到有效降低。但是這種設(shè)計(jì)方案本身存在很大的問(wèn)題,加上工業(yè)與民用建筑結(jié)構(gòu)的抗震能力本身就有限,因此,一旦遇到強(qiáng)烈的地震,會(huì)大大增加地震的加速度,從而遭受更大的損失。
2.2柔性抗震設(shè)計(jì)
柔性抗震設(shè)計(jì)理念利用消能減震技術(shù)、隔震設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)抗震的目的,主要在工業(yè)與民用建筑中的底層及多層建筑比較適用,利用附加阻尼器的方式來(lái)降低地震對(duì)建筑物結(jié)構(gòu)帶來(lái)的破壞。柔性抗震設(shè)計(jì)不會(huì)受到建筑結(jié)構(gòu)類型的約束,同時(shí)消能部分也不會(huì)承受結(jié)構(gòu)的重力,還可以大大降低結(jié)構(gòu)在風(fēng)影響下的加速度。但是這種抗震設(shè)計(jì)目前還比較新穎,尚處于理論研究的層面,在實(shí)際操作中可能會(huì)出現(xiàn)很多問(wèn)題,還需要設(shè)計(jì)人員在未來(lái)的建筑實(shí)踐過(guò)程中,不斷提高該項(xiàng)設(shè)計(jì)的安全性與實(shí)用性。此外,這種抗震設(shè)計(jì)還需要投入大量的人力、物力,極大的限制了這種抗震設(shè)計(jì)在工業(yè)與民用建筑中的應(yīng)用。
2.3局部抗震設(shè)計(jì)
目前我國(guó)的工業(yè)與民用建筑工程中已經(jīng)開(kāi)始廣泛使用局部抗震設(shè)計(jì),這種抗震設(shè)計(jì)主要分析了對(duì)中因素對(duì)地震的作用力,對(duì)建筑結(jié)構(gòu)展開(kāi)設(shè)計(jì)。具體來(lái)說(shuō),首先應(yīng)對(duì)面臨地震災(zāi)害時(shí)工業(yè)與民用建筑最容易出現(xiàn)損壞的地方進(jìn)行模擬和分析;其次,在建筑結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用對(duì)建設(shè)場(chǎng)地也提出了要求,盡量要選擇軟弱粘土、非巖質(zhì)陡坡區(qū)或者采空區(qū)等地區(qū),這樣可以降低建筑結(jié)構(gòu)在地震影響下受到的災(zāi)害影響;最后,這種抗震設(shè)計(jì)對(duì)施工質(zhì)量的要求也比較高,在建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中必須保證建筑的高質(zhì)量,提高建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,保證建筑結(jié)構(gòu)可以具有一定的抗震能力。
3 工業(yè)與民用建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問(wèn)題
我國(guó)很多地區(qū)都存在受到地震災(zāi)害影響的危險(xiǎn),因此,在那些容易發(fā)生地震的地區(qū)建設(shè)工業(yè)與民用建筑時(shí),應(yīng)該注意以下幾點(diǎn)。
3.1充分了解建筑物場(chǎng)地的環(huán)境因素
在容易發(fā)生地震的地區(qū),應(yīng)充分了解建筑建設(shè)場(chǎng)地的地形地貌及地質(zhì)條件等因素,并選擇可以消除地震不利影響的位置。具體來(lái)說(shuō),應(yīng)盡量避免在采空區(qū)、軟弱粘土、非巖質(zhì)陡坡區(qū)等位置建設(shè)建筑物,一旦發(fā)生地震,這些地區(qū)的建筑物很容易會(huì)出現(xiàn)地裂、房屋倒塌等問(wèn)題。如果建筑必須建設(shè)在土層不均勻或者軟土地基地區(qū),應(yīng)該采取措施提高其剛性,盡量采用剛性抗震設(shè)計(jì)的方式,盡量增加鋼筋混凝土量,同時(shí)還要在建筑物底部和基礎(chǔ)頂面設(shè)置仿真緩沖帶,這樣就可以使建筑的抗震能力得到極大的提高。
3.2有效保證主體與連接部位之間的質(zhì)量
在地震發(fā)生時(shí),地震縱波傳播的速度比橫波傳播的速度快,所以,如果縱波先到達(dá)地面,將會(huì)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)造成破壞,而建筑結(jié)構(gòu)主體和連接部位之間是建筑設(shè)計(jì)中的薄弱環(huán)節(jié),在橫波到達(dá)地面后,會(huì)對(duì)這一位置進(jìn)行進(jìn)一步的破壞,進(jìn)而使建筑倒塌。通過(guò)大量地震資料的調(diào)查可以發(fā)現(xiàn),工業(yè)與民用建筑中最容易出現(xiàn)坍塌問(wèn)題的部位為后砌墻結(jié)構(gòu)和樓板,因此,在抗震設(shè)計(jì)過(guò)程中,必須保證主體和連接部位之間的質(zhì)量,對(duì)其截面形式進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì),從而有效提高建筑的抗震能力。
3.3保證建筑施工質(zhì)量
雖然抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)提高建筑物抗震能力起到了重要的影響,但是從頻繁出現(xiàn)的倒塌樓中可以看出,這些建筑物的倒塌并不僅是因?yàn)榭拐鹪O(shè)計(jì)不充分導(dǎo)致的,我國(guó)很多工業(yè)與民用建筑在施工質(zhì)量上都存在嚴(yán)重的問(wèn)題。在建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中,設(shè)計(jì)人員必一定要將人民的財(cái)產(chǎn)安全作為根本出發(fā)點(diǎn),在實(shí)際工作中不斷積累經(jīng)驗(yàn),從而設(shè)計(jì)出抗震效果得到保證的建筑。此外,現(xiàn)在不乏有一些過(guò)于追求利益的開(kāi)發(fā)商,他們?yōu)榱私档凸こ坛杀?,在施工過(guò)程中使用質(zhì)量不合格的建筑材料,這對(duì)建筑的整體抗震能力造成了嚴(yán)重的威脅,所以,設(shè)計(jì)人員、開(kāi)發(fā)商以及施工人員,都應(yīng)該站在人民的利益角度上,提高工業(yè)與民用建筑的整體抗震能力。
結(jié)語(yǔ)
工業(yè)與民用建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)工作非常復(fù)雜,我國(guó)面對(duì)自然災(zāi)害的威脅,建筑設(shè)計(jì)系統(tǒng)尚不成熟,建筑抗震能力急需提高,所以設(shè)計(jì)人員應(yīng)該合理選擇建筑場(chǎng)地,并在設(shè)計(jì)工作中不斷積累經(jīng)驗(yàn),從而設(shè)計(jì)出抗震效果更好的建筑。同時(shí),開(kāi)發(fā)商也要意識(shí)到提高建筑抗震能力的重要性,不斷增加投入,促進(jìn)我國(guó)工業(yè)與民用建筑結(jié)構(gòu)抗震能力的提高。
