前言:一篇好文章的诞生,需要你不断地搜集资料、整理思路,本站小编为你收集了丰富的钢结构厂房施工总结主题范文,仅供参考,欢迎阅读并收藏。
在建筑的行业中,钢结构的运用频率相对较大,钢结构厂房工程构建过程中也离不开钢结构的辅助。正因如此,有关人员务必对钢结构厂房工程施工技术应用要点进行深度研究,以及对施工的质量管理需要严格对待。
1钢结构厂房工程施工管理的重要规则
1.1质量上的原则
从表层上解析“建筑工程,质量第一”的含义,实质上就是钢结构厂房工程建设过程中始终把质量放置在首要位置.同时也应该深度认识到工程成本、质量与施工进度三者之间存在的关系。绝不能在钢结构厂房工程建设期间为了尽早交工而不断加快施工速度而没有对工程质量严格把关,以及为了压缩工程建设期间资金投入量而选购劣质建材等现象。
1.2预防的原则
钢结构厂房工程的实施涉及的施工范围比较广泛、实施工程的工程量大,而且它的施工质量的管理是一个动态可变化和我们人为可以预估的,可以人为控制的管理的重要过程。所以,施工的单位在实施钢结构厂房工程施工的管理中,需要严格的按照我们国家相关的规章制度进行严肃的加强管理,对钢结构厂房工程实施的过程中会出现的一些问题实施预防。并且采取有效的针对性的实施措施进行施工处理,使之能够有效的避免钢结构厂房工程在施工的过程中出现质量上的隐患,能够保证钢结构厂房工程施工的全过程能够高速快捷的、有效的进行。
2钢结构厂房的工程施工技术管理重点
2.1焊接技术的管理
在钢结构厂房施工的管理过程中,其中重中之重就是焊接技术。并且,钢结构厂房工程对钢结构焊接施工的质量要求是非常高的。在焊接施工前,前期的准备的工作必须做好。并且要非常严格的按照焊接工程技术实施焊接。在此同时要对每一个焊接的过程进行有效的监控,在焊接的工程实施之后还要对每一个工程施工质量进行认真把关,其宗旨在于使被焊接工程与钢结构厂房运行需求相匹配。总结长期的实践经验,发现多数钢结构厂房工程钢结构在建设期间,会采用自动埋弧焊接或半自动的气体保护焊机焊接方式,但是部分施工单位在设备设施不齐全的情况下依然沿用着人工焊接这一传统方法的方法,在焊接存在的质量问题还是突出在手工焊缝中。在此具体的包含了焊缝的尺寸不达标、错边、夹渣等等。为了有效的避免上面出现的问题,我们应该做好以下几方面人工作:①对工程焊接所需材料质量进行严格把关在材料入厂之前对其质量证明书进行二次检查;②编制并执行持证上岗机制,也就是说技术人员只有在获得上岗证书的情况下采能够参与进工程焊接施工进程中,这就要求技术人员不断提升业务水平与职业素质;③加大对焊接施工进程监管力度,从而确保技术人员能够严格按照规程进行操作,确保工程焊接质量的同时,维护了施工人员人生安全性;④在焊接工程的施工完成之后,认真对工程焊接质量进行检查与校对,重点是参照工程标准对焊缝规格大小、表层形态等内容进行检查。
2.2临时支架安装上的管理
当下,钢结构厂房工程建设期间通常会应用临时支架结构,支架结构安设方法大体上有两种,即标准与非标准。在对临时支架结构安设过程中一定要贯彻落实有关规则,既能够使支架满足工程建设标准,有能够使其高度能够快捷整改。此外,在对临时支架结构安设期间,一定要参照钢结构厂房工程施工现场实况,选择最适方位,在安设工序结束以后还要采取一定的有效的加固措施进行安装处理,以方便增强其工程的安稳性与实用性,并与施工规范相吻合。
2.3屋面彩钢板安装的管理
钢结构厂房结构的屋面施工期间选用彩色钢板是极为常见的现象,在衔接屋面彩色钢板和钢柱顶的环节中灌注一定量剂是不可缺少的工序。并且,在屋面钢板安设程序结束以后,应对钢板和钢柱顶实施加固措施,对螺栓稳固性进行整体性检测,若发现异常现象就应马上进行有效的措施进行处理,当以上的工程都完成施工之后才可以进行焊接的施工进程。在彩钢板的运送和吊装的过程中工作人员必须小心谨慎、不能出现差错。那么在保证有效的施工安装的安全的情况下,还应该加强钢度上良好的夹具。为了有效的防止屋面的彩色钢板被锈蚀,那么就应该在彩钢板的储存过程中保证存放仓库的干燥和整洁性。而且要在安装和运输的过程中一定要避免彩钢板的碰撞问题。以防对彩色钢板的质量造成不好的影响。那么在进行屋面的彩色钢板分割时,要把彩钢板的表面及时的清理干干净净。必须按照要求中的方向和排列次序进行有效的安装施工。在此为了防止屋面彩钢板在工程实施之后出现漏雨漏水等问题,就应该增强墙体和屋面彩色钢板衔接位置的紧密性。在一般情况下,为了按照要求完成施工工程并且保证质量,应该注意下列几方面:包角板、水切以及彩色钢板等应该固定的非常牢固没有松动;墙体的彩板波纹线的垂直度等等。
3钢结构厂房工程施工质量的管理
3.1创建健全的施工质量的管理制度
为了使钢结构厂房的整体施工质量满足相关规范,所以就要依据钢结构厂房的实际的状况创造建设科学、健全的工程施工的质量管理制度,有效的制定比较合理,可以行的通的施工质量管理的目标与方案,增强对工程上所有参加施工人员的施工技术的培训和质量上思想意识的教育,在此同时要完善施工质量的考核与奖罚的制度。针对那些违背了施工规章制度的施工人员,要采用法律的手段和其经济的手段进行适度处置。从而降低工程施工期间技术人员盲目施工现象出现的概率,也使钢结构厂房施工作业在质量有所保障的情况下平稳运行。
3.2工程施工中的质量管理
钢结构厂房中工程施工质量管理工作涵盖的内容是多样的,例如对施工规程的相关工程作业程序、中间材质与成品间各项工作运行质量进行严格管理。具体是参照工程施工规划,结合技术要求与标准,对每一子工程运行质量进行管理,确保每一子工程施工质量满足工程建设需求。与此同时,也要保证相邻工序施工交接质量,只有在前一道施工作业满足工程标准的情况下方可进行下一道施工程序。上述质量管理措施的实施,是使每一道施工工序质量符合钢结构质量要求的有效办法,隐蔽施工工程最容易表现的钢结构的施工的质量问题。也是经常被忽略的。因此,在这一道工序结束后,必须组织有效的检验和收查。同时做好记录。在这一道工序的施工初期应确保施工检查工作开展的全面性,并办理签证进行备案。对参与钢结构厂房结构施工的技术人员进行培训,使他们对工程焊接、螺栓安装等技术标准与质量要求有整体行认识,并树立质量管理工作意识,从而使工程施工质量得到基础性保障。这样所有分部工程的质量才能保证,在此整个质量才能得到有效的保证。
3.3钢结构工程施工后的质量的管理
钢结构厂房施工末期缓解,工程施工单位工作的重点在于售后服务与质量管理方面上,对施工工程运营期间的质量进行密切监管。对于已经竣工的工程内部质量进行全面检验。派遣专业人员对对钢结构工程没有完工的作业项目状态进行检查,并明确为完成子工程数量,为后续施工计划的编制提供指导,与此同时也确保相关缺陷发现与处理的时效性,进一步优化钢结构厂房工程施工质量。
4结束语
综合全文论述的内容,对钢结构厂房施工质量管理的必要性与措施有更为全面的认识。工程质量管理人员在后续实践中也应该不断总结管理经验,应用高端管理手段,从工程准备阶段、材料进厂、工程施工进程以及竣工时段的质量进行严格管理。也要明确质量控制的关键点,从设计,工程的施工,以及工程的技术方面还有经验进行有效的管理,保证钢结构工程施工的科学合理规范性。
参考文献
[1]卢维勤.钢结构厂房安装施工方案优化技术分析[J].建筑安全,2015(04).
