大跨重载工业建筑框架结构设计和施工.doc

大跨重载工业建筑框架结构设计和施工 　　摘要：根据当前国家政策，为了改变国内环境污染严重以及经济增长难以持续等问题，提出了节能减排，淘汰落后，升级换代等举措。国家政策的实质是调整我国钢铁行业的发展方向以内需为主而非出口导向型的发展模式，鼓励高附加值的钢铁产品生产。因此，钢结构凭借自身材料的优势，必将在以后的生产生活中占据更加重要的位置，而其在工业领域的应用和设计将是一个重要的工作。 　　关键词：钢结构；工业；结构设计；施工 　　引言 　　随着工业生产技术的不断进步，钢材的种类也日益繁多，尤其是高性能钢材的产品逐渐占据市场的主体，其应用必将更加广泛。更为重要的是，计算机技术的发展为钢结构设计软件甚至计算理论带来的更大的益处。目前钢结构计算软件越来越多，各种技术理论的应用也越来越全面，钢结构在有限元及空间作用的研究及应用会越来越普及。 　　目前钢结构或者应用大量钢材的混合结构的应用实例很多，更多的为人熟知的是其在高层、超高层及大型公共建筑中的应用。这些项目一般在社会上的影响力非常大，经常为一个城市甚至一个国家的地标性建筑。能够在这样的项目中得到大量应用，充分证明了钢材及钢结构体系在结构设计中所占有的重要位置。 　　一、钢结构在工业设计中的重要性 　　我们知道农业是我国国民经济的基础，因为它提供人民的基本生存保障。但在整个国民经济中光靠农业是远远不够的，其它产业部门，如工业、交通、商业等都必须大力发展，尤其是工业，它是国民经济的主导产业。一个国家工业发展水平就代表了其经济发展水平，世界上的发达国家都是工业化国家。作为发展中国家，与发达国家相比，我国的工业还存在许多问题。比如总体水平低，现代化程度差，科学技术上明显滞后，工业生产效率也较低。因此，工业经济的转型势在必行。 　　配合着工业方面的转型，钢结构在工业领域的应用也将进入到一个新的阶段。在这个阶段中面临着一定的考验，但更多的是机遇。对于工业来讲，钢结构的应用范围相当广泛，历史也相当悠久，其体系也较为成熟和固定。工业中体量大小差异很大的建、构筑物很多，需要满足的功能要求也多种多样，各方面的限制因素等都导致结构样式要比较灵活，因此钢结构的应用必将占据很大的部分。辅助材料的性能发展，如防火材料、防腐蚀材料及保温材料等，也使钢结构能满足越来越高的使用上的要求。随着时间的不断推移，工业与钢结构之间形成了一种相互促进、互利互惠的关系。这种关系也决定了两者紧密的联系。 　　二、钢单层钢筋混凝土柱工业厂房的典型案例分析 　　（一）、工业厂房屋盖系统结构严重破坏 　　采用钢筋混凝土屋架及屋面板的工业厂房在地震中容易发生严重破坏，强烈的地震作用使得这种整体性差、重量大的屋盖结构系统大批坠落，个别厂房结构解体破坏。 　　强烈的地震作用使得钢单层钢筋混凝土柱工业厂房柱的顶面与屋架连接处的连接焊缝及螺栓被剪断，或预埋件被拔出，从而使得柱顶与屋架的连接失效，在地震中屋架产生纵向或横向位移错动，最终丧失钢筋混凝土柱的支撑，屋面板与屋架一起坠落。由于屋架与屋面板的焊接不良，或连接件严重锈蚀，在强烈的地震作用下，屋架与屋面板的连接松动脱空，使屋面板在地震晃动中滑脱下坠。 　　（二）、柱子及支撑的震害 　　柱子严重破坏导致屋盖坍塌。厂房属多跨单层厂房，边柱为矩形截面，地震后基本完好；中柱为双肢大空腹薄壁柱，每个肢是槽型钢筋混凝土截面，柱子的整体工作能力显然太差，下柱局部破坏严重，上柱的破坏更为严重，有的甚至在全高范围内被压碎，只剩下零零星星的几根钢筋，最终导致屋盖的全面坍塌。钢单层钢筋混凝土柱与吊车梁顶面连接处发生剪切裂缝。由于汶川地震前的工业厂房设计中均未考虑到抗震设计，所以在汶川地震中工业厂房柱子与吊车梁顶面连接处发生了严重的剪切裂缝如图1。 　　 　　图1 　　三、工程概况 　　贵州省瓮安县创业园一期工程有三连体和两连体两种形式，均由钢结构厂房和连体组成。其中钢结构厂房为3层，连体为5层。三连体建筑面积为24669m2，两连体建筑面积为15490m2。厂房采用新型装配整体式空间钢网格盒式结构，单跨跨度为14.4m，共两跨3层，平面尺寸为28.8m×72m，墙架柱间距为2m，建筑总高为15.6m。 　　四、厂房结构设计 　　（一）、结构设计方案 　　本工程钢结构厂房与连体用缝断开，分开建模计算。钢结构厂房采用SATWE程序进行分析计算。厂房楼面活载取6kN/m2，屋面活载取2.0kN/m2，恒载按实际考虑。 　　钢材选用Q345钢，楼面及屋面混凝土板采用C30混凝土，钢筋采用HRB400。墙架与楼盖单元布置如图2所示，楼盖、纵墙、山墙单元布置分别如图3～5所示，图中圆圈表示各单元的连接节点，虚线表示相邻单元的分界线，各字母为单元编号。单元之间均采用腹板高强螺栓连接、