參考文獻(xiàn)
鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房因其施工速度快、自重輕、抗震性能好、環(huán)保等特點(diǎn)在建筑工程中已被廣泛認(rèn)可,在工業(yè)廠房設(shè)計(jì)中逐漸代替了笨重的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)而得到了普遍應(yīng)用。本文就鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房工程中鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)、制作、設(shè)計(jì)要點(diǎn)、施工測(cè)量、安裝方案和技術(shù)措施作了較為詳細(xì)的介紹,并對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的制作工藝、施工要點(diǎn)作了重點(diǎn)闡述。
1.鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房的優(yōu)越性
鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房的主要優(yōu)點(diǎn):1.在現(xiàn)場(chǎng)施工、安裝速度快,由于鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件可以工廠化批量生產(chǎn),采用設(shè)備下料、焊接、開(kāi)孔,并作表面處理,可極大的方便現(xiàn)場(chǎng)拼裝施工,大大縮短施工周期;2.鋼結(jié)構(gòu)相對(duì)于混凝土結(jié)構(gòu)可減輕建筑物結(jié)構(gòu)約30%的自重,在地基承載力低和地震設(shè)防烈度較高的地方,其綜合經(jīng)濟(jì)優(yōu)于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)體系;3.鋼結(jié)構(gòu)體系屬于環(huán)保型綠色建筑體系,鋼材本身是一種高強(qiáng)度高效能的材料,具有很高的再循環(huán)價(jià)值,并且不需要制模施工。
2.鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件主要制作工藝
鋼柱制作工藝流程為:放樣下料電腦編程拼板CNC切割組立埋弧焊接鉆孔組裝矯正成型鉚工零配件下料制作組裝焊接和焊接檢驗(yàn)防銹處理、涂裝、編號(hào)構(gòu)件驗(yàn)收出廠。
3.工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)
多層廠房因?yàn)楣に嚥贾玫囊?一般都需要大空間,結(jié)構(gòu)通常采用框架結(jié)構(gòu),在層數(shù)較多、工藝條件許可的情況下也可以采用框剪結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)布置的原則是:盡量使柱網(wǎng)對(duì)稱均勻布置,使房屋的剛度中心與質(zhì)量中心相近,以減小房屋的空間扭轉(zhuǎn)作用,結(jié)構(gòu)體系要求簡(jiǎn)捷、規(guī)則、傳力明確。避免出現(xiàn)應(yīng)力集中和變形突變的凹角和收縮,以及豎向變化過(guò)多的外挑和內(nèi)收,力求沿豎向的剛度不突變或少突變。
3.1地震區(qū)的廠房宜少設(shè)或不設(shè)防震縫。地震區(qū)房屋的伸縮縫是合一的,當(dāng)房屋較長(zhǎng)時(shí),宜采取下列一些構(gòu)造措施和施工措施以少設(shè)伸縮縫及防震縫;施工中,每隔40m設(shè)置一道800mm一個(gè)1400mm寬的后澆帶,后澆帶的位置設(shè)在結(jié)構(gòu)受力影響最小的區(qū)段;在溫度影響較大的頂層、底層、山墻和內(nèi)縱墻端開(kāi)間的墻體等部位,適當(dāng)提高配筋率;加厚屋面隔熱保溫層或設(shè)置架空層形成通風(fēng)屋面。
3.2合理布置電梯間的位置。多層廠房由于設(shè)備、貨物很重,豎向運(yùn)輸?shù)男枰?均要設(shè)置電梯。鋼筋混凝土電梯井筒剛度很大,應(yīng)充分考慮電梯井筒對(duì)建筑物的偏心影響,在結(jié)構(gòu)布置上盡量避免電梯井筒布置在建筑物的角部和端部。
3.3控制橫向框架與縱向框架的周期。由于多層廠房跨度方向尺寸較大,柱子少;而柱距方向尺寸較小,柱子多。一般都是橫向控制,使縱橫向的抗震能力大致相同,不僅有利于抗震,也使設(shè)計(jì)更為經(jīng)濟(jì)合理。
4.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問(wèn)題
4.1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與工藝設(shè)計(jì)的協(xié)調(diào)。廠房都是為生產(chǎn)服務(wù)的,廠房設(shè)計(jì)中結(jié)構(gòu)專業(yè)作為配套專業(yè)首先應(yīng)滿足工藝要求,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也只能服從于工藝條件。而工藝設(shè)計(jì)人員在工藝布置時(shí),經(jīng)常與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)發(fā)生矛盾,要開(kāi)洞的地方是框架梁,設(shè)備本來(lái)可以沿梁布置卻布置在了跨中等。所提荷載也經(jīng)常偏大,有時(shí)甚至把設(shè)備的荷載作為均布荷載提出。尤其在方案設(shè)計(jì)階段,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員應(yīng)多與工藝協(xié)調(diào),盡量了解工藝布置,使設(shè)計(jì)和施工都減少了許多不必要的麻煩。
4.2結(jié)構(gòu)計(jì)算。計(jì)算機(jī)軟硬件的迅速發(fā)展,解決了復(fù)雜的結(jié)構(gòu)計(jì)算問(wèn)題,使結(jié)構(gòu)工程師們從繁重的瑣碎的計(jì)算工作中解脫出來(lái)。他們可以把大量的精力放在結(jié)構(gòu)方案的選擇比較上,合理的確定結(jié)構(gòu)方案及結(jié)構(gòu)布置,從而提高設(shè)計(jì)水平及質(zhì)量,降低工程成本。
4.2.1樓面等效荷載的計(jì)算