关键词:建筑;钢结构;厂房;消防设计
中图分类号: TU392.5;TU27 文献标识码: A 文章编号: 1673-1069(2017)01-53-2
0 引言
近年来,我国工业发展十分迅速,工业生产规模不断扩大,工业建筑逐渐增多,钢结构厂房的设计为工业建筑开辟了新的发展方向。钢结构厂房的优点在于施工操作简单、施工周期短,能够有效控制建筑成本,同时可以实现结构的大跨度设计,使得厂房造型更加美观。但是,钢结构材料的耐火性较差,并且在防火分区上具有一定难度,对厂房的火灾问题难以进行及时有效的应对,因此,加强钢结构建筑的防火设计成为工业厂房建筑的重点和难点问题,相关设计人员要充分结合钢结构厂房的特点,积极探索有效措施,提升钢结构厂房的消防能力,保障内部生产安全。
1 钢结构厂房简介
钢结构厂房是一种指以钢材为主要承重骨架的建筑。钢结构厂房采用单跨、多跨形式,有单层、多层、高层等结构。大多数钢结构厂房的屋面采用彩钢板,常见的彩钢板有单层彩钢板和夹芯彩钢板,夹芯彩钢板是在两层彩钢板之间以岩棉、聚苯乙烯等为芯材的彩钢板。钢结构厂房具有明显的优势:一是钢材料强度大,适合承重和跨度较大的构造;二是,钢结构施工较为简单,节省施工成本,缩短施工周期;三是钢结构体系符合绿色环保理念,具有较强的循环利用价值。
钢结构厂房虽然优点很多,符合现代化工厂的发展需求,但是其最大的缺点是耐火性差,火灾扑救比较困难,所以钢结构厂房火灾容易造成大面积蔓延。火灾中钢结构建筑构件会出现变色、弯曲变形、局部倒塌、大面积倒塌等现象,并且都遵循物理学的力学原理,即倒向失去支撑的方向,对工业生产造成严重的经济损失,同时威胁员工的生命财产安全[1]。因此,钢结构厂房要加强消防设计,提升整个建筑的防火能力,保障工房内的各项生产活动顺利进行。
2 钢结构厂房的分区防火设计
钢结构厂房在消防设计中设计防火分区,能够在火灾发生时,将火灾控制在一定范围内,组织火灾蔓延,减少经济损失,还能够保护人员安全,具有十分重要的意义。
2.1 防火墙构成的防火分区设计
防火墙的设置能够通过隔离控制阻止火势蔓延,在一般的民用建筑中获得了广泛应用,将其应用于钢结构厂房消防设计中,虽然有一定作用,但是弊端更为明显。钢结构厂房内部主要是生产机械设备、生产原料以及工业成品,这些物资的摆放严格按照相关的生产流程,方便流水线作业,因此各个工作区域之间具有密切的联系,防火墙的设置在一定程度上会造成生产线的中断,不利于工业产品的生产管理,因此,需要相关设计人员进行全面、综合的分析[2]。
2.2 防火卷帘的防火分区设计
通常而言,大部分民用建筑采用防火卷帘或防火门来实现防火分区的设计,但是在钢结构厂房消防设计中存在一定的不足。钢结构厂房具有跨度大的特点,采用防火卷帘设计,会增加安装成本,造成资源浪费,同时由于厂房空间较大,防火卷帘难以得到全面、有效的控制,容易产生卡槽等问题。例如,钢结构厂房中如果设置一个20米宽的防火卷帘,如果出现停电或操作失误问题,由于结构较大,人工难以实现控制,使得火灾得不到有效控制,对员工安全和企业财产造成威胁[2]。
2.3 自动喷水灭火的防火分区设计
自动喷水灭火设计主要是通过大量的水资源来浇灭火灾,需要建立专用消防水池。钢结构厂房一般空间设计较大,自动喷水灭火面临一定困难。在钢结构厂房整个车间的各个部位,都需要安装自动喷水灭火装置,扩大防火分区的面积,但是在实际的应用中还具有以下两点问题:一是自动喷灭火系统的相关设计规范规定高度超过8米的建筑不鼓励安装闭式喷头,但我国大部分钢结构厂房高度在8米以上;二是对于一些防火等级较高的建筑难以满足防火分区面积要求,例如丙类三级单层钢结构厂房面积为9000平方米时,自动喷水灭火装置防火分区最高面积为6000平方米,难以满足防火要求[3]。
2.4 独立水幕的防火区设计
在钢结构厂房消防设计中,独立水幕具有良好的应用空间。独立水幕消防设计的优点在于:与防火墙相比,不用隔离生产流水线,就能够实现防火墙的效果,同时摆脱了厂房跨度的约束,具有良好的隐蔽性,不影响正常的生产活动,并且在火灾发生时能够快速反应,实现钢结构厂房的防火分区工作。根据现场实际的应用情况分析,独立水幕还是存在一定缺陷:首先,独立水幕在防火过程中需要大量的水源储备,水池造价成本较高;其次,厂房局部发生火灾后,独立水幕进行作业,很可能使得周围的设备受到水流冲击,造成设备损坏,因此,在实际的消防设计中,还需要结合具体情况进行分析。
3 加强钢结构厂房消防设计的措施
3.1 对钢结构喷涂防火材料
在钢结构厂房消防设计中,对钢结构喷涂防火材料,能够起到良好的消防作用。我国目前钢结构防护涂料包括薄蛐汀⒑裢啃土街郑在火灾发生时,防火涂料吸热膨胀发泡,进而发挥隔热效果,表面钢结构受热变形,从而达到良好的防火保护作用,同时还能够起到一定的装饰作用[3]。钢结构还可以进行外包防火层处理,可以通过现浇成型和表面喷涂两种方法进行外包操作,其中现浇成型主要采用混凝土材料,可以用钢丝网或者钢筋来加强,提高外包层的强度,有效避免混凝土收缩造成的裂缝;表面喷涂法主要是对钢结构进行喷涂石灰水或者石膏砂,在喷涂过程中加入珍珠岩或者石棉,增加强度。
3.2 健全消防安全运行机制
钢结构厂项消防功能的关键还在后期的管理,相关企业要加强安全责任制度建设,让各个层级的部门签订安全责任书,明确各个部门的消防责任,并采取有效的奖惩机制,调动员工消防安全工作的积极性和创造性;构建自上而下的安全防火委员会,完善相关的领导部门和辅助部门,不断优化消防工作领导办法,贯彻落实“隐患险于明火,防范胜过救灾”管理理念,发挥领导部门的带头作用,协调好各个部门的消防安全检查工作;针对钢结构厂房内的重点部位,要安排经验丰富、素质过硬、操作熟练的消防人员,加强消防巡检工作,从而构建完备的消防管理组织体系,为企业的安全生产提供可靠保障。
3.3 加强消防安全宣传
预防性消防安全检查工作仅仅依靠消防人员的力量是不够的,还必须加强消防安全宣传,提高钢结构厂房内所有工作人员的消防安全意识。企业要以激发员工学习热情和工作积极性为根本宗旨,采用丰富灵活、实效性强的宣传形式,提高宣传效果,例如,定期在公告牌上张贴消防安全标语和注意事项,在企业的官网上不定期更新消防安全管理知识,还可以通过建立企业QQ群、微信群进行宣传教育,让消防人员交流工作经验,为其他部门人员提供指导。企业可以通过案例丰富消防安全宣传内容,通过组织全员经验交流会议,总结和分享本单位或其他单位的防火救灾事件,从中分析经验和教训,让员工切实体会到消防安全检查工作的重要性。
3.4 加大监督检查力度
钢结构厂房还需要提高预防性消防安全检查水平,及时消除安全隐患,避免火灾事故的发生。首先,坚持“四个结合”,即重点抽查与平时检查相结合、指导性检查与监督性检查相结合、常规性检查与季节性检查相结合、综合治理与专项治理相结合,针对重点消防部位和关键时期提高预防性安全检查力度,提高钢结构厂房的防范和控制火灾的综合能力;其次,坚持“三个参与”,企业要积极主动的参与消防产品的资质审核和质量检测、厂房改造和扩建工程项目审核、重大项目消防安全设计预审等工作中,并加强咨询,提供指导,有效避免和控制先天性火灾隐患。
4 结束语
总而言之,钢结构厂房的消防设计指一项系统而复杂的工作,需要相关单位结合生产企业的实际情况以及厂房的规划需求,进行科学、合理的设计,生产企业也要积极配合做好消防安全管理工作,从而保障钢结构厂房的消防性能。
参 考 文 献
[1] 孙红梅.轻钢结构厂房消防设计探讨[J].现代经济信息,2015(24):290+292.
