组合式气调库钢骨架设计

组合式气调库钢骨架设计研究摘要：组合式气调库钢骨架结构多采用轻型门式刚架，本文结合组合式气调库的特点对用于组合式气调库的门式刚架的经济性和适用性等方面进行了分析和研究。关键词：组合式气调库、门式刚架、结构优化设计StudySteelStructureDesignofPackagedACStorageAbstract:Thelightdoor-typedstructuresteeliswidelyappliedinthepackagedACstoragestructuresteel,andthepaperwiththepackagedACstorage’sfeatures,tomaketheanalysisandstudyontheeconomyandapplicabilityofpackagedACstoragedoor-typedstructuresteel.Keywords:PackagedACstorage,Lightdoor-typestructuresteel,structure-optimizeddesign组合式气调库的骨架绝大多数都采用门式钢架。作为一种不同于普通钢结构的特殊的轻型钢结构，门式钢架具有用钢量更节省，结构更轻巧的特点。这是因为它充分考虑了屋面的蒙皮效应，使结构空间效果得到体现。所以，在门式钢架的设计中，为了充分发挥其优越性，结构工程师应尽可能的优化结构设计，从而达到“用钢量最省”这个目标。在中国工程建设标准化协会制定的标准《门式钢架轻型房屋钢结构技术规程》的总则中要求结构设计师在设计中要做到技术先进、经济合理、安全适用、确保质量。一，组合式气调库用门式刚架设计分析影响门式刚架用钢量的因素主要有屋面坡度、柱高、跨度和柱距等，它们对结构用钢量的影响规律如下：1）对于中小跨度的门式刚架，在跨度相同的条件下，刚架的屋面坡度越小，结构用钢量越省，且应力越能接近设计强度;而刚架屋面坡度越大，其表现为受力性能越好，但由于坡度大的刚架斜梁长，中小跨度刚架变截面是有限的，其用钢量相对大，尤其是在小跨度刚架中为甚。另外，坡度越大，其屋面围护材料的用量越大。因此，变截面或是等截面斜梁门式刚架结构，在防水要求不高时，小坡度优于大坡度，建议选1/20,1/15,1/10较经济。2）在屋面坡度、荷载相同的条件下，刚架的柱高越小用钢量就越省，但是柱高的选择首先得满足建筑功能的使用要求。所以应根据实际情况选用，不可在空间上有压抑感也不必浪费空间。3）荷载条件相同的刚架用钢量普遍随跨度的增大而增大。不同的生产工艺流程和使用功能在很大程度上决定着厂房的跨度，在尽可能满足生产工艺和使用功能的基础上，应根据房屋的高度确定较为合理的跨度。一般情况下，当柱高、荷载一定时，适当加大跨度，刚架的用钢量增加不太明显，但节省空间、基础造价低，综合效益较为可观。4）应选用本文所列经济柱距进行结构设计，当然考虑结构经济性时，不只要考虑钢结构的费用，同时要考虑柱下独立基础的费用，只有这样才能真正有效的控制项目的结构投资。对于设计人员来说，在设计组合式气调库所使用的门式刚架结构体系时，应充分考虑组合式气调库的特点。1）由于组合式气调库的使用功能决定其不需要吊车。气调库净高大多在5m以上，考虑到库房和其上的防雨棚之间需要安装制冷管道，以及安装库板需要预留作业空间，所以门式钢架柱高多为6m以上。2）组合式气调库按照其贮藏果蔬的吨位和使用规模，跨度可从15m~46m不等。对于库房中间设置穿堂的气调库项目，在结构跨度超过18m时，结构跨中需设置双摇摆柱，而不是单摇摆柱。值得注意的是对于24m以下的跨度，普通厂房跨中不需要设置摇摆柱，而对于气调库来说，由于建筑中间存在穿堂，所以也可以在跨中设置双柱，这是由其建筑形式决定的。当然我们设置跨中双柱原因还有气调库的使用要求，气调库在使用时，由于在密闭的空间中各种气体的浓度发生变化，所以会产生负压和正压，这就对围护结构（聚氨酯立板）产生推力，为了保证围护结构的安全性和可靠性，需要设置圈梁固定围护结构，所以需要在穿堂两侧设置钢柱用来设置圈梁以固定库板。3）组合式气调库所用门式钢架柱距多为6m，这是因为，气调库需要使用大量的制冷设备和气调设备。而绝大多数的制冷设备和气调设备以及相关的管道和库房的天棚板都需要吊装在结构梁上。这就需要有大量的吊梁使用，如果柱距超过6m，就会大幅度的提高工艺吊梁的用钢量。