工業(yè)建筑與一般多高層民用建筑結(jié)構(gòu)形式、樓面活荷載等有許多不同之處,工業(yè)建筑樓面活荷載一般大于多高層民用建筑。有的中小型機(jī)床上樓層、柱上、梁上還有吊車荷載,它的跨度柱網(wǎng)一般比民用建筑大,層高相對(duì)較高,最大特點(diǎn)是整個(gè)平面幾乎沒(méi)有內(nèi)隔墻。工業(yè)建筑一般采用現(xiàn)澆鋼筋掘凝土板梁柱結(jié)構(gòu),板厚比一般民用建筑厚,樓板的平面剛度可視為無(wú)窮大,電梯貨梯間,如不用剪力墻:整個(gè)剛度重心移向剪力墻,而電梯或貨梯一般設(shè)在端頭,結(jié)構(gòu)剛度布局就不合理,所以電梯貨梯間就使用框架填充墻結(jié)構(gòu)。
4.2.2節(jié)點(diǎn)核心區(qū)的抗剪驗(yàn)算
框架節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)應(yīng)遵循“強(qiáng)柱弱梁更強(qiáng)節(jié)點(diǎn)”的原則,一二級(jí)抗震等級(jí)的節(jié)點(diǎn)還應(yīng)進(jìn)行受剪承載力計(jì)算。由于多層廠房的梁柱中心線往往不能重合,加之柱的截面比較大,節(jié)點(diǎn)偏心也比較大,對(duì)柱節(jié)點(diǎn)核心區(qū)的構(gòu)造和受力都有較大的不利影響。因此,大跨度、大空間、大荷載的多層廠房的節(jié)點(diǎn)核心區(qū)的抗剪驗(yàn)算顯得更為重要。
4.2.3與電梯井筒相連框架的考慮
過(guò)去電梯井設(shè)計(jì)按純框架計(jì)算,電梯井壁按構(gòu)造配筋,偏低不安全;框架部分應(yīng)按壁式框架計(jì)算出的數(shù)值進(jìn)行配筋,電梯井壁則應(yīng)按剪力墻配筋。
5.在鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行吊裝的過(guò)程中的注意事項(xiàng)
首先,把柱腳的底板的十字線彈出,地腳螺栓的中心線彈出,柱腳剪力孔清理干凈,待鋼柱就位后,調(diào)整標(biāo)高,把螺母緊固;其次,吊裝完一個(gè)區(qū)域的鋼柱后,吊裝連系桿,這樣保證鋼柱整體穩(wěn)定性,使吊裝鋼梁時(shí)鋼柱不容易變形;最后,吊裝鋼梁,兩對(duì)鋼梁空中對(duì)接,并把高強(qiáng)螺栓初擰,第一根鋼梁用四道纜風(fēng)繩拉緊,防止鋼梁向一邊傾斜。
6.吊車梁系統(tǒng)的安裝難點(diǎn)解析
在鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房的施工過(guò)程中,吊車梁的安裝必須嚴(yán)格按規(guī)范從柱間支撐跨開(kāi)始進(jìn)行,柱間支撐安裝連接后已形成一個(gè)比較穩(wěn)定的空間剛性單元,從此處安裝一是保證安全,二是能保證吊車梁安裝不會(huì)影響柱子的垂直度。同時(shí)在安裝過(guò)程中對(duì)端部截面誤差較大的吊車梁底部應(yīng)配調(diào)整墊板,該墊板在吊車梁系統(tǒng)調(diào)整完后應(yīng)焊接固定。按事先測(cè)放的定位線精確對(duì)中。制動(dòng)系統(tǒng)的連接應(yīng)在吊車梁調(diào)整固定后正式連接。當(dāng)制動(dòng)板與吊車梁高強(qiáng)螺栓連接,和輔桁架焊接連接時(shí),為防止連續(xù)施焊對(duì)高強(qiáng)螺栓的影響應(yīng)先將制動(dòng)板和吊車梁的高強(qiáng)螺栓連接,并進(jìn)行初擰,然后調(diào)整輔桁架,并于制動(dòng)板點(diǎn)焊固定后終擰高強(qiáng)螺栓,最后進(jìn)行制動(dòng)板和輔桁架的焊接。
7.關(guān)于鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的碼放問(wèn)題
為便于結(jié)構(gòu)構(gòu)件的安裝,構(gòu)件運(yùn)進(jìn)安裝現(xiàn)場(chǎng)后應(yīng)進(jìn)行合理的堆放.原則為:現(xiàn)場(chǎng)急需安裝的應(yīng)直接堆放到現(xiàn)場(chǎng),按照吊裝順序先吊裝的碼放在上頭,后吊裝的碼放在下頭.不急于吊裝的構(gòu)件暫時(shí)存放在現(xiàn)場(chǎng)外.堆放時(shí)應(yīng)注意柱梁分開(kāi)并按照軸線分類碼放.存放場(chǎng)地應(yīng)設(shè)專人進(jìn)行管理,并按供貨要求和供貨清單進(jìn)行清點(diǎn),資料存檔.構(gòu)件堆放時(shí)H型構(gòu)件應(yīng)立放,不得平放.每個(gè)構(gòu)件的支點(diǎn)不得少于兩個(gè),支點(diǎn)的位置宜在構(gòu)件端部七分之一跨處,疊放時(shí)不得超過(guò)三層并用木方正確的分層墊好墊平,支點(diǎn)應(yīng)上下對(duì)齊。
8.總結(jié)
綜上所述,做好工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工的關(guān)鍵在于:概念應(yīng)清楚,結(jié)構(gòu)選型應(yīng)做到合理;施工圖的設(shè)計(jì)應(yīng)與施工相結(jié)合,避免施工困難;結(jié)構(gòu)計(jì)算要準(zhǔn)確,施工安全和質(zhì)量必須嚴(yán)格按規(guī)范及要求執(zhí)行,以達(dá)到最佳效果。
參考文獻(xiàn):
社會(huì)經(jīng)濟(jì)與科學(xué)技術(shù)相互影響,不斷互助促進(jìn)發(fā)展。房屋居住作為人們最基本的生活需求,人們會(huì)一直不斷提高其質(zhì)量水平。時(shí)代在不斷進(jìn)步,社會(huì)在不斷發(fā)展,人們對(duì)房屋居住水平要求也隨著時(shí)代的前進(jìn)而不斷提升,因此房屋行業(yè)的發(fā)展一直處于。建筑施工按照用途分類可分為工業(yè)和民用建筑兩種,工業(yè)建筑能夠滿足人們的工業(yè)以及輔助工業(yè)生產(chǎn)需求,而民用建筑則需最大程度滿足人們?nèi)粘I钏?。工業(yè)與民用建筑混合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原理是科學(xué)合理的,并且能夠延長(zhǎng)建筑物本身的使用壽命,不僅滿足居住要求,同時(shí)又不妨礙人們?nèi)粘5墓步煌?,不影響城市的布局景觀。
一、工業(yè)與民用建筑的混合結(jié)構(gòu)常見(jiàn)的設(shè)計(jì)類型
1、簡(jiǎn)體結(jié)構(gòu)
工業(yè)與民用建筑中的簡(jiǎn)體結(jié)構(gòu)比較常用于超高層的建筑物中。簡(jiǎn)體結(jié)構(gòu)具有較高的靈活性,其空間結(jié)構(gòu)的側(cè)力剛度和抗扭能力相對(duì)于其他結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)都具有絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)。簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)平面設(shè)計(jì)的形狀可以使用方塊、圓形或三角形,如果實(shí)際情況需要復(fù)雜一點(diǎn)的混合結(jié)構(gòu),可以在簡(jiǎn)體結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上選擇長(zhǎng)寬比例低于 2 的矩形,作為簡(jiǎn)體結(jié)構(gòu)的模板來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。