关键词:厂房工程;钢结构;大跨度;施工要点;研究分析
钢结构厂房是在工业发展推动下,为了满足现代生产以及生活的需求,提高厂房结构的抗震性以及防噪音性能、环保性 隔热保暖性能等各种性能特征,在工业厂房建筑中推广应用并迅速发展的一种结构形式,钢结构厂房在施工建设中不仅速度比较快、建筑形式灵活,具有较高的抗震与环保性能,并且在实际工业厂房施工建设中非常受欢迎。尤其是近年来,随着我国建筑行业的不断发展进步,钢结构形式在建筑施工与工业厂房中的应用也越来越广泛,对于我国社会经济的发展增长以及人们生活水平的提高改善等,都有着积极的作用和意义。
1 工业厂房的施工建设特征分析
对于工业厂房的施工建设特征总结与分析,需要从建筑形式以及结构、设计等方面进行分别概括,在此基础上再对于工业厂房的综合特征进行总结分析。
首先,从建筑形式上来讲,工业厂房的施工建设要求有较大的空间构成,这主要与工业厂房的作用用途有很大的关联。在工业生产中,工业厂房主要是进行冶金以及机械等车间型式之一,为工业车间为了满足工业生产的需求,通常对于空间的要求都比较大,因此,进行工业厂房的施工建设中,为了满足不同工业生产类型的需求,通常需要进行较大空间设计与建设构成。如下图1所示,为某工业厂房的建筑剖面示意图。
其次,从结构形式上来讲,工业厂房在施工建设中,对于厂房结构构件的承载能力要求都比较高,这主要是由于工业厂房在实际生产应用中,由于一些生产或者是存放设备与产品的外形尺寸比较大并且比较比较重,因此,施加于工业厂房结构中的荷载作用也就比较大,这就需要工业厂房建筑在施工建设中,结构构件需要具有较大的承载力,以满足对于生产以及存放产品的承载需求。此外,结合工业厂房在实际应用中的作用特征,进行工业厂房建筑结构的施工建设中,还需要有较大的跨度与高度,以满足外形尺寸比较大和重型工业产品与设备的存放生产等。最后,工业厂房在实际生产应用中,还会经常遇到吊车以及动力机械设备等施加于厂房结构的荷载作用,以及这些机械设备在工业厂房中的生产应用等,这也强调了工业厂房在结构上不仅需要较大的承载力,并且厂房跨度与高度也需要满足相关的生产应用需求。如下图2所示,为工业厂房的单跨桁架示意图。
最后,在进行工业厂房建筑的施工设计中,通常情况下,对于工业厂房的定型设计往往会采用构配件标准化、系列化以及通用化、生产工厂化和便于机械化施工的建造方式,进行施工设计与建设实施。
总之,结合上述对于工业厂房建筑形式与结构、设计方面的特征论述可以看出,工业厂房工程主要具有跨度大以及厂房高度比较高、承受的荷载作用比较大等实际特征,而根据这一实际特征,就需要在工业厂房施工设计中,对于结构构件的内力以及截面尺寸等设计比较大,进而工业厂房施工建设中对于结构材料的耗费使用也就相对比较多。最后,工业厂房的结构设计中,柱是进行屋面荷载以及墙体荷载、吊车荷载、地震作用等荷载作用承受实现的主要构件,同时工业厂房的结构基础受力比较大,因此对于地质勘查的要求也比较高。
2 钢结构工业厂房优势分析
结合钢结构工业厂房在实际中的建设应用情况,与其他结构形式的厂房工程相比,首先,钢结构厂房的自重比较轻,并且结构的柔性以及抗震性能也都比较好;其次,钢结构工业厂房在建设施工中安装比较方便,并且施工工期也比较短;最后,对于钢结构厂房来讲,其结构设计与施工建设中所应用的轻钢结构其实也是一种绿色环保结构,本身具有较高的利用价值。而且在实际施工建设中,由于工业厂房的作用限制,使得厂房跨度比较大,并且在厂房中运行的起重吊车的吨位比较高,再加上工业厂房的施工场地往往比较小,并且施工工期比较短,因此,实际施工建设与设计中,多选择门式钢架结构进行施工建设与应用。总之,与其他结构形式相比,钢结构厂房不仅结构性能比较好,并且施工建设也比较简单和方便,同时还具有较大环保价值与作用意义,具有较为突出的施工建设应用优势。
3 大跨度钢结构工业厂房的施工要点分析
结合钢结构工业厂房施工建设的主要流程与环节,钢结构工业厂房的结构装配对于厂房工程的施工建设安全与质量可靠性有着直接的作用和影响,因此,钢结构装配是工业厂房施工建设中的一个重要环节,在实际施工建设中应注意从以下几个方面进行质量控制与管理,并把握好相关的施工要点,以保证工业厂房施工建设的顺利与安全可靠。
3.1 钢结构焊接前后的要点分析。通常情况下,进行钢结构焊接施工中首先要注意对于钢结构材料和焊接材料之间的一致性进行考虑,同时注意保证焊缝外的清洁度,并选择合适的参数进行焊接施工,以保证所焊接钢架结构能够满足工程力学性能。其次,钢结构焊接完成后,通常需要进行一些机械加工方式,但是由于钢结构零件的技术并不高,因此可以使用装焊接胎夹具,以合适的装配基准和装配工艺进行机械加工。此外,在钢结构焊接中,为了保证钢结构具有良好的力学性能,同时能够符合相关的尺寸要求,进行钢结构装配施工中,将装焊加工零件的操作作为最后一道工序进行完成实现,以避免钢结构变形发生。
3.2 钢结构装配工艺尺寸选择与施工要点。进行钢结构装配施工中,应注意选择合理装配尺寸,以满足钢结构的工序尺寸能够满足生产需求,同时保证钢结构装配中的累积误差能够实现最小化。其次,进行钢结构装配中,还应注意结合工业设计要求,进行定量公差尺寸安排,在进行多个零件组装时,组装完成的构件尺寸需满足相关规定的尺寸要求。
其次,进行钢结构装配施工中,结合工业厂房的钢结构屋架形式,放样时应注意进行一定的收缩量预留,放样连接板则需要通过电焊定位放置在平台,型钢定位通过挡铁进行完成和实现。在进行第二个屋架架设施工中,将第一拼装屋架底模作为基准进行固定完成,然后进行屋架的装配焊接。焊接时注意保证焊接处的干净度,注意焊接操作规范。
4 结语
总之,随着建筑行业发展,大跨度钢结构在建筑施工中的应用将越来越广泛,进行大跨度钢结构施工要点分析,有利于保证大跨度钢结构施工质量,促进在建筑施工中的应用和发展。
参考文献
关键词:钢结构 厂房设计 技术要求
中图分类号:TU391文献标识码: A 文章编号:
随着市场经济的不断发展以及我国综合国力的提升,国内的大型钢结构厂房的需求量不断增加,钢结构厂房在企业扩大生产经营规模中得到广泛的应用,当前需要加强对钢结构厂房设计的经验进行总结,不断创新技术。
一、工程简介
某大型有色矿山生产用房主要从事铜钼矿石选矿生产使用,为扩大生产规模决定兴建面积35000平方米的钢结构厂房,该工程于2012年4月完工,主要的钢结构设计平面图如下。该钢结构体系采用彩钢夹芯板等新型的墙体材料进行维护,突出了时代感。
二、厂房设计技术要点研究
该厂房工程的负荷量大,能否达到厂房使用的要求就必须重视钢结构的设计,主要设计要点如下:
(一)厂房结构设计
一是加强处理了厂房的纵向伸缩缝问题,其纵向270m的设计于厂房的规范要求符合,设计时因为考虑了钢结构产钢的荷载较大以及跨度交款,根据《钢结构设计规范》(GB50017-2003)对厂房的多项参数进行控制和取用,在这一范围内,又必须以《钢结构设计规范》(GB50017-2003)为依据减少钢材的用量,即在厂房的98.4m处位置设缝,注意将缝分开,如此能降低工程造价,减少工程设计难度。
二是在进行结构布置时,无论是哪种类型钢结构厂房,一定要重视纵向支撑体系以及钢架体系的设计,构建稳定的钢结构,一定要选取合理科学的布置信形势以及厂房支撑形式,在可靠安全的基础上设计使用功能,延长厂房使用寿命。
三是在对钢结构的加工质量进行设计控制时,须重视钢结构原材料从采购开始一直到成品出厂的把关,尤其重视厂房结构转换梁的构件以及“十字形”截面柱的尺寸精度。
(二)厂房支撑体系设计
