大跨度单层库房结构方案经济性比较.docx
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1、大跨度单层库房结构方案经济性比较及主要节点研究陈爱军王廷慈中国中元国际工程公司北京IoOo89【摘要】以北京首都机场北货运区航空货运大通关基地5-程为实例,对门式刚架轻型钢结构体系的设计方案及主要节点做法予以分析比较,并结合具体工程实例进行计算分析,得出一些阶段性结果,为今后同类项目的设计起参考作用。【关键词】物流库房;门式刚架;抽柱;托梁;用钢量;钢梁柱节点;柱脚。El前,我国经济正在持续快速增长,对物流的需求在不断提高,要求有高效、及时、快捷的物流系统,特别是首都北京作为国际化大都市,对物流、配送及其配套项目需求量非常大。而物流系统的核心部分就是库房,所以如何建造既能满足物流系统工艺要求,
2、又造价经济、施工便捷的库房就是整个物流系统建设的重要部分。这种库房目前主要采用单层轻型屋面、大跨度、大空间的建筑形式,其内部一般设有平堆货区、货架区、高货架区,库房内还有装卸货物的叉车、汽车等。通过本文的研究,从建造库房的结构方案比较、不同跨度、不同柱距的主刚架的用钢量比较及主体结构关键节点的比较等多方面入手,对如何设计建造既经济又合理的库房得出较为科学的结论,为今后同类项目的设计起参考作用。1工程概况某物流中心位于北京首都机场北货运区的航空货运大通关基地内,为单层轻钢结构库房,本文仅就该物流中心的库房结构设计进行经济性比较。以下列出进行结构计算比较所需的技术统一条件。1.1建筑结构的设计使用
3、年限和安全等级结构的安全等级:二级;设计使用年限:50a;抗震设防类别:丙类。1.2自然条件1.2.1风雪荷载(见表1)1.2.2抗震设防的有关参数(见表2)1.3设计主要依据1.3.1主要国家标准及规范、规程钢结构设计规范(GB500172003).建筑结构荷载规范(GB50009.2001)(2006年版)、建筑抗震设计规范(GB50011.2001)(2008年版)、门式刚架轻型房屋钢结构技术规程(CECSI02:2002)、网架结构设计与施工规程(JGJ7-91)、北京地区建筑地基基础勘察设计规范(DBJ01.501.2009)o1.3.2工程地质资料地基土的类型为中软土,建筑场地类别
4、为III类,不考虑地震液化。场地最大冻土深度:0.80m。2结构方案的比较目前,根据物流工艺的要求,库房主要以单层轻型坡屋面、大跨度、大空间的建筑形式为主。对于这种单层大跨度、大空间的结构体系,屋面一般采用轻质高强的压型钢板、挤塑聚苯板保温层及PVC卷材防水层的做法。这种屋面做法比传统的混凝土屋面做法重量大幅度降低,其自重仅为40kg/Y左右。屋面下的主体结构一般有两种方案:其一为网架结构,其二为门式刚架结构。网架结构是由诸多杆件按一定规律组成的高次超静定空间结构,由于杆件之间的相互支撑作用,网架的空间刚度大、整体性好、抗震能力强。网架结构的自重轻,钢材用量省,既适用于中小跨度,也适用于大跨度
5、的房屋;同时也适用于各种平面的建筑,如矩形、圆形、多边形。另外,网架结构杆件划一,适宜工厂化生产,为提高工程质量、进度提供了有利的条件和保证。虽然网架结构适用于大、中跨度、大空间结构体系,但只有房屋跨度较大(36m以上)、柱距较大(24m以上),且建筑平面尺寸长短边之比接近于I或不超过2时比较经济。其次,网架网格尺寸为其短边跨度的I/10-1/16,网架高度一般为短边跨度的1/13,1/17,其腹杆与弦杆的夹角为35。所以网架的高度较大,占空间较大。再次,由于网架结构的节点多,杆件多,现场施工较门式刚架结构复杂,安装精确度要求高,费用较高。又由于杆件较多,杆件表面积就多,这样将来防腐涂料及防火
6、涂料的数量就比门式刚架方案要多。另外,支承网架的柱子一般为钢筋混凝土柱,其施工较慢。又由于有些库房屋面下要悬挂单梁起重机,若采用网架结构则起重机的轨道布置要受网架下弦球节点位置的限制,工艺布置灵活性受而门式刚架结构是梁、柱单元构件的组合体,其形式繁多,有单跨、双跨或多跨的单(双)坡门式刚架。另外,可根据需要带挑檐或毗屋。门式刚架结构有以下优点:1)门式刚架实腹式刚架斜梁的截面高度一般为跨度的1/301/45,构件的截面高度较小,可以降低房屋的高度,从而有效地利用建筑空间,库房内感观比较宽敞,节约工程造价,在建筑造型上也较简洁美观。2)在多跨建筑中可做成一个屋脊的大双坡屋面,为长坡面排水创造了条
7、件。3)刚架构件可采用变截面,构件可根据弯矩的大小改变截面的高度、宽度及腹板和翼缘的厚度,做到材尽其用。4)结构构件可全部在工厂制作,加工简单,工业化程度高。构件在现场安装方便Il多髓,土建施工量小。5)由于刚架结构构件较网架结构数量少,则构件的防腐、防火及后期维护的费用也较网架结构低。目前,物流库房由于工艺布置的要求,中柱的柱距往往要求较大。如边柱柱距为8m,中柱柱距为16m或24m0由于门式刚架一般均为单向布置,所以需要在中柱抽柱处设置托梁,用来支撑门式刚架的斜梁。但如果托梁的跨度太大(跨度24m),则托梁的截面较大,用钢量也较大。这时,柱网双方向的尺寸比较接近(如:30mx30rr0,则
8、采用网架结构会比较经济。在此拟建工程中,我们最终采用了门式刚架的结构方案。3门式刚架结构在不同跨度、不同柱距、中柱不抽柱、中柱抽柱方案的主结构用钢量比较3. 1建筑结构概况拟建工程为单层轻型钢结构库房,无吊车,横剖面为双坡两联跨库房,结构形式采用门式刚架钢结构。边柱柱距分别为6.Om、8.0m、9.Om,中柱柱距为边柱柱距的2倍或3倍,屋面梁最低点梁底标高为10.Omo由于中柱柱距为边柱柱距的2倍或3倍,因此在中柱抽柱处设置钢托梁,用来支撑门式刚架的斜梁,钢托梁与屋面钢斜梁采用较接连接、托梁与中柱采用较接连接。由于站房跨度较大,并且中柱抽柱,所以将中柱柱脚设计为刚接,其余柱脚按较接设计。屋面采
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