2、砌體結(jié)構(gòu)
砌體結(jié)構(gòu)對(duì)材料、技術(shù)要求較低,砌體結(jié)構(gòu)因其施工速度快、效率高的特點(diǎn)使得其施工過(guò)程相對(duì)于其他設(shè)計(jì)方法來(lái)說(shuō)比較簡(jiǎn)潔。砌體結(jié)構(gòu)中使用的墻體的圍護(hù)和承重作用較好,因此利用砌體結(jié)構(gòu)構(gòu)建的建筑物的立面效果比較結(jié)實(shí)。但砌體結(jié)構(gòu)抗震性能較差,七層以上的高層建筑往往不適合用。
3、框架結(jié)構(gòu)
框架結(jié)構(gòu)使用鋼筋混凝土作為材料,因此其抗壓、抗彎、抗震效果比較理想。因此框架結(jié)構(gòu)在高樓層建筑物的應(yīng)用比較廣泛??蚣芙Y(jié)構(gòu)獨(dú)立性較強(qiáng),其承重結(jié)構(gòu)和圍護(hù)構(gòu)件是彼此獨(dú)立的,相互之間影響較小。框架結(jié)構(gòu)的平面設(shè)置靈活,平面的剛勁程度也夠均勻,能夠滿足建筑工程生產(chǎn)工藝的標(biāo)準(zhǔn)要求。
4、剪力墻結(jié)構(gòu)
剪力墻結(jié)構(gòu)整體性、空間性、承載能力都比較理想,因此,可以使用剪力墻作為高層建筑特有的抗側(cè)力構(gòu)件。剪力墻屬于承重墻的一種類型,靈活性差,在公寓住宅類型的建筑比較常用。
二、框架-剪力墻混合結(jié)構(gòu)體系的設(shè)計(jì)
框架-剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)常用于抗震建筑,框架設(shè)置一搬把剪力墻兩個(gè)主軸作為主方向。獨(dú)立結(jié)構(gòu)單元內(nèi)的平面設(shè)計(jì)要做到簡(jiǎn)簡(jiǎn)約、規(guī)律、對(duì)稱的基本原則,凹凸不平和缺失部位要盡量避免;樓梯、電梯的設(shè)置遠(yuǎn)離拐角凹角和端部處,以免發(fā)生結(jié)構(gòu)體出現(xiàn)偏轉(zhuǎn)。豎直方向的建筑要滿足均勻合適的要求,建筑體發(fā)生彎曲以及過(guò)薄的現(xiàn)象影響其抗震力效果。構(gòu)件不能超過(guò)節(jié)點(diǎn)的承載力,采取有效措施防止受到反復(fù)荷載作用的影響以致剛度過(guò)早退化。設(shè)計(jì)構(gòu)造時(shí),設(shè)計(jì)人員要注意防止脆性破壞,從而保證設(shè)計(jì)的構(gòu)件延性足夠滿足需求。
三、工業(yè)與民用樓面結(jié)構(gòu)
多層的建筑施工需要高度穩(wěn)定數(shù)值以及足夠的承載力,建筑工程的高質(zhì)量體現(xiàn)在施工的過(guò)程中樓板質(zhì)量數(shù)據(jù)的有效控制。目前主要采用能夠保證工期的樓層建構(gòu)模式為組合樓蓋。組合樓蓋包括壓型鋼板、現(xiàn)澆整體、鋼筋混凝土疊合板等形式,壓型鋼板組合樓蓋的缺陷之處在于需要在工程項(xiàng)目施工完成后對(duì)建筑物不平整的部位另外實(shí)施吊頂處理,從而保證建筑物外表的審美度,結(jié)果就造成建造成本的增加;現(xiàn)澆整體組合樓蓋解決壓型鋼板形式整體效果差的缺點(diǎn),受重能力較強(qiáng),但需要進(jìn)行工程量大、施工速度慢的模架構(gòu)建工作,進(jìn)而影響施工進(jìn)度;鋼筋混凝土疊合板組合樓蓋既能避免額外的吊頂費(fèi)用,又具備良好的整體性能,因此,其利用范圍比較廣泛。垂直支撐常用來(lái)在高層建筑中,以增強(qiáng)其抵抗水平地震的作用,其支撐形式靈活多變。
四、一些工業(yè)與民用建筑的混合結(jié)構(gòu)的辦法改進(jìn)
1 預(yù)應(yīng)力大板
目前,我國(guó)建筑行業(yè)領(lǐng)域中預(yù)應(yīng)力混凝土大板結(jié)構(gòu)技術(shù)的使用范圍越來(lái)越廣。這是因?yàn)轭A(yù)應(yīng)力大板應(yīng)用于居民住宅建筑可以使其平面布局更加靈活,同時(shí) 還具有重新改造的特殊功能,能夠在很大程度上滿足人們對(duì)房屋建筑日益增長(zhǎng)的多樣化需求,從而輕松解決用戶對(duì)于房子個(gè)性化、多樣化的問(wèn)題。另外,由于預(yù)應(yīng)力大板一般情況下回安置在墻柱之間,因此,預(yù)應(yīng)力大板還能在一定程度上提升建筑物樓層的高度。
2 鋼結(jié)構(gòu)具備的優(yōu)點(diǎn)
2.1 強(qiáng)度足夠高
相對(duì)于建筑物的其它結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō),鋼結(jié)構(gòu)所采用的施工材料強(qiáng)度是最高的,因而,鋼結(jié)構(gòu)常常應(yīng)用在空間比較大的房間的布置,不僅外表規(guī)整、美觀,而且內(nèi)部結(jié)構(gòu)合適得當(dāng)。其它的建筑物結(jié)構(gòu)則由于缺少?gòu)?qiáng)度的保證和材料的性質(zhì)等因素,限制了其房屋空間布置的自由度,比如說(shuō)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、磚結(jié)構(gòu)等等。鋼結(jié)構(gòu)所采用的鋼材強(qiáng)度高,民用高層建筑進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),可適當(dāng)應(yīng)用該結(jié)構(gòu)進(jìn)行大開(kāi)間的布置。
2.2 效益較理想
工業(yè)與民用建筑混合結(jié)構(gòu)采用鋼結(jié)構(gòu)體系能夠獲取理想的綜合經(jīng)濟(jì)效益,因?yàn)殇摻Y(jié)構(gòu)體系采用的施工材料相對(duì)于其它的結(jié)構(gòu)如鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、磚結(jié)構(gòu)等材料比較來(lái)說(shuō),其沙粒、土質(zhì)以及石塊含量大大減少。鋼結(jié)構(gòu)材料的這種特性有利于推廣期在地基中使用范圍,即同時(shí)推廣到軟弱地基的使用,在不影響建筑質(zhì)量的基礎(chǔ)上大幅度減少工基礎(chǔ)的程造價(jià)。工業(yè)與民用建筑設(shè)計(jì)混合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用鋼結(jié)構(gòu),可以簡(jiǎn)化施工操作流程,縮短施工周期,進(jìn)而大幅提高工業(yè)與民用建筑設(shè)計(jì)混合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的綜合經(jīng)濟(jì)效益。