作为钢结构厂房设计的关键部分,钢结构厂房支撑体系主要是支撑厂房的各个平面框架,构成较为稳定的厂房钢结构系统,兼有承担传递地震力、风荷载以及温度应力等,支撑体系还要提供一个稳定安全的支撑力,确保钢结构系统的稳定。该厂房支撑体系还要在承担100吨的纵向荷载力。在厂房的柱顶、屋梁以及各个梁祝的外侧设计刚性系杆,在屋面以及有支撑的柱间设计系杆,另外设计支撑体系时,利用均衡布置法,沿钢结构厂房纵向屋檐处,从水平位置设计三道支撑,横面上的柱间以及屋面设计支撑,这样建立起“三横四纵”支撑系统,再通过系杆、支撑以及钢架形成稳定体系。
(三)厂房屋面设计以及屋面支撑系统的设计
该工业厂房的支撑系统主要是以厂房的高度、跨度、屋面的结构、所在区域的地震设防度以及柱间布置为依据。该厂房在内无檩、有檩屋盖体系都会设置垂直方向的支撑,无檩厂房含屋架焊接,有上弦支撑功能,钢结构厂房的屋面须在天窗架以及屋架设计横向支撑,一般屋架间距高于13m的厂房或者含有较大的振动设备的厂房则必须设置纵向的水平支撑。
大型钢架结构的屋面防水、排水设计也是厂房屋面设计的重点。从《屋面工程技术规范》规定来看,厂房的屋面坡度最低为5%,该厂房处于冬天积雪较多区域,坡度设计适当进行了增加。通常单坡厂房屋面长度由该厂房所在地的降雨水头高度情况以及最大温差决定,从厂房设计的经验来看,一般屋面的坡度长度应保持在70m范围内。市场上的钢结构厂房屋面存在2中做法,一是设计为刚性屋面,即该工业厂房使用的压型钢板内含保温绵,另外一个是柔性屋面,即保温层、钢板内板以及防水层组成的屋面。
(四)构件吊装工艺设计
大型钢结构厂房的结构构件含屋架、支撑、檩条、梁柱、墙架以及天窗架等等,不同构件尺寸、形式安装标高各有不同,为保证经济合理,须应用不同的吊装方法以及起重机械。
该厂房在吊装厂房钢柱时,由于占地面积大,设计时使用的是塔式以及自行式起重机安装钢柱,吊装方法为滑行吊装法以及旋转式吊装法。一般吊装重型钢柱则采用双机抬吊法。在起吊钢柱时双机共同吊起钢柱,达到一定的离地高度之后停止,接着主吊机单独吊起钢柱,当竖直吊起钢柱时,拆掉另一台机器的钢丝绳,主机继续吊起钢柱达到指定位置,对钢柱的垂直度进行校正,保证偏差在20mm范围内。校正钢柱、固定钢柱过程中,须对钢柱的垂直偏差程度进行检查,一旦超出指定范围,用千斤顶校正。
在设计大型钢结构厂房时,如果有起重较重的吊车要求,在进行厂房设计时必须重视吊车荷载对厂房结构的影响,保证钢结构的稳定安全,海牙控制钢梁降低造价,如该厂房吊车荷载中的柱顶位移必须符合规范内容,在这一条件下,灵活控制缀条等构件的细长比。
三、结语
我国应用大型钢结构厂房时间较短,还须加强设计经验和技巧。钢结构的设计在厂房总体设计中非常关键,需要坚持实用性、经济型原则下,根据厂房所在地的气候以及客观条件下,因地制宜完成建筑结构的设计。
参考文献:
[1] 谷民. 冶金工业钢结构重防腐涂料的施工质量控制[J].山东冶金,2009:124-126;
关键词 : 动车运用所钢结构厂房质量控制注意事项施工安全
Abstract: this paper introduces the move by gen car steel structure plant construction, put forward based reiteration steel structure, column, beam of assembly, roof installation and quality control precautions, through the related theoretical calculation confirmed this project steel structure construction technology of rationality, summarizes the construction process of the steel structure workshop, and puts forward the corresponding technical measures, for the following the baptism of related projects do provide the basis.
Keywords: move the car by steel structure plant quality control note construction safety
中图分类号:O213.1 文献标识码:A 文章编号:
1工程概况
1.1工程简介
本工程(动车运用所)位于杭州市艮山门站到达场内,沪杭上下行线之间,面积为13747 m2,施工作业全部集中在沪杭线与到达场中间的狭窄空间内,上有铁路高压接触网,下有纵横交错的各种管线,距离股道最近仅有1米,车辆密度大,每隔四五分钟就有一趟列车通过,再加上材料、机械设备等没有汽车进出通道,其施工环境之恶劣,被称为全国11个动车运用所之最,工期最为紧迫、安全危险大,施工难度大。
1.2设计标准
动车运用所钢结构厂房采用单跨双坡门式刚架结构,厂房跨度32m,长度441m,柱距9m,檐高7.5m,屋面坡度1/10。刚架由等截面的梁、柱组成,柱脚采用铰接。材料采用Q235钢材。屋顶和内墙采用75mm厚EPS夹芯板,外墙采用0.6mm厚镀锌彩板,檩条采用高强度镀锌冷弯薄壁卷边Z形钢檩条。
自然条件:基本风压:W0=0.5KN/m2,基本雪压0.3 KN/m2,地面粗糙度B类。
2施工流程
2.1 施工流程
图1施工流程图
3施工方案
3.1施工准备
3.1.1 技术准备
组织所有参建技术人员做好图纸会审,对提出的问题经讨论报业主单位、设计单位,经设计交底答疑明确后再确定施工方案组织施工。
3.1.2 机具准备
按照施工方案要求的设备进行采购,经报批后投入使用。
3.1.3 构件进场、验收及堆放
(1)进场前,组织有经验的材料员对供应商进行考察,以招标形式确定合格供应商。
进场后,严格检查金属墙面板材,屋面所使用的钢柱、钢梁、钢支撑、型钢和辅助材料、
密封材料应有产品合格证和性能检测报告,材料的品种、规格、性能等应符合国家现行标准和设计要求。
(2)材料进场后应进行外观质量检查,不合格的材料不得使用。
(3)金属板进场后按照《建设施工质量验收及评定规程》DL/T5210.1-2005 表5.11.21第1 部分:土建工程有关内容应进行外形尺寸和外观质量检查。
(4)彩色压型板在装车、卸车时都要轻拿轻放,严禁运输或搬运时单头在地上拖拉;钢丝绳绑扎点必须采用角钢或橡胶衬垫护角加以保护。
(5)彩色压型板应堆放在平整、坚实、排水畅通的场地上。分层堆放,堆放高度不大于1.5m
并应铺垫木条,垫木间距不大于1.5m。室外堆放应用帆布遮盖。
3.2复测
3.2.1基础复测
用水平仪对基础杯顶标高进行复测,取最高点数据,并做好记录。
用经纬仪对基础轴线进行复测,在每个基础轴线做好中线标识,并用红漆标识。
3.2.2 基础顶面的支承面、地脚螺栓位置质量标准
(1)支承面的标高偏差:≤ ±3.0mm;
(2)支承面的水平度偏差:≤ L/1000mm;
(3)螺栓中心偏移:≤ 5.0mm。
3.2.3 柱脚验算
柱脚节点见下图:
图2 柱脚节点图
(1) 基础混凝土
基础混凝土抗压承载力fc=12N/mm²,采用4×M20锚栓
柱脚内力计算:底板反力f=120.78×103÷650×350=0.77N/mm²
底板厚度计算:按一边支承计算
M=1/2fc²=0.55×0.77×175²=11790.6N.mm
T==18.6mm
因此采用 T =20mm
3.3 框架柱、梁的排杆、组装
(1)根据图纸轴线和厂家构件安装说明,绘制构件平面排杆图。
(2)构件组装场地应平整、坚实,按照“构件平面排杆图”进行一次就近堆放,减少场内二次倒运。
(3)排杆时应将构件垫平、排直,每段钢柱应保证不少于两个支点垫实。
