? 今创集团5号钢结构厂房的结构设计林沂祥 戴晓兵 华可琰 (江苏华源建筑设计研究院股份有限公司，江苏常州 213022) 摘 要：今创5号钢结构厂房特点为一个排架局部嵌套于另一个垂直方向的排架，对比分析了该工程的结构设计方案，通过设置结构缝，并在内部设置独立排架，限制内部排架柱顶高度等措施，避免了两个垂直方向的吊车互相碰撞。简要介绍了该重钢排架结构的设计过程，并提出本工程一些值得注意的问题。 关键词：重型钢厂房； 吊车行驶方向； 嵌套排架结构； 结构方案及结构措施 1 工程概况今创5号车间位于常州市阳湖路与凤鸣路交叉路口的武进高新区今创工业园内，为今创集团投资建设的一座重钢结构工业厂房。建筑面积为5 815 m2，檐口高度为21.7 m，长度87 m，宽度为60 m(局部为76 m)，相当于在Y向有一个跨度为21 m 车间与之相交，形成了一个平面为L形的厂房，为钢排架结构，柱距11 m左右。其建筑平面和剖面见图1。 其中吊车系统分为横向行驶的行车(以下简称“X向吊车”)和纵向行驶的行车(以下简称“Y向吊车”)两种。  a—平面；b—剖面。 图1 建筑平面及剖面示意 m 2 结构方案对比及分析由于用地限制及功能布局需要，在厂房右上方多出一跨( 方案1：在?轴处再接一跨( 方案2：将 为了让X向及Y向吊车交叉运行时互不影响，当X向吊车行至⑦—⑨轴处时，X向仅布置上层吊车；考虑Y向吊车使用要求，此处必须进行抽柱并设置托梁，此处吊车梁(包括相应的制动桁架和辅助桁架)跨度变为21 m。 因为在L形厂房内吊车系统独立工作，必须在 3 结构设计本工程结构设计使用年限50年，安全等级为二级，标谁设防(丙)类建筑，抗震设防烈度为7度、设计基本地震加速度为0.10g (第一组)、场地类别为Ⅲ类、不液化。刚排架结构计算采用PKPM系列重型钢结构厂房计算软件STPJ模块和STS模块，具体技术说明见文献[1 - 3]。 3.1 主要荷载和材料 屋面恒荷载(夹芯彩钢板)：0.24 kN/m2；屋面活荷载：0.5 kN/m2；检修走道活荷载：2.0 kN/m2；基本风压为0.40 kN/m2，基本雪压为0.35 kN/m2。吊车设计参数见表1。吊车布置详见图1所示，并按照GB 50009—2012《建筑结构荷载规范》[4]相关规定按双层吊车进行组合。 本工程吊车梁、主要构件(钢梁、钢柱)采用Q345B钢材，其余均采用Q235B钢材。 3.2 构件设计 因在 表1 吊车设计主要性能参数  起重量Gn/kN跨度Lk/m轮距K/mm桥架宽B/mm小车重g1/kN总重G/kN最大轮压P/kN单侧轮数16027．193977002761070220810027．11900750023679230043218．3500068101103802702162646006280663301752 跨排架柱的上阶柱采用实腹焊接H型钢，下阶柱选用双肢格构柱，肩梁处承受吨位较大的上层吊车荷载，在肩梁以下，格构柱中部设置牛腿承受下层吨位较小的吊车荷载；⑦—⑨轴跨度内因吊车吨位不大，故采用实腹焊接H型钢；所有钢梁也采用实腹焊接H型钢；为加强厂房整体刚度，限制柱顶位移，所有梁柱及柱脚均为刚接。根据GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》[5] 第9.2.14条的规定，刚架柱、屋面梁宽厚比可按GB 50017—2003《钢结构设计规范》[6]弹性设计要求的限值控制。 3.3 支撑系统 因吊车吨位较大(多跨且不小于75 t)，吊车在运行过程中容易引起较大的厂房振动，为保证车间承重结构在使用过程中的整体稳定，提高结构空间作用，屋面应设置纵向通长支撑，与横向支撑一起组成屋面封闭水平支撑体系[7]，所有水平支撑均采用角钢；且在车间的屋脊、檐口及转折处设置通长刚性系杆，加强车间的整体刚度。水平支撑将山墙风荷载、吊车纵向刹车力及纵向地震作用通过柱间支撑传递给基础，故在车间两端跨设置上柱支撑，中间跨设置1道上柱、中柱和下柱支撑。考虑吊车纵向刹车力较大，吊车梁以下的支撑均采用双片K形或X形型钢。3.4 吊车梁系统 为传力明确、构造简单及施工方便，本工程吊车梁均按简支梁设计，局部21 m跨吊车梁端采取变截面设计，以便连接。为抵抗大吨位吊车引起的横向水平刹车力，应设置制动结构、辅助桁架、水平支撑和垂直支撑，形成完整的空间受力体系。值得注意的是，吊车梁上翼缘与柱或制动桁架连接时宜采用摩擦型高强螺栓。 