2.3 性價(jià)比高
工業(yè)與民用建筑的混合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用鋼結(jié)構(gòu)還能體現(xiàn)其高性價(jià)比的性能,高性價(jià)比永遠(yuǎn)是所有行業(yè)追求的目標(biāo),因此鋼結(jié)構(gòu)還能無(wú)形推動(dòng)其它相關(guān)產(chǎn)業(yè)如鋼鐵產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。此外,鋼結(jié)構(gòu)的高性價(jià)比特征還能起到保護(hù)環(huán)境的作用,綠色環(huán)保是當(dāng)代建筑行業(yè)領(lǐng)域所倡導(dǎo)的目標(biāo),因此,鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展勢(shì)頭良好。
結(jié)束語(yǔ)
綜上所述,工業(yè)與民用建筑的混合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的科學(xué)性主要體現(xiàn)在其采用的技能是否能夠滿足建筑的實(shí)際需求,并在此基礎(chǔ)上減少施工的強(qiáng)度、縮短施工周期、節(jié)約投資成本。目前在工業(yè)與民用建筑的混合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)已經(jīng)通過(guò)理論與實(shí)踐的雙重檢驗(yàn),其科學(xué)性得到了有效驗(yàn)證,為此,我國(guó)建筑行業(yè)領(lǐng)域應(yīng)加強(qiáng)其推廣范圍和利用程度,不斷提高自身的建筑施工質(zhì)量和水平。
參考文獻(xiàn):
中圖分類號(hào):TU391 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):
1.我國(guó)工業(yè)與民用建筑鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展?fàn)顩r
隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)水平的不斷發(fā)展和國(guó)家產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整,我國(guó)的工業(yè)與民用建筑事業(yè)也取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步,鋼結(jié)構(gòu)建筑的發(fā)展也十分迅速,特別是一些代表城市標(biāo)志性高層建筑的建成,為鋼結(jié)構(gòu)在我國(guó)的發(fā)展揭開(kāi)了新的一頁(yè);輕鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展則更是如火如荼,特別在工業(yè)廠房的建設(shè)中則更為迅猛。
2.鋼梁分段點(diǎn)的設(shè)置
門(mén)式剛架斜梁進(jìn)行變截面設(shè)計(jì)的主要目的是為了節(jié)省鋼材,截面突變處位置的選擇也應(yīng)立足使用鋼量最優(yōu),但變截面門(mén)式剛架關(guān)于截面突變位置的選擇并無(wú)統(tǒng)一方法,須由設(shè)計(jì)者自行校核。
根據(jù)幾個(gè)工程的施工圖設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn),一般可以這樣設(shè)置拼接點(diǎn)位置:
(1)考慮施工運(yùn)輸方便,鋼梁的單節(jié)長(zhǎng)度一般不應(yīng)大于12m,局部可放至14m;
(2)對(duì)于兩節(jié)鋼梁,一般取在彎矩為零處和斜梁中點(diǎn)之間是合理的;
(3)對(duì)于三節(jié)鋼梁,第一節(jié)可設(shè)在彎矩為零處或1/4~1/3 跨度之間,第二節(jié)可選在斜梁除去第一節(jié)后剩下梁長(zhǎng)的中點(diǎn);
(4)拼接節(jié)點(diǎn)的設(shè)置應(yīng)兼顧抗風(fēng)柱的位置,不宜重疊。
鋼梁拼接點(diǎn)的設(shè)置一般應(yīng)在建模計(jì)算之前大致確定好,因?yàn)槿绻赑KPM建模計(jì)算過(guò)程中改變拼接點(diǎn)的設(shè)置位置,之前輸入的荷載信息等將發(fā)生混亂,必須重新校核荷載等輸入信息。
3.初估截面
結(jié)構(gòu)網(wǎng)格布置結(jié)束后,需對(duì)鋼梁、鋼柱及支撐截面作初步估算,門(mén)式剛架鋼梁、鋼柱主要采用焊接H 型截面,柱間支撐主要采用角鋼或槽鋼。根據(jù)荷載及支座情況,鋼梁截面高度通常在跨度的1/20~1/50 之間選擇;柱截面按長(zhǎng)細(xì)比預(yù)估,通常50
需要注意的是,對(duì)應(yīng)不同的結(jié)構(gòu)類型,規(guī)范中對(duì)截面的構(gòu)造要求有很大的不同。如鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的局部穩(wěn)定問(wèn)題,在普鋼規(guī)范和輕鋼規(guī)范中的限值有很大的區(qū)別。構(gòu)件截面形式的選擇沒(méi)有固定的要求,結(jié)構(gòu)工程師應(yīng)該根據(jù)構(gòu)件的受力情況,合理的選擇安全、經(jīng)濟(jì)的截面。
4.確定計(jì)算長(zhǎng)度
研究表明,門(mén)式剛架的破壞首先是由于受壓最大翼緣屈曲引起的,斜梁下翼緣和剛架柱內(nèi)翼緣連接處是出現(xiàn)屈曲的關(guān)鍵部位,所以在設(shè)計(jì)中往往是在該處設(shè)置隅撐。這樣剛架梁的平面外計(jì)算長(zhǎng)度應(yīng)該取相鄰隅撐之間的間距(不能籠統(tǒng)的均按3 米考慮);但對(duì)于剛架柱,隅撐對(duì)平面外穩(wěn)定的貢獻(xiàn)是有限的,其平面外計(jì)算長(zhǎng)度一般應(yīng)取柱間支撐的高度。平面內(nèi)計(jì)算長(zhǎng)度一般可按程序的默認(rèn)值不做修改(程序按照GB50017-2003 的要求自動(dòng)計(jì)算),如有充分依據(jù),也可采用自定義值。
5.荷載輸入
除正常輸入剛架恒載、活載、風(fēng)荷載、吊車荷載等外,尚應(yīng)注意以下幾個(gè)問(wèn)題:
(1)懸掛管道、燈具等附加荷載:建議按活載輸入;