(4)框架柱组装时用枕木将其垫平、排直,每段钢柱两端保证两根枕木垫实,且每根钢柱组装的枕木应保证在同一水平面上,同时应检查并处理法兰接触面上的锌瘤或其他影响法兰面接触的附着物。组装后,对其柱垂直高、柱长、柱的弯曲矢高进行测量并记录。
(5)框架梁组装时按照设计起拱值进行起拱。在初装时,必须在事先搭好的组装场地内进行,且要有专门组装平台用靠模将梁端安装孔进行固定,梁紧固后再拆除靠模,对组装后的钢梁应进行孔距几何尺寸核对。
(6)螺栓安装方向应一致,钢柱法兰由下向上穿;下平面的节点板上螺栓应由下向上穿;侧面的节点板上螺栓应由里向外穿;用普通套筒扳手拧紧螺栓,其松紧程度应大致相同。
3.4钢柱、钢梁、钢支撑的吊装
(1)按照设计要求浇筑好钢柱基础,保证设计要求的水平度。
(2)根据场地条件宜采用旋转法或滑移法吊装,选择合理吊点、吊具,进行强度和稳定性验算,吊装前根据构件重量、场地情况、吊机的机械性能选用合适吊机。
(3)先吊立同一轴线的横梁或钢柱,而后安装其之间的斜支撑,再依次吊立相邻轴线的横梁或钢柱,安装其之间的斜撑,使其形成一个完整的钢性体。
(4)所有横梁应连续安装,在钢柱调整结束以后,如果横梁也能顺利就位,则应立即紧固和锁紧安装螺栓。
3.5钢柱、钢梁的调整、校正及位移验算
由班组测量工对钢柱、钢梁进行观测并校正,根据基础轴线对基础进行调整,用两台经纬仪同时在相互垂直的两个面上进行立体检测校正,为保证精度,校正工作安排在早晚进行,以避免阳光影响。
3.5.1位移验算
3.5.1.1 屋面风荷载位移验算
图3 屋面风荷载位移
3.5.1.2梁梁节点验算
梁梁节点形式见下图
图4梁梁节点图
连接处选用如下组合内力值:
M=246.78KN・M,N=-57.82KN(使螺栓受压),Q=5.79KN
采用端板厚t=26mm
端部腹板设置加劲肋,以增强腹板强度。
3.5.1.3梁柱节点验算
梁柱节点形式见下图:
图6梁柱节点图
连接处选用如下组合内力值:
M=-335.3KN・M,N=-64.30KN(使螺栓受压),Q=115.40KN
3.6屋面彩板安装及验算
(1)屋面檩条安装要求:安装屋面板的檩条骨架必须平直、无弯曲,安装前应检查校正,符合规范要求后方能安装压型钢板。
(2)金属板材的吊装应用专用吊具吊装,不得损伤压型钢板。
(3)安装前,应在屋面上架设临时水平通道,水平通道设置应牢固可靠,并便于金属板材的安装。
(4)金属板材安装前,应设置控制线,根据板型和设计配板图进行铺设。
4结束语
本文通过介绍钢结构厂房钢构件的吊装、定位,对主要节点的验算,总结了关键点的施工安全与质量控制要点,为以后类似钢结构的施工提供依据。
参考文献:
[1]《钢结构荷载规范》GB50017-2003
[2]《钢结构施工质量验收规范》GB50205-2001
关键词:钢结构设计 结构构造
中图分类号:S611文献标识码:A 文章编号:
1 钢结构概述
随着社会经济的发展,钢结构厂房在我国建筑行业中也随之迅速的发展,在钢筋混凝土建筑之后,钢结构厂房是最具革命性的建筑新发展和新应用之一。与传统的钢筋混凝土结构相比,钢结构的优点主要表现在以下几方面:一、钢结构的强度大相同跨度的厂房钢结构的材质更轻,从而减轻结构的自重。二、钢结构开间和跨度可以做的更大,内部分割更灵活。三、因为钢结构的自重轻(部分楼面采用钢格栅、屋面墙面可以采用夹芯彩钢板),地震作用力比混凝土结构要小,从而也减小了基础设计的内力,降低基础造价。四、钢结构材料的延性好,地震作用下能吸收更多的地震能量,地震来临的时候有相对较多的时间逃生。五、钢结构施工速度快,对于一些资金紧张(比如建设需要大量的银行贷款,或者急需早日投产的项目)的企业来说,这些往往是决定性的因素。
2 钢结构设计
2.1 收集资料
钢结构设计过程的前期资料准备工作首先就是要收集环境资料,包括:使用年限内的基本风速、风压和雪压;当地的土壤类别;大气中是否含腐蚀性成分;当地地震基本烈度及建筑物抗震设防分类标准和设计基本地震加速度值等等。其次,必须收集规范和标准,目前我国现时实行的主要设计规范是《钢结构设计规范》GB50017-2003。再次,要了解结构设计的习惯做法,例如:坡口焊与刨平顶紧的使用,插入式柱脚和锚栓式柱脚的使用,建筑墙体采用开敞还是封闭等。
2.2 确定结构体系、柱网
钢结构体系主要由横向结构系统和纵向结构系统组成。横向系统的具体情况根据工艺要求、厂房刚度要求、结构受力情况、材料选用情况等确定。纵向系统一般由柱及其支撑、托架、吊车梁及制动梁或桁架、墙梁等组成。
柱网的确定一般依据工艺要求、经济柱距及跨度、建筑美观等方面。造价主要包括基础费用,钢材用量、制作安装难度及进度等。跨度的确定一般根据工艺的要求。厂房的划分由起重量Q确定,当Q≤20t为轻型厂房;当30t≤Q≤75t为中型厂房;当100t≤Q≤250t为重型厂房;当Q>250t为特重型厂房。根据多年设计经验总结,经济柱距为:重型厂房地基差时宜采用24m,中型厂房地基差时采用18m、15m,轻型厂房采用12m;地基较好时厂房一般宜采用12m、18m柱距。经济柱距的确定还应考虑吊车轨面标高等因素。
2.3 设计荷载及荷载效应的计算
结构设计应考虑的荷载包括:风载,地震荷载,活荷载,吊车荷载。按承载能力极限状态设计钢结构时,应考虑荷载组合。荷载的标准值、荷载分项系数、荷载组合值系数、动力荷载的动力系数等应采用现行的国家标准《建筑结构荷载规范》GB50009中的规定。结构重要性系数γ0应采用现行国家标准《建筑结构可靠度设计统一标准》GB50068中的规定。
根据《钢结构设计规范》GB50017中的规定,说明如何计算吊车荷载:作用于每个轮压处的水平力标准值:Hk=αPkmax;Pkmax:吊车最大轮压标准值;α:系数,一般软钩吊车α=0.1,抓斗或磁盘吊车α=0.15,硬钩吊车α=0.2。
2.4 结构构造
钢结构的主材是根据不同钢型号的物理性能确定的,如:屈服强度和抗拉强度。高强螺栓是根据屈服强度、抗拉强度、承剪切能力、抗滑移能力和扭矩值来确定的。
3 钢结构厂房设计中应注意的问题
3.1 钢结构的腐蚀及防腐
造成钢结构腐蚀的原因很多。首先是环境因素,钢结构长期暴露在相对湿度比较大的环境中,就会产生腐蚀现象,而且环境中的酸、盐等化学物质也会使钢结构的腐蚀加速;其次是由于设计的不合理,例如:钢架和墙体之间应该保留足够的空间,便于维护;还有施工时控制不良,主要是由于涂料质量控制及施工过程涂膜厚度的检查不严格造成腐蚀问题出现。
钢结构的腐蚀生锈降低钢结构的强度和承载能力,减少钢结构的使用寿命,一旦由于腐蚀造成钢结构变形、断裂、垮塌就会造成难以挽回的损失,并且钢结构腐蚀影响建筑物的美观。因此,当务之急是做好防腐工作。选择防腐涂料要考虑涂料的防腐年限、保光保色性、是否便于维修等。防腐蚀年限小于5年为短期防腐蚀、5年至15年为中等防腐蚀、大于15年为长效防腐蚀。室外钢结构宜采用环氧富锌底漆两度、环氧云铁中间漆两度、聚氨酯面漆两度,总漆膜厚度不小于150μm的长效防腐涂料。室内钢结构宜采用铁红醇酸底漆一度、云铁醇酸防锈漆一度、醇酸面漆两度,总漆膜厚度160μm。
3.2 钢材及连接材料的选择
钢结构既承受静力荷载又承受动力荷载,必须根据其所受的荷载情况选用适当的钢材,直接承受动力荷载的钢材应具有较高的质量,需要验算疲劳的钢材对综合性能要求更高。承重结构的钢材根据规范宜采用Q345钢、Q390钢和Q420钢。承重结构采用的钢材应保证在抗拉强度、伸长率、屈服强度含量等方面必须符合规定,。对受拉和受弯的钢材应选用较高质量的,防止钢材产生断裂。焊接结构钢材的质量要求应高于同样情况的非焊接结构钢材,应保证含碳、硫、磷的量符合规定。钢中硫含量过高会造成钢材的热脆现象,而磷含量过高会造成钢材的冷脆现象,对经常处于或可能处于较低温度下工作的钢结构,尤其是焊接结构,应选用化学成分和力学性能质量较好的钢材。钢材质量等级:Q345钢、Q390钢和Q420钢可分有A、B、C、D、E五级。下表描述了焊接结构和非焊接结构在不同的工作温度下所使用的不同的钢材质量等级。