3.5 基础设计 在基础设计中，柱脚底应能承受较大的弯矩和水平剪力，并保证基底不出现拉应力区[8]，故本工程采用插入式柱脚，该柱脚能可靠传递柱身承载力且在钢柱根部截面容易满足塑性铰的要求[5]。 4 注意事项1)根据甲方要求，整个厂房所有区域的檐口高度做成一致，为了节约用材，在 图2 左风(标准值)节点位移 mm 2)在层间梁顶即13.300 m标高平面内，应设置水平支撑系统，如图3所示，用来减少刚架梁平 图3 13.300 m标高处结构布置 面外计算长度，以保证刚架梁平面外稳定计算的要求。 3)在排架平面外山墙处，由于建筑功能需要，抗风柱间距较大且柱身比较高，此时应设置抗风桁架来传递水平风荷载，并减少抗风柱平面外计算长度；也可以在抗风柱间设置水平系杆及柱间支撑来保证山墙结构的整体稳定。 5 结束语一个方向的排架局部嵌套于另一个垂直方向的排架是本工程的一大特点，通过设置结构缝，并在内部设置独立排架，限制内部排架柱顶高度等措施将这一问题得以较好的解决，对类似重型钢结构厂房的设计提供了很好的思路。 参考文献： [1] 中国建筑科学研究院PKPMCAD工程部.钢结构重型工业厂房设计软件STPJ用户手册与技术条件[R].北京：中国建筑科学研究院PKPMCAP工程部， 2013. [2] 中国建筑科学研究院PKPMCAD工程部.钢结构CAD软件STS用户手册[R].北京：中国建筑科学研究院PKPMCAP工程部， 2013. [3] 中国建筑科学研究院PKPMCAD工程部.钢结构CAD软件STS技术条件[R].北京：中国建筑科学研究院PKPMCAP工程部， 2013. [4] GB 50009—2012 建筑结构荷载规范[S]. [5] GB 50011—2010 建筑抗震设计规范 [S]． [6] GB 50017—2003 钢结构设计规范 [S]． [7] 汪一骏．钢结构设计手册 [M]．3版．北京：中国建筑工业出版社,2004． [8] 王元清,王春光，袁英战．门式刚架钢结构工业厂房基础设计与研究[J]．建筑结构，2000，30(4)：20 - 22． STRUCTURAL DESIGN FOR NO.5 STEEL STRUCTURE PLANT OF KTK GROUP Lin Yixiang Dai Xiaobing Hua Keyan (Jiangsu Huayuan Architectural Design & Research Institute Co.Ltd, Changzhou 213022, China) ABSTRACT：Based on the example of No.5 steel structure plant of KTK group, which consists of a bent frame partially embedded in another vertical bent frame, the analyses of structural designs of the project were compared. Some structural measures were adopted to prevent the two cranes(in vertical direction) collided with each other through the limitation of the capital height of inner bent, such as setting structural joint and inner individual bent. The design process of the heavy steel plant was introduced briefly, and some issues that should be noticed were also proposed. KEY WORDS：heavy steel plant; travel direction of crane; embedded bent structure; structural planning and stuctural measures 第一作者：林沂祥，男，1981年出生，硕士，工程师。 Email：linyixiang@sina.com 收稿日期：2015 - 02 - 11 DOI：10.13206/j.gjg201509010 |
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