(2)吊車荷載的輸入:①一般情況下最多考慮兩臺(tái)吊車;②吊車梁、軌道等自重宜按偏心荷載+彎矩的形式輸入(按恒載輸入,偏心指的是相對(duì)于下柱的形心),當(dāng)?shù)踯嚻鹬亓坎皇呛艽髸r(shí),為簡(jiǎn)化計(jì)算,吊車梁、軌道等自重也可近似簡(jiǎn)化為將輪壓乘以荷載增大系數(shù)β考慮(吊車梁跨度L=6m:β=1.03(1.02);L=12m,β=1.05(1.04))(括號(hào)內(nèi)數(shù)據(jù)適用于Q345 鋼);③吊車橋架重用于計(jì)算地震力,一般按起重量較大的吊車的橋架重取用。
(3)半龍門(mén)吊車荷載的輸入:在半龍門(mén)地軌位置虛擬一個(gè)鋼柱,按橋式起重機(jī)的輸入方法輸入,一般將最大輪壓產(chǎn)生的豎向力作用在主剛架柱上。
6.鋼梁撓度計(jì)算
當(dāng)門(mén)式剛架的跨度較大時(shí),鋼梁的撓度往往比較大,尤其是當(dāng)有懸掛式起重機(jī)時(shí),鋼梁撓度的控制較為嚴(yán)格,這樣就不能無(wú)限制加大鋼梁截面,宜采用將鋼梁起拱的方法控制鋼梁的撓度,《門(mén)式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》規(guī)定:“跨度大于30 米的鋼梁,宜起拱”。起拱值可取“恒載+1/2 活載”作用下產(chǎn)生的撓度。
7.附加重量和附加墻重的區(qū)別
計(jì)算程序中補(bǔ)充數(shù)據(jù)一覽同時(shí)給出了附加重量與附加墻重兩個(gè)參數(shù),這兩個(gè)參數(shù)不是同一個(gè)概念,尤其對(duì)于圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用砌體墻時(shí)。附加重量是用來(lái)計(jì)算地震力的,一般可取圍護(hù)墻重量的一半作用于柱頂;附加墻重是用來(lái)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)的,應(yīng)取整個(gè)圍護(hù)墻的重量作用于柱底。
8.截面選擇
構(gòu)件的設(shè)計(jì)首先是材料的選擇,在輕鋼結(jié)構(gòu)中,目前國(guó)內(nèi)常用的鋼材是Q235 和Q345兩種,為便于工程管理,通常主結(jié)構(gòu)宜使用單一鋼種。設(shè)計(jì)中,當(dāng)強(qiáng)度起控制作用時(shí),可選擇Q345;穩(wěn)定起控制作用時(shí),宜使用Q235。但需注意Q235A 鋼的含碳量不作為交貨條件,可焊性無(wú)保證,故不宜用作焊接結(jié)構(gòu)。同時(shí)應(yīng)注意當(dāng)預(yù)估的截面不滿足要求時(shí),加大截面應(yīng)該分兩種情況區(qū)別對(duì)待:強(qiáng)度不滿足時(shí),通常加大組成截面的板件厚度,其中,抗彎不滿足加大翼緣厚度,抗剪不滿足加大腹板厚度;變形超限時(shí),通常不應(yīng)加大板件厚度,而應(yīng)考慮加大截面的高度,否則會(huì)很不經(jīng)濟(jì)。
9.檁條設(shè)計(jì)
檁條是輕鋼結(jié)構(gòu)中很重要的次要構(gòu)件,屋面檁條通常采用冷彎薄壁C 型鋼、Z 型鋼;墻梁通常采用冷彎薄壁C 型鋼;當(dāng)檁距>12m 時(shí),屋面檁條可采用薄壁桁架式檁條,墻梁可增加墻柱后采用冷彎薄壁C 型鋼?!堕T(mén)式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(CECS102:2002)基本設(shè)計(jì)規(guī)定中明確寫(xiě)到:“結(jié)構(gòu)構(gòu)件的受拉強(qiáng)度應(yīng)按凈截面計(jì)算,受壓強(qiáng)度應(yīng)按有效凈截面計(jì)算,穩(wěn)定性應(yīng)按有效截面計(jì)算,變形和各種穩(wěn)定系數(shù)均可按毛截面計(jì)算”。因此強(qiáng)度計(jì)算應(yīng)采用有效寬度,對(duì)原有截面要減弱,不能象熱軋型鋼那樣全截面有效,同時(shí)也不宜采用凈截面而忽略打孔削弱的影響,根據(jù)近幾個(gè)項(xiàng)目檁條設(shè)計(jì)分析(如Z200x70x20x2.0,Z180x70x20x2.0 等),這種減弱一般達(dá)到6%-15%,檁條設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí),考慮開(kāi)孔削弱影響后,強(qiáng)軸有效凈截面模量可取0.85-0.95 倍毛截面抵抗矩,弱軸有效凈截面模量可取0.9-0.95 倍毛截面抵抗矩。同時(shí),屋面檁條設(shè)計(jì)建議采用連續(xù)檁條設(shè)計(jì),這樣可節(jié)約用鋼量約20%左右(連續(xù)檁條搭接長(zhǎng)度可取檁條跨長(zhǎng)的1/10)。
10.節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)
連接節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)是鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中重要的內(nèi)容之一,連接的不同對(duì)結(jié)構(gòu)影響甚大。比如,有的剛接節(jié)點(diǎn)雖然承受彎矩沒(méi)有問(wèn)題,但會(huì)產(chǎn)生較大轉(zhuǎn)動(dòng),不符合結(jié)構(gòu)分析中的假定,會(huì)導(dǎo)致實(shí)際工程變形大于計(jì)算數(shù)據(jù)等的不利結(jié)果。
某車間主次梁連接節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)均采用了工程比較常用的“等強(qiáng)設(shè)計(jì)法” :即翼緣連接承受全部彎矩,梁腹板只承受全部剪力的假定進(jìn)行設(shè)計(jì)。結(jié)合有關(guān)震害分析資料,這種設(shè)計(jì)并不能有效滿足“強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件”的抗震要求,尤其在高烈度區(qū)隱患很大。為改進(jìn)框架節(jié)點(diǎn)的抗震性能,適當(dāng)加大了梁端上下翼緣截面面積(也可在梁端上下翼緣加焊楔形蓋板)。在節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)中同時(shí)應(yīng)注意以下幾個(gè)方面:
(1)焊接設(shè)計(jì)中不得任意加大焊縫,焊縫的重心應(yīng)盡量與被連接構(gòu)件重心接近;
(2)普通螺栓抗剪性能差,一般在次要結(jié)構(gòu)部位使用;
(3)高強(qiáng)螺栓最小規(guī)格M12,常用M16~M30,超大規(guī)格的螺栓性能不穩(wěn)定,設(shè)計(jì)中應(yīng)慎重使用;