如表1所示。
表1
3.3 钢材焊接裂缝
焊缝裂纹出现的原因:(1)厂家的焊接质量较差,同时运输过程中的振动使原始的裂缝加大甚至开裂。为了保证安全,质检人员应该重视这些焊缝、加强对焊缝的检验力度,保持大板梁等长度较大钢结构在吊装运输过程中受力均匀、不发生大的变形,以避免裂缝的出现。(2)焊接时焊剂焊条潮湿、焊接坡口没有清理,在气体保护焊时,有油污、气体保护不当进入空气,导致气孔的产生,可能引起裂缝。因此在焊接前,要将焊接部位彻底清理干净,在钢结构制作过程中要按照焊接相关规程对钢材进行保管存放,对于存在气孔的部位要引起高度的注意,防止焊接裂缝产生。
4 结语
关键词:轻型钢结构;门式刚架;厂房结构设计;支撑构架;
中图分类号:TU391 文献标识码:A 文章编号:
门式刚架轻型钢结构采用的是轻型屋面,这种结构的屋面的荷载较小,减少了梁柱等构件的基本尺寸和截面,同时轻型钢结构因自身重量较轻、材质均匀、用料节省、工业化程度高和制作安装方便简单等诸多优点,使门式刚架轻型钢结构的厂房在现实厂房建造中得到了广泛的应用。本文就对门式刚架轻型钢架构的设计进行简要分析。
轻型门式刚架的结构体系。
门式刚架一般情况下考虑为平面结构,由檩条和墙梁等作为横向受力支撑的刚架结构体系。在结构中檩条不但是承受竖向和水平荷载的构件,同时也担任了刚架之间连接的作用。厂房的纵向水平力由支撑体系承受,其余位置每隔40cm左右的距离设置一道横向支撑,以确保整个房屋形成空间稳定性。
二、轻型门式刚架的结构设计。
2.1温度区段的长度。
当门式刚架轻型钢结构的屋面和外墙都采用压型钢板,其温度区段长度可适当的放宽。一般轻型门式刚架的横向温度区段长度不要超过150m,纵向不要超过300m。需要设置伸缩缝时,应设置双柱,或者在搭接檩条的螺栓连接处采用长圆孔,并使该处的屋面板在构造上允许胀缩。
2.2结构的构件分布。
在多跨刚架的局部抽掉边柱或中间柱处,可布置托架或托架梁。檩条的布置应考虑采光带、天窗、通风屋脊、屋面材料等因素的影响。屋面的荷载跟压型钢板的厚度、板型和檩条间的距离都有关系,要根据实际计算确定。山墙处可设置由抗风柱、斜梁和墙梁以及其支撑组成的山墙墙架,或者直接采用门式刚架。
2.3墙架的布置。
轻型门式刚架结构的侧墙,在采用压型钢板作护面时,墙梁应设置在刚架柱的外侧。它的间距随墙板的厚度和板型而定。
2.4支撑分布。
轻型门式刚架结构需要采用各种可靠的支撑结构来加强整体的稳定性。应在横梁顶面设置横向水平支撑,在刚架柱之间设置支撑,房屋比较高时,柱间支撑应该分层设置。
轻型钢门式刚架的结构设计。
3.1轻型钢门式刚架的主要形式。
轻型钢门式刚架的形式主要有:单脊单坡、单脊双坡多跨与多脊多坡等。门式刚架的横梁一般多是变截面,而刚架柱是根据建筑物不同的高度、跨度和荷载的大小与种类等诸多因素来确定是采用变截面或是等截面。刚架柱脚普遍下设计成铰接,既降低对基础的要求,又减少了厂房的基础造价。刚架的构件一般采用热轧H型钢或实腹焊接工字型截面。根据结构内力的情况而选择相应的截面,使材料的作用能得到充分发挥。
3.2门式刚架轻型钢结构的受力分析和构件设计。
3.21结构的受力分析。
在对屋面荷载的计算时,应设想屋面的活载是满布的。要是荷载量取值过大的话,虽然说安全度高,但是用钢量会很大,严重造成浪费。所以,荷载效应组合应符合以下几点原则:
1〉、当屋面均匀荷载与雪荷载不同时,取最大值。
2〉、当雪负荷与积灰负荷值差别较大时,应取最大值。
3〉、吊车的组合、安装要负荷国家《建筑结构荷载规范》的标准。
4〉、检修或施工荷载等集中荷载不同时,考虑最大值。
5〉、地震荷载不与风荷载同时考虑。
3.22构件的设计。
1〉、横梁与柱端弯距,近似估计,当横梁和柱端为变截面时,要借用计算机进行准确计算。
2〉、梁的平面外计算长度分上翼缘和下翼缘两种不同情况。
3〉、隅撑的设计构造计算。
N=(A∕60ncosθ)
在公式中:A:横梁受压翼缘的截面面积。
:横梁所采用钢材的硬度设计值。
:横梁所采用钢材的屈服强度。
n—隅撑的数量。
4〉、柱脚的设计。要严格按照《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》规定,柱的计算长度可以乘以以下系数:柱脚与基础铰接时0.8,柱脚与基础刚接1.2.柱脚底板与基础顶面预留50mm间隙。等刚架柱稳定后再用无收缩细石混凝土浇注。
3.23隅条、墙梁、拉条的设计。
轻型钢门式刚架结构厂房中的隅条和墙梁一般情况下多采用空腹式带卷边C型和Z型冷弯薄壁型钢。在对隅条、墙梁与拉条的设计时主要注意以下几点:
①计算风荷载标准值时应按照《门式刚架轻型房屋钢结构技术教程》的规定来计算。尽量避免采用双层拉条,以造成施工不便。
②在风吸力作用下隅条的稳定性应采用《冷弯薄壁型钢结构设计规范》或《钢结构设计规范》中公式进行计算。
结构的支撑设计。
4.1屋盖的设计。
屋盖的支撑构件材料最好选用宜用型钢,现在普遍采用的是圆钢,一些地震区应根据当地的地震级别分别选用适合当地环境的钢材。
4.2柱间的设计。
与屋盖支撑一样,构件材料普遍多采用圆钢,由于柱间支撑是抗震中的主要受力构件,它不仅要经过抗震检验才确定其构件截面,而且还要满足钢材的长细比例。
吊车梁的设计。
《轻型门式刚架房屋结构技术规程》明确规定,轻型钢厂房只可以安装轻、中等桥式吊车,最大载重量不能超过20吨。在满足吊车工作强度的情况下,可适当加强吊车梁翼缘宽度,以确保其安全性与稳定性。如果不设吊车等制动机械的可以减少建造的工程量,减少厂房的造价。主要要注意的是如果吊车的负载量过大,会造成结构的受力不均匀,容易产生局部结构变形塌陷的现象。
轻型钢门式刚架厂房设计中的问题
6.1厂房投资和质量的关系
一直以来,我们都是以工程的投资量来评断一个工程的质量,一般认为是 投资量跟工程质量是成正比的。其实不然,在现在新形势下,追求效率才是首要目标,以最少的投资获取最大利益。随着科技的发展,一些新的技术和材料的出现,加快了工程的建造,使其提前投入生产,提前收获效益。门式刚架轻型钢结构的厂房建造就是个例子,这种结构的厂房不仅投资量小,而且建造快,质量与传统厂房相比要高很多。
6.2厂房的结构选型
6.21传统厂房的屋面和墙壁都是采用钢筋混凝土,屋面很重,这种结构建造比较传统不仅施工周期长,而且建筑物的外观不太美观,所以这种结构的厂房已慢慢被淘汰。
6.22格构式钢框架和门式刚架轻型钢结构的方案基本上是相同的,其特点是用格构式构件代替了实腹构件。建筑物也很美观,但因其构件的制造时间比较花费时间,工作量大,施工周期较长。
6.23柱——网架架构是和门式刚架结构相对竞争的一种结构,它的特点是屋盖采用钢网架,上面设有双层保温钢板。和门式刚架相比造价也不高,施工周期也不长,但这种结构大多适用一些高度比较大建筑。
6.24门式刚架轻型钢结构的优点是:造价比较低;机构比较轻盈;施工周期短;外部和内部外观较为美观。但这种结构的缺点是:刚度有点差,一些高寒地带常年积雪比较多的地区请慎重考虑。
厂房的结构对厂房后期建成后的应用质量很重要,所以厂房建造的结构选型工作至关重要。既要经济适用,又要造型美观,所以设计者在设计前应多增加在方面的认识,在节省资金的同时建造出美观实用的厂房。
总结:
在进行轻型门式钢架结构的厂房设计时,不仅要求设计人员具备专业的设计知识,而且要有清晰地思路,从大局着想,从细节入手,把设计做的更合理。
参考文献:
[1]李志勇、戴建琪.探讨在厂房中门式刚架轻型钢结构的设计思路[B].四川建材,2009,08(06):152—153.