在柱距为6m时，屋面檩条和墙檩的用钢量大约为7kg/m2，工艺吊梁的用钢量大约为3kg/m2，结构拉条的用钢量大约为2kg/m2，当柱距超过6m时，这些附属结构的用钢量会大幅度的提高。考虑节约檩条等附属结构用钢量和规模标准化生产等原因，组合式气调库的结构柱距应以6m为宜。旧4究）组合式气调锋库的屋面坡度馋多案取擦1/1牢0年、犹1/1牧2坑、塑1/1避5燃等。对于大跨泛度的项目屋面再坡度可奶取针1/1秤5皱，对于跨度小顷于永24m捉的项目屋面坡怨度可亦取毫1/1曾0婚。却二，工程实例右应用文该项目兽为天津大港区您冬枣气调库，令贮藏吨位随为钻70烤0走吨上。挖根据现场用地语情况，确定该跟项目建筑面积利4000m累2宵，跨度购25.7m冰，柱高士6.5m拜，屋面坡帆度丸1/1角0涝，柱距采用曲6m煎。古1嫂，主刚架的优轻化设计墙在进行该项目妹结构设计时，喉预选了两种结点构形式，第一残种是采用跨中练没有摇摆柱的业设计，第二种喉是利用穿堂在爬跨中设置两根丝摇摆柱的设计礼，在使内用指PKP租M土计算软件后，反给出了计算结意果。第一种结种构形式的计算焰结果见饭图蓝1歪，第二种结构礼形式的计算结符果见油图迎2互。这里的计算这结果都是通过野满应力法优化肾以后的结果。蛙从界图倾1仆、沈2抚中可以看到，独考虑到钢架制绍作和安装的需敢要，钢架每个吨部位的应力比嘉很难都达到满航应力。第一种五结构形式只有键钢柱的平面内捞稳定应力比达能到了满应力，临而第二种结构统形式钢架没有孕一个部位的应积力比达到满应葵力。这是因为崖结构设计的极寇限状态分为承钱载能力极限状些态和正常使用秘极限状态两类死，有摇摆柱的涂结构形式实际变上是靠承载能掉力极限状撞态忙—凡—藏钢柱的平面内酿稳定应力比来捐控制的；而没围有摇摆柱的结石构形式实际上炼是靠正常使用猫极限状疾态除—掩—蔑钢架的挠度来漏控制的，这时毯并没有充分体哭现出满应力设买计理念。两种福结构形式都能器满足结构设计飘的要求。但从粒结构用钢量来练看，跨中没有铃设置摇摆柱的权结构用钢量为做每榀钢架风2408kg榆；在跨中设置边摇摆柱的结构堡用钢量为每榀赛2063kg因。考虑到跨中霞设置摇摆柱的玻结构形式更能任满足经济性和缓可靠性的要求经，该设计最终翁选择了第二种兄结构形式，结是构用钢量节省烟了该14.3际%神。坟颜透木裁薄图伙1直查糟打呜晋邻晴助监图吓22，小结喜从该设计过程鄙中，我们可以弓得到一些结论高，对于屋面坡截度、柱距、柱岛高、总跨度均糠相同的门式刚纵架，在总跨度拦达到魄18m尖以上时，跨中黎设置摇摆柱的僚每榀钢架用钢辆量比不设置摇况摆柱的要少，肺该设计每榀钢靠架用钢量节约水了与14.3起%峰。蜻当然在实际工坟程中能否在跨著中设置摇摆柱畏，还需要视具沫体情况来定，孙有时受到工艺淋流程，设备摆勺放等因素的限达制，门式刚架以的跨中不允许遥设置摇摆柱。奔这时，吊结构用钢量可请能就会增大，轨而且这种现象必跨度越大就越倦显著，这是因卖为在结构总跨他度超过摩18m扰时，如果跨中江不设摇摆柱，绿结构设计实际眨上是受乏正常使用极限毒状拥态柴—贱—容钢架的挠度来棕控制的，而这田种情况下的结挨构形式从结构杀经济性的角度午来说是不合理牌的，因为它并抹没有充分体现用结构设计满应妇力的理念。参考文献验(1)CE远CS10映2鹊二绢200嫁2黑，门式刚架轻甚型房屋钢结构吸技术规帽程嫩[S]歇.才北苹京悟:译中国计划出版师社倒，辅2003-0抓3-O1她(2星)近中华人民共和颤国国家标准《近冷弯薄壁型钢穿结构技术规范棍》捉(GB500互018-20耳02)[S]摆.昨北送京欲:寻中国建筑工业极出版社王，侧2002疫(3溉)弄《轻型钢结构职设计手册境》四[M]炒.条北宵京锐:草中国建筑工业抵出版社关(4钱)刃中华人民共和和国国家标准《遍建筑结构荷载遣规范虹》闭(GB500搂09-200衬1)[S]承.鸦北阵京说:窃中国建筑工业虽出版干社说2002钻(5女)妥张炳华、侯愧叔策.写土建结构优化焰设情计移[M]龄.隐上刚海涌:观同济大学竞，鹅1988拔(座6)甚KimSE渴,Chen陶WF.Pr衔actica缘lAdva腾ncedA拢nalysi那sfor净Braced律Steel妨Frame去sDesi瓦gn[J]织，棍Journa苦lofS含tructu费ralEn棍gineer风ing(A跑SCE),1跑996,1袋