(4)應(yīng)驗(yàn)算梁腹板螺栓孔處腹板的凈截面抗剪,承壓型高強(qiáng)螺栓連接還需驗(yàn)算孔壁的局部承壓;
(5)當(dāng)連接節(jié)點(diǎn)采用普通螺栓時(shí),建議采用中和軸在受壓翼緣中心的計(jì)算方法;采用高強(qiáng)螺栓時(shí),建議采用中和軸在端板形心的計(jì)算方法;
中圖分類號(hào):TU391文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A 文章編號(hào):
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)、技術(shù)的迅速發(fā)展和進(jìn)步,鋼結(jié)構(gòu)已逐步成為各類工程結(jié)構(gòu)中被廣泛應(yīng)用的建筑結(jié)構(gòu),如工業(yè)建筑、文化體育建筑、城市現(xiàn)代化建筑以及城鄉(xiāng)住宅建設(shè)等。
一、工業(yè)建筑中鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用現(xiàn)狀與設(shè)計(jì)特點(diǎn)
1、工業(yè)建筑中鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用現(xiàn)狀
當(dāng)前,在我國(guó)工業(yè)建筑領(lǐng)域中,相比混凝土結(jié)構(gòu)而言,由于鋼結(jié)構(gòu)自重較輕、抗震性能優(yōu)良且結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高,又便于進(jìn)行工業(yè)化批量生產(chǎn),是一種能夠進(jìn)行循環(huán)使用又能達(dá)到節(jié)能環(huán)保的一種建筑結(jié)構(gòu),也符合我國(guó)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)性健康發(fā)展的潮流,又能很好的滿足我國(guó)建筑工業(yè)化的要求。因此,在高層建筑、輕鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑中發(fā)揮著越來(lái)越多的優(yōu)勢(shì)。另外,由于鋼結(jié)構(gòu)的建設(shè)周期短且在大跨度結(jié)構(gòu)工程中的優(yōu)勢(shì)較為明顯,各類鋼結(jié)構(gòu)體系被廣泛應(yīng)用于各類工業(yè)建筑建設(shè)中。如:平板網(wǎng)架結(jié)構(gòu)在工業(yè)與民用建筑中得到了廣泛采用,技術(shù)已非常成熟;與此同時(shí),網(wǎng)殼等其他空間鋼結(jié)構(gòu)也取得了迅速發(fā)展,如:上海體育場(chǎng)屋蓋結(jié)構(gòu),采用馬鞍形大懸挑鋼管空間結(jié)構(gòu),長(zhǎng)軸為288.4m,短軸為274.4m,中間敞開(kāi)橢圓孔的長(zhǎng)軸為213m,短軸為150m,屋蓋面積為36100m2。64榀懸挑主衍架的一端分別固定在32根鋼筋混凝土柱上,最大懸挑跨度達(dá)73.5m,為世界同類型建筑中懸挑跨度最大的屋蓋結(jié)構(gòu)。另外,冷彎薄壁型鋼構(gòu)件在工業(yè)與民用建筑中的應(yīng)用(如檁條、墻梁、屋面板、墻板等)日益普遍。門(mén)式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)在吊車起重量較?。≦≤20 t)和無(wú)吊車的廠房、倉(cāng)庫(kù)及需要大空間的民用建筑中的應(yīng)用迅速推廣,并在繼續(xù)發(fā)展。
2、工業(yè)建筑中鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)和要求
鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)除了要執(zhí)行相關(guān)的技術(shù)規(guī)范,確保質(zhì)量以外,還要做到技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、安全適用。和其他結(jié)構(gòu)形式相比,在工業(yè)建筑的鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中,應(yīng)選用合理的結(jié)構(gòu)體系、鋼材品種、連接形式以及節(jié)點(diǎn)的構(gòu)造措施;滿足結(jié)構(gòu)在使用荷載狀態(tài)下的兩個(gè)極限狀態(tài);同時(shí)滿足在運(yùn)輸、安裝過(guò)程中的強(qiáng)度、穩(wěn)定性及剛度要求;優(yōu)先采用定型的和標(biāo)準(zhǔn)化的結(jié)構(gòu)和構(gòu)件,減少制作、安裝工作量;特別注意要符合鋼結(jié)構(gòu)的防火要求和抗腐蝕性能;對(duì)于新型結(jié)構(gòu)體系,要充分發(fā)揮鋼結(jié)構(gòu)靈活多變的特點(diǎn),但需注意結(jié)構(gòu)與建筑的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)該重視和研究節(jié)約鋼材、降低造價(jià)的各種措施,總而言之,我國(guó)的鋼結(jié)構(gòu)正處在一個(gè)迅速發(fā)展時(shí)期,鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要注意鋼材價(jià)格較高對(duì)工程造價(jià)所產(chǎn)生的不利影響,注意充分發(fā)揮鋼材強(qiáng)度高、塑性好的特點(diǎn),根據(jù)工程實(shí)際情況,選擇適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)方案和施工方案,進(jìn)行多方面的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。同時(shí),還應(yīng)該不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn),推廣先進(jìn)的結(jié)構(gòu)形式、構(gòu)件制作工藝和施工安裝技術(shù)。
盡管鋼結(jié)構(gòu)在進(jìn)行防腐和防火維護(hù)方面存在著一定的局限性,使得很多時(shí)候鋼結(jié)構(gòu)上部結(jié)構(gòu)本身的造價(jià)相比混凝土結(jié)構(gòu)要出很多;但是,鋼結(jié)構(gòu)在大跨度和施工周期方面較混凝土結(jié)構(gòu)有很大的優(yōu)勢(shì),而且鋼材本身的強(qiáng)度較鋼筋混凝土更高,同等強(qiáng)度的鋼構(gòu)件較混凝土構(gòu)件更輕,使得鋼結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)較混凝土結(jié)構(gòu)更小,總體投資較混凝土結(jié)構(gòu)相差不多(輕鋼結(jié)構(gòu)投資較混凝土結(jié)構(gòu)還要低一些)。因此鋼結(jié)構(gòu)被更廣泛的應(yīng)用于工業(yè)建筑的設(shè)計(jì)和施工中,取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益。