[2]邱孝郎.轻型钢结构门式刚架厂房结构设计探讨[A].中国高新技术企业,2011,10(02):02—03.
[3]周百灵、赵玉洁、丁光.河北迎新玻璃集团太阳能薄膜电池厂房设计[J].工业建筑,2011,23(02):11—13.
关键词:工业建筑钢结构设计步骤问题
中图分类号:TU391 文献标识码: A 文章编号:
钢结构作为建筑结构型式之一, 因其具有材料的强度高、塑性和韧性好、材质均匀比较符合力学计算的假定、制造简便施工周期短、重量轻等优点, 在下列领域得到了广泛使用。大型体育馆、机场和车站候车室屋架等大跨度结构, 重型工业厂房, 受动力荷载( 如地震) 影响的结构, 高耸结构和高层结构( 高压输电线路的塔架和电视塔、通讯塔、气象塔等) , 容器和其它构筑物( 油罐、气罐、高炉等) , 轻型钢结构。近年来, 随着材料制造和结构加工水平的不断改进, 以及计算机在结构设计中的应用, 钢结构出现了许多新的结构型式。如网架结构以其受力合理、施工技术简单、适应性强、工厂化制作、施工速度快等特点正逐步取代悬索结构。预应力钢结构的出现, 大大减少了结构耗钢量, 也使高强钢材得到了充分利用。另外国外出现的簿钢板的组合件代替传统的型钢及组合件作为钢结构的受力构件, 大大减轻了构件重量和耗钢量。
一、钢结构设计步骤
1、判断结构是否适合用钢结构
钢结构现在运用广泛: 用于高层、大跨度、体型复杂、荷载或吊车起重量大重型厂房、大小车间等。要求能活动或经常装拆的结构,其使用建设也常常与经济性结合,随着社会的逐步发展,钢结构将慢慢成为环保节能的新趋势。
2、结构选型与结构布置
在钢结构设计的整个过程中都应该被强调的是“ 概念设计” ,它在结构选型与布置阶段尤其重要,对一些难以做出精确理性分析或规范未规定的问题, 可依据从整体结构体系与分体系之间的力学关系、破坏机理、震害、试验现象和工程经验所获得的设计思想, 从全局的角度来确定控制结构的布置及细部措施。运用概念设计可以在早期迅速、有效地进行构思、比较与选择。所得结构方案往往易于手算、概念清晰、定性正确,并可避免结构分析阶段不必要的繁琐运算。
3、预估截面
结构布置结束后,需对构件截面作初步估算。主要是梁柱和支撑等的断面形状与尺寸的假定。
钢梁可选择槽钢、轧制或焊接H 型钢截面等。根据荷载与支座情况,其截面高度通常在跨度的1 /2 0 一1/50 之间选择。翼缘宽度根据梁间侧向支撑的间距按l/h 限值确定时, 可回避钢梁的整体稳定的复杂计算,这种方法很受欢迎。确定了截面高度和翼缘宽度后,其板件厚度可按规范中局部稳定的构造规定预估。
柱截面按长细比预估。通常5 0< 入
4、结构分析
目前钢结构实际设计中,结构分析通常为线弹性分析,条件允许时考虑P―― , p ――δ。
新近的一些有限元软件可以部分考虑几何非线性及钢材的弹塑性能,这为更精确的分析结构提供了条件。
构件设计
构件的设计首先是材料的选择。通常主结构使用单一钢种以便于工程管理,经济考虑,也可以选择不同强度钢材的组合截面。构件设计中,现行规范使用的是弹塑性的方法来验算截面,这和结构内力计算的弹性方法并不匹配。当前的结构软件,都提供截面验算的后处理功能。由于程序技术的进步,一些软件可以将验算时不通过的构件, 从给定的截面库里选择加大一级,并自动重新分析验算,直至通过,如sa p 2000等。这是常说的截面优化设计功能之一。它减少了结构师的很多工作量。
6、节点设计
连接节点的设计是钢结构设计中重要的内容之一。在结构分析前,就应该对节点的形式有充分思考与确定。常常出现的一种情况是,最终设计的节点与结构分析模型中使用的形式不完全一致,这必须避免。按传力特性不同,节点分刚接,铰接和半刚接。刚接节点要传递节点弯矩、剪力、轴力,弯矩通常用翼缘板承受,腹板考虑剪力及轴力。铰接节点在翼缘处将弯矩释放,故不连接翼缘。如下图:
梁与柱的刚性连接构造
梁与柱的铰接连接构造
7、图纸编制
钢结构设计出图分设计图和施工详图两阶段,设计图为设计单位提供,施工详图通常由钢结构制造公司及设计院根据设计图编制。
二、钢结构设计中应注意的问题
1、厂房的钢结构设计与工艺设计相协调
钢结构工业厂房是企业生产区域的一个模块,厂房都是为生产服务的。厂房结构设计不符合要求常表现为:钢支架分布不合理,墙体厚度、高度、宽度指标不足等。钢结构的形式包括空间桁架、框架、平面桁架、轻钢、索膜、网架、塔桅等,设计师应根据企业的建厂条件和具体要求选择结构,对于悬挂荷载偏大的应选择网架结构,从而减小建筑荷载。此外,厂房结构选型还可以通过采用不同的材料来做支撑结构,具体选择应根据其使用要求,合理选择焊接钢管、无缝钢管等材料来满足结构需要。无缝钢管具有中空截面,可以用作输送流体的管道;钢管与圆钢等实心钢材相比,在抗弯抗扭等强度时,由于其质量较轻,用于厂房结构可增强钢结构的稳定性。因此,在厂房设计中首先要满足工艺要求,结构设计也一定要满足工艺条件,特别是在方案设计阶段,设计人员应多参与工艺协调,多了解工艺布置,以便减少设计和施工不必要的麻烦。而一些企业在进行钢结构厂房设计时,没有从大局上把握设计思路,造成厂房占地位置划分不合理或企业生产区域的面积不能充分利用。
2、结构计算时应多因素考虑
目前结构计算大多采用结构设计计算程序进行计算,如何对计算结果进行分析、评价是一个非常重要的方面,必须根据工程设计的经验对计算结果进行分析和判断。荷载计算是结构计算的前提条件,荷载取值的准确性直接关系到结构计算结果的可靠性,工艺条件中的荷载问题,如某个工程工艺提出楼面均布荷载为15KN/m2,而根据工艺的设备重量和布置图,根据规范给出楼面等效荷载的计算方法,计算出的楼面均布荷载按10KN/m2考虑就可以。但近两年来,我国大部分地区常出现强降雪天气,导致很多厂房、场馆倒塌,因此设计人员一定要根据当地的雪荷载情况取其中的最大值,以确保建筑安全。其次,强柱弱梁是设计要遵循的原则,强节点弱构件也是要重点考虑的问题。在很多情况下,构件满足设计要求,但是节点却不能满足抗震要求。强柱弱梁指节点处柱端实际受弯承载力要大于梁端实际受弯承载力,由于厂房的梁柱中心线一般不能重合,而且柱的截面和节点偏心都比较大,对柱节点核心区的构造和受力往往都有一定的不利影响。此时我们一般采用增大柱端弯矩设计值的方法。其目的表现在调整后,柱的抗弯能力比之前强了,而梁不变,即柱的能力提高程度比梁大,这样梁柱一起受力时,梁端可以先于柱屈服。
3、钢结构工业厂房的防火设计
钢结构工业厂房防火能力比较差,当钢材受热温度在100℃以上时,随着温度的升高,钢材的抗拉强度会降低,塑性会增大;当温度超过250℃时,钢材就会出现徐变现象;当温度达到500℃时,钢材强度立即会降到很低,甚至会导致工业厂房塌落。因此,我们一定要依据《建筑设计防火规范》,确定出厂房生产火灾危险性等级,从而使钢结构达到防火等级的耐火极限要求。同时,设计人员在设计时要选用钢结构防火保护方法对钢结构采取相关的保护。目前,钢结构厂房保护最常用的方法是在钢结构表面涂上钢结构防火涂料,发生火灾时它可以作为耐火隔热保护层,从而提高钢构件的耐火极限,满足国家相关规范的要求。
参考文献:
[1] 徐敏,李秋起.防止钢结构脆性破坏的措施[J]. 中国建筑金属结构. 2008(01)
[2] 陆荣海.钢结构厂房的雨水排水系统设计[J]. 给水排水. 2008(01)
作者信息
张运龙:山东省冶金设计院股份有限公司土建一室 ,山东 济南 250101工程师
关键字:大跨度,超高重,钢结构,厂房
Abstract: with the development of technology, there are more and more heavy machinery to help people finish all kinds of production and construction, greatly reduced the artificial labor. So to load up heavy machinery production needs a large construction industry workshop, which involves a lot of large span heavy steel structure workshop high. At present, the construction of the factory building many technical problems have been conquer, this paper for big span structure factory building high the heavy steel structure design of the widespread use of technical solution to this discussion.
Key word: big span, ultra heavy, steel structure, plant
中图分类号:TU391文献标识码:A 文章编号:
引言:
随着改革开放的到来,我国的重工业得到了极大的发展,很大程度的推进了大跨度超高重的钢结构厂房的发展,这种厂房的修建不仅方便了生产者有效地工作,更促进了我国建筑业的发展。在克服困难的发展过程中会有很多经验和教训,很多专家也都将自己的心得体会写成文章供大家分享,下面就以本人做的一个单层单跨52.4m,高度60m,柱距24m,长度200的钢结构框架工程实例来做探讨。
1.设计条件
1)地震烈度7度(0.05g),基本风压0.8kN/m²,厂房位于港口,粗糙度属于A类;
2)厂房高51.05m处运行4台500t吊车,高24.225m处运行2台160t吊车,吊车均为A6类工作制,屋面墙面为轻型彩钢板围护。
2.结构选型
由于该厂房是属于大跨度,且超高超重的钢结构,要保证其结构稳定性和吊车运行的安全性,就要首先确保框架柱的刚度。其中的设计人员提出的方案为: 采用单阶三肢柱,柱肢截面为HW498×432,柱缀条采用φ219×16,屋架为三肢桁架,上下弦截面为HW400×400,腹杆为φ219×10。在进行结构分析计算时,选用3D3S计算软件,选取单榀框架进行平面分析,不考虑其空间作用,通过对此方案进行分析计算,其中位移和应力结果为:
1)在风荷载作用下,柱顶位移角为1/290;
2)大吊车水平荷载所产生的轨顶位移角为1/900;
3)柱底部的应力比为0.98。
有国内的研究人员对此进行了分析对比,总结得出以上的方案存在着下述两个问题:
(1)按中国GB50017―2003《钢结构设计规范》中的A.2.1条内容规定,在风荷载作用下,有桥式吊车的单层框架的柱顶位移角不宜超过1/400,上述方案超出规范限制较多。
(2)同时可以参照GB50017―2003中A.2.2条的有关规定:一台最大吊车水平荷载所产生的轨顶位移角为1/1250,上述方案也超出较多,显然该方案框架刚度偏小,且应力比偏高。
因此,该公司就针对这两个问题,对结构设计方案作出了以下的调整:
方案1:原3肢柱改为4肢柱,柱肢及缀条截面均不变。
方案2:采用三阶3肢变阶柱,下阶肢距改为5m,第二阶肢距4 m,第三阶肢距3.5 m,柱肢及缀条截面均不变。
方案3:采用二阶变阶柱,下阶采用4肢柱,肢距5 m,第二阶采用3肢柱,肢距3.5 m。
根据上述方案经过多方的更正和对比,得出方案1框架刚度提高不多,用刚量却大;方案2框架刚度有较大的提高,用钢量却最小,但变阶次数多施工比较不方便;方案3框架刚度提高最大,用刚量也增加不多。由于格构柱的刚度与柱肢距的平方成正比,因此方案2和方案3下肢肢距加大到5.0m,对钢柱刚度提高效率最快。方案2和方案3调整后柱肢距约为最高轨道顶高度的1/10,符合经验比值1/9~1/12,同时也比较经济。另一方面,原方案支撑吊车梁均采用悬挑牛腿使得用钢量相当大。调整后采用阶型柱,使吊车梁中心尽量与吊车肢重合,避免偏心荷载的不利影响,同时减少用钢量。经过对比分析,并得到外方的确认,选择方案3作为实施方案。
结构的选型对整个工程的质量是具有很重要的意义,对同一个工程来说,在设计初期提出很多不同的方案供参考和对比,以便选出最好的保证修出高品质的工程,尤其是这种大跨度的超高重厂房,在结构选型是尤为重要。
3.设计步骤
在结构的选型完成后,开始针对整个结构的特性设计。以下就是基本的设计步骤。
3.1荷载选取
根据以上地方的特征选取的荷载如下:
恒载:0.25kN/m²;活载:屋面0.5kN/m²;风载:基本风压ω0=0.8kN/m²。
地震作用:考虑多遇到地震,设防烈度为7度,水平地震影响系数最大值取0.12;计算振型数为9;建筑结构阻尼比为0.03;特征周期为0.45s;场地类别为Ⅲ类;地震分组为第一组。
风压高度变化系数及风荷载体型系数均按GB50009―2001《建筑结构荷载规范》(2006年版)取用,因近海,地面粗糙度为A类。
计算时应考虑吊车轮压的最不利位置,钢材全部采用Q345-B,螺栓采用扭剪型高强度螺栓(10.9级)。
3.2荷载组合
根据我国的结构设计规范得到,结构设计的荷载组合为下列的几种:1)1.20恒载+1.40活载;(1、2条荷载组合是一样的)2)1.20恒载+1.40活载;3)1.20(1.0恒载+0.5活载)+1.30地震荷载;4)1.20恒载+1.40活载+1.40×0.6风载;5)1.20恒载+1.40吊车荷载+1.40×0.7活载+1.40×0.6风载;
3.3计算方法
现在有很多帮助工程师们进行计算的软件工具,这些软件具有很高的计算效率,大大地减轻了工程师在结构设计中的计算问题,同时也减少了很多因计算出得错误,提高了结构设计的效率。考虑到本工程的重要性和复杂性,使用3D3S(同济大学编制)和MIDAS两种分析软件,采用平面结构有限元分析方法,对单榀框架进行分析。框架结构变形的分析包括恒载和活载作用下屋盖的竖向位移,风荷载作用下的柱顶水平位移,一台最大吊车水平荷载作用下吊车梁顶面的水平位移。柱顶位移及周期,计算结果符合规范GB50017―2003的要求,计算表明:吊车荷载和风荷载起控制作用,地震作用不起控制作用。
3.4截面设计
软件不仅可以帮助计算,随着技术的进步,现在的软件可以帮助工程师进行截面的选取,工程师再根据自己的经验来判定结果的优劣。输入地震、风载及恒活载等参数及控制因素,初选截面由程序进行截面验算,按GB50011―2010《建筑抗震设计规范》的规定控制梁、柱等构件翼缘的宽厚比和腹板的高厚比。根据验算结果对杆件截面进行调整优化,使得截面变化与内力大小尽可能趋于一致。
3.5大跨度超高重钢结构设计的发展现状
根据以上一个较为典型的例子得到,这种大跨度的钢结构厂房设计有了很成熟的发展,现在在很多工程的设计中都秉承着这种步骤,我国地域辽阔,在建筑物的修建上具有很强的地域性,如抗震,地质和气候都会影响着工程,我们不能够把所有的工程都按照同一个模式照抄照搬,要因地制宜。
另外,钢结构体系厂房相对于传统的结构体系相比具有基础造价低,建筑空间利用率高,便于加工,灾后容易修复,施工建造周期和资金占用时间短,环境破坏及污染少,材料的回收和再生利用率高等一系列优势,因此在现代工厂设计中得到越来越多的采用,然而,由于轻钢结构建筑耐火等级较低,大空间,大跨度厂房对防火要求又提出了新的要求,这些有的可以采用技术措施解决,有的还没有完美的解决方案。在这一方面还需要更加的努力解决。
结束语:
本文是通过以某工厂的设计实例为主导,来阐述了大跨度超高重钢结构厂房的设计步骤和一些存在问题的解决方案,最后,根据现在这种厂房的发展现状来说明大跨度房屋的发展方向。
参考文献: