多层轻钢结构工业厂房的设计与应用

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1、最新【精品】范文 参考文献 专业论文多层轻钢结构工业厂房的设计与应用多层轻钢结构工业厂房的设计与应用 中图分类号：TU391文献标识码：A文章编号： 近年，随着我国经济建设的快速发展，多层轻型钢结构厂房以其自重轻、用钢量少、抗震性能好、施工速度快等特点获得了广泛应用，具备相当的竞争力。本文结合某多层轻钢结构厂房，论述了其设计方法及结构特点，并进行了经济指标的比较，为今后类似工程的推广与应用供应一些有益的阅历。 一、多层轻钢结构厂房的特点 1.1采纳轻型围护结构 带彩色涂层的压型钢板和夹芯金属板，以其自重轻，保温隔热效果好，安装速度快，外表美观的优点，已经取代传统多层厂房的砌体围护墙体，成为多层

2、轻钢厂房不行缺少的围护材料。轻型围护结构有利于大幅度减轻结构自重和降低对基础的要求。 1.2层高与柱网尺寸大 相对多层民用建筑，多层轻钢厂房依据工艺要求，层高比较大，一般为48m，如一个4层厂房的高度可相当于8层民用建筑；多层轻钢厂房内部空间大，柱距多为612m，有时达到18m。 1.3活荷载大 由于原料堆放以及生产工艺的要求，多层轻钢厂房的活荷载多为2.520kN/m2,远大于多层民用建筑的活荷载。 1.4较多的县桂与集中荷载 多层厂房的悬挂荷载主要包括安装荷载。工艺流水线,吊车等荷载，而集中荷载主要包括设备自重，有时还会有设备振动荷载。 1.5结构错层布置 多层民用建筑的结构多为对称布置，

3、而对于多层轻钢厂房，为了满意工艺要求，经常会出现结构错层现象，这使得楼板不再完整，质量沿高度分布的匀称性被破坏，在地震作用下，可能发生扭转。并且由于“短柱效应”，使得水平剪力成为某些柱段的限制因素。 1.6施工周期短 与传统的钢筋混凝土厂房相比，多层轻钢厂房的设计，生产，施工趋于一体化，加之现场少焊接，少湿作业，这些都有利于缩短周期，加快资金流通。 二、多层轻钢厂房的结构布置 2.1结构体系 多层厂房宜采纳由工形或箱形桩和工形梁组成的空间框架体系，构件多为钢板焊接。这种体系侧向刚度较小，需设置侧向支撑，或结合电梯井的布置，可采纳框架一抗剪桁架结构，框架一抗剪钢板剪力墙，框架一钢混剪力墙体系，确

4、保对结构水平位移的限制。 2.2柱网布置 厂房结构设计中首先要解决的问题是如何协作工艺要求进行柱网的平面布置，过去我国习惯上将柱距模数定为3m(常用3m ，6m， 12m等)，而对于多层轻型钢结构厂房而言，钢架的间距宜为6m,亦可采纳4.5m,7.5m,9m,12m。刚架的跨度可依据工程须要敏捷设定。 2.3支撑体系 多层厂房轻钢结构侧向刚度较弱，为了反抗水平风荷载和地震作用，减小层间侧移，应在设置柱间支撑的开间，同时设置屋盖横向支撑，以组成几何不变体系。 2.4节点构造 多层钢结构厂房柱多采纳焊接工形或箱形载面。由于工形载面腹板比较薄，故在弱轴方向与梁的连接多采纳铰接，而强轴方向采纳刚接形式

5、。同时多层房屋钢结构的板件宽厚比大，应尽量避开工地现场焊缝连接。图1给出了常用的多层轻钢房屋梁柱连接节点示意图。 2.5围护结构 为了减轻多层厂房的自重，围护结构多采纳轻质材料。外墙体常采纳非自承重式轻型墙体，底层墙体常采纳空心粘土砖砌体。 内隔墙可采纳空心砌块、加气混凝土块等轻质填充墙或轻钢龙骨石膏板。 层盖结构多采纳檩条体系，或轻钢网架或轻型桁架加铺轻质保温层和压型彩钢板。 2.6楼面构造 多层钢结构厂房的楼板必需有够的承载力、刚度和整体性，当前主要采纳以下两种形式： (1)压型钢板组合楼盖：这种楼盖的详细做法是在钢梁上铺设压型钢板，再浇注10015mm的钢筋混凝土板，压型钢板与钢梁之间用

6、栓钉连接。设计时如考虑钢梁和楼板的组合作用，则次梁设计的用钢量将比不考虑组合作用季节约2535，且能有效降低梁高，提高楼层将空，这种设计方法将有效降低多层厂房的总用钢量。 (2)预制板叠合层组合楼盖：这种楼盖的详细做法是钢梁上铺设预应力钢筋混凝土薄板，再浇注100150mm的钢筋混凝土板。这种做法由于省去压型钢板而使总造价大为降低，是一种有广泛应用前景的楼面结构。 2.7基础形式 多层轻钢厂房的基础多采纳柱下独立基础，条形基础，十字型基础，如场地土条件较差可采纳片筏形基础或桩基础。基础梁多采纳现浇或预制混凝土梁，也可采纳钢基础梁，但通常将埋置在地面以下的柱脚和钢梁外包混凝土，以解决防腐问题。

7、三、多层轻钢厂房的计算与设计要求 3.1计算方法 虽然目前有一些于手算的简化公式，但实际中一般采纳通用有限元结构分析程序或钢结构设计专用程序。 对于设计地震烈度为6度以上的地区，必需考虑水平地震作用。结构布置匀称的多层轻钢厂房可采纳底部剪力法计算。 3.2设计的基本 对于多层轻钢厂房，框架梁柱不仅应满意承载力要求。还要同时满意刚架柱构件稳定性与钢框架的整体稳定性要求。 此外对主刚架整体横向刚度的检验也是必不行少的，详细要求如下： A在风荷载作用下的顶点水平位移与总高度之比不宜大于1/500 B层间相对位移与层高比不宜大于1/400 C在常遇地震作用下，层间侧移不超过楼层高度1/250。 D顶层

8、的层间移可取1/50，但是为了与下层刚架柱保持一样，应取1/200。 四、典型工程实例 4.1工程背景 某工程是炼油配套装置的多层轻钢结构厂房。总建筑面积达10782.0m2，平面呈矩形，总长为84.0m,宽27.9。其中主体部分为4层，局部6层。本工程结构平面布置如图2所示，剖面结构布置图见图3。首层层高6.9m,二四层层高分别为6.0m、5.1m、5.1m；夹层层高3.0m。建筑物总高22.1m，柱距纵向为6.0m横向为6.9m、7.5m、13.5m。 主承重结构体系为三跨工形载面钢框架结构体系；层面采纳薄壁型钢C型檩条和双层保温层面板；柱与基础均刚性连接，柱下独立基础，楼面采纳压型钢板组

9、合楼盖。墙面采纳外挂夹芯板的形式；内墙均为轻钢龙骨石膏板轻质隔墙。 4.2设计分析计算 4.2.1计算荷载 工程所在地基本风压为0.55kn/m2;设计地震烈度为7度近震，IV类场地。主要荷载按表1取值。 表1主要荷载取值（Kn/m2） 4.2.2计算工况 建筑钢结构设计手册规定，多层轻钢结构(无吊车状况下)需考虑以下几种荷载组合工况： 11.2恒载效应标准值1.4活荷载 效应标准值 21.2恒载效应标准值1.3(风荷载活荷载)效应标准值 31.2生力恒载效应标准值1.3水平地震作用效应标准值1.4风荷载效应标准值 41.2恒载效应标准值1.4活荷载效应标准值(第一、三跨布置)标准值 4.2.

10、3计算方法 结构分析计算利用有限元析软件SATWE和STS完成框架杆件强度、刚度、自振周期的计算。由于纵向对称，可简化为平面结构模型。将框架附属结构简化为荷载处理。其中框架柱与基础为刚性连接. 4.3结果分析 4.3.1结构振型与自振周期 结构水平方向的主要振型无明显突变，说明结构沿高度方向质量和刚度分布合理。X方向的6个基本自振周期见表2 表2结构的X方向的自振周期（s） 4.3.2主要构件自尺寸 本结构框架梁柱采纳焊接工字形截面，框架柱间采纳双角钢和双槽钢支撑，依据计算分析结果，对梁、柱截面规格尺寸进行了优化和归并，主要梁柱截面及其工程用量见表3所示 表3 梁柱截面形式(Q345钢材) 4

11、.4计算结果 4.4.1构件的强度、刚度与稳定性 计算分析表明，各种梁、柱设计应力均限制在规范允许设计限值的90，结构构件的强度、刚度和稳定性好。 4.4.2结构水平移 结构分析过程中分别计算了结构在水平风荷载和地震作用下产生的侧向位移，主检结果如下： A.水平风荷载作用 X方向最大层间位移d/h=1/464 X方向最大顶点位移D/H=1/572 B.水平地震荷载作用 X方向最大层间位移d/h=1/710 X 方向最大顶点位移D/H=1/954 以上结果均满意侧向位移的要求。 五、结论 本工程地上部分材料用量约为50.4kg/?(不含压型钢板)。按现行基价核算，造价可以传统的钢筋混凝土结构方案持平，甚至略低于筋混凝土方案，假如考虑压型钢板组组合楼盖或预制板叠合层组合楼盖的组合作用，次梁用钢量将削减25. 从这本工程实例分析中不难看出，轻型钢结构体系可大幅度降低材料用量，从而降低工程总造价，多数状况下低于传统钢筋混凝土结构多层工业厂房，所以，综合经济效益优良的多层轻钢厂房，将会有广袤的应用前景。-最新【精品】范文