二、鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵
在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的整個(gè)過(guò)程中首先應(yīng)該被強(qiáng)調(diào)的重點(diǎn)是鋼結(jié)構(gòu)方案的確定,結(jié)構(gòu)方案的選擇是否合理直接決定了工程設(shè)計(jì)的成??;其次就是節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì),節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)是否合理基本上決定了鋼結(jié)構(gòu)的安全性。結(jié)構(gòu)布置要根據(jù)體系特征、荷載分布情況及性質(zhì)綜合考慮。一般要?jiǎng)偠染鶆?,力學(xué)模型清晰;盡可能限制大荷載或移動(dòng)荷載的影響范圍,使其以最直接的線路傳遞到基礎(chǔ);柱間抗側(cè)支撐的分布應(yīng)均勻,其形心要盡量靠近側(cè)向力(風(fēng)荷載、地震荷載)的作用線;否則應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)。結(jié)構(gòu)的抗側(cè)應(yīng)有多道防線:比如有支撐框架結(jié)構(gòu),柱子至少應(yīng)能單獨(dú)承受1/4的總水平力。
在結(jié)構(gòu)分析前,就應(yīng)該對(duì)節(jié)點(diǎn)的形式有充分的思考與確定。設(shè)計(jì)中經(jīng)常出現(xiàn)最終設(shè)計(jì)的節(jié)點(diǎn)形式與結(jié)構(gòu)分析模型中使用的形式不完全—致,這種情況在設(shè)計(jì)過(guò)程中必須避免。節(jié)點(diǎn)按傳力特性可分為剛接、鉸接、半剛接,宜選擇前兩者進(jìn)行簡(jiǎn)單定量分析,因?yàn)榘雱偨庸?jié)點(diǎn)在實(shí)際中的可操作性較差。節(jié)點(diǎn)連接兩種常用的方法是等強(qiáng)設(shè)汁和實(shí)際受力設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)手冊(cè)中通常有焊縫及螺栓連接表格供設(shè)計(jì)者方便查用。規(guī)范中對(duì)焊接焊縫的尺寸及形式有強(qiáng)制規(guī)定,應(yīng)嚴(yán)格遵守。焊條的選用應(yīng)與被連接金屬材質(zhì)相適應(yīng),不得任意加大焊縫。焊縫的重心應(yīng)盡量與被連接構(gòu)件重心接近(詳細(xì)內(nèi)容可查閱規(guī)范關(guān)于焊縫構(gòu)造方面的規(guī)定)。高強(qiáng)螺栓現(xiàn)已廣泛的應(yīng)用于工程實(shí)際中,根據(jù)受力特點(diǎn)分承壓型連接和摩擦型連接,兩者計(jì)算方法不同。高強(qiáng)螺栓最小規(guī)格M12,常用M16~M30,超大規(guī)格的螺栓性能不穩(wěn)定,實(shí)際施工過(guò)程中會(huì)存在無(wú)法擰緊的現(xiàn)象,設(shè)計(jì)中應(yīng)慎重使用。連接板選取厚度為梁腹板厚度加4mm,然后驗(yàn)算凈截面抗剪。節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)需考慮安裝螺栓、現(xiàn)場(chǎng)焊接等的施工空間及構(gòu)件吊裝順序。節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)還應(yīng)考慮制造廠的工藝水平,比如鋼管連接節(jié)點(diǎn)的相貫線的切口需要數(shù)控機(jī)床等設(shè)備才能完成。
在保證結(jié)構(gòu)安全的前提下,為了充分發(fā)揮鋼材的作用,更合理的使用鋼材,還應(yīng)該深入研究結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論與方法,使結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的計(jì)算方法更能反映實(shí)際工作情況。另外,應(yīng)加大對(duì)空間結(jié)構(gòu)的研究和應(yīng)用,網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)、張拉結(jié)構(gòu)體系等均屬于空間結(jié)構(gòu),這些新技術(shù)的應(yīng)用,在減輕結(jié)構(gòu)自重、提高結(jié)構(gòu)的承載力、節(jié)約鋼材等方面效果十分明顯。另外,在普通鋼結(jié)構(gòu)中施加預(yù)應(yīng)力后形成的預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu),能增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的剛度,提高承載能力,從而節(jié)省鋼材。預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)可應(yīng)用于桁架、梁及框架等結(jié)構(gòu)或構(gòu)件,但目前應(yīng)用較少,有待研究和發(fā)展。鋼結(jié)構(gòu)的防腐和防火,一直是鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中需要認(rèn)真處理的問(wèn)題,至今仍沒(méi)有十分有效的措施。因此,在鋼結(jié)構(gòu)的維護(hù)和防火處理上還需要花費(fèi)較大的資金投入,加大了鋼結(jié)構(gòu)的造價(jià)和維護(hù)費(fèi)用。
三、總結(jié)
鋼結(jié)構(gòu)作為一種強(qiáng)度和柔度都很大的結(jié)構(gòu)形式,在設(shè)計(jì)過(guò)程中首先應(yīng)該注意的是結(jié)構(gòu)方案的合理性,結(jié)構(gòu)剛度分配要均勻,抗側(cè)力性能要強(qiáng)。另外,要考慮鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)是否合理決定了鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑的安全性,在結(jié)構(gòu)分析前就應(yīng)該有充分的思考與確定。
【參考文獻(xiàn)】: