歐本桁架檁條在重型鋼結(jié)構(gòu)廠房屋面的應(yīng)用

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作者：建筑鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)
時間：2009-12-22 20:26:20 [收藏]

重型工業(yè)廠房屋面系統(tǒng)[/B]
重型工業(yè)廠房有別于普通的廠房，其吊車起重量大、廠房高度高、承受荷載大等。在布置柱網(wǎng)尺寸時，為滿足生產(chǎn)工藝的要求，符合規(guī)范提出的經(jīng)濟合理、安全適用的要求，重型廠房的柱網(wǎng)通常較大。12m、15m、18m等為常用柱距，也是重型工業(yè)廠房中比較經(jīng)濟的柱距。因跨度與荷載原因，此類廠房的屋面檁條通常采用焊接H型鋼或高頻焊H型鋼，但屋面檁條折合每平米用鋼量通常達到15kg/m2以上，而歐本桁架檁條系統(tǒng)，在這種結(jié)構(gòu)形式中，就具有無可比擬的優(yōu)勢。
歐本桁架檁條由上弦、下弦、腹桿組成，上下弦均采用M型冷彎薄壁型鋼，腹桿采用焊接圓管，其主要經(jīng)濟性表現(xiàn)在“空腹”。其斷面形式如下圖一所示。

由于桁架的每米重量跟桁架的高度關(guān)聯(lián)度不高，而桁架的承重能力卻與桁架高度成正比，利用這一特點，適當(dāng)加大桁架的高度，其承重能力就大大提高。下面我們通過一個實例來說明歐本桁架檁條在重型吊車廠房屋面系統(tǒng)的經(jīng)濟性與實用性。
黃海造船有限公司船體車間,總建筑面積44000m2,分高跨與低跨二部分，因高跨與低跨情況類似，現(xiàn)以高跨為例進行說明。建筑剖面圖如下圖所示，常規(guī)柱距為12m，局部包括16m柱距，基本風(fēng)壓為0.55kn/m2,因近海，地面粗糙度為A類，恒載為0.2kn/m2,吊掛荷載為0.3kn/m2,基本雪壓為0.5kn/m2,無其它荷載；

對于屋面檁條，因常規(guī)的C、Z型檁條在現(xiàn)有荷載條件下無法滿足結(jié)構(gòu)受力要求，下面我們以常規(guī)的
軋制H型鋼、高頻焊與歐本桁架檁條進行對比說明(以常規(guī)柱距12m為例,檁條間距1.5m)，如表一所示；

從表一可以看出，歐本桁架檁條的單位用鋼量不及熱軋H型鋼、高頻焊H型鋼檁條的一半重量；
在此類型廠房的應(yīng)用中，歐本桁架檁條還有一個H型鋼無法擬的優(yōu)勢，那就是歐本檁條還有一種可兼作系桿的桁架式檁條,其斷面形式如圖一所示；
下面我們再以傳統(tǒng)的屋面圓鋼管系桿與可兼作系桿的歐本桁架檁條進行對比一下：我們設(shè)定系桿所需承受的軸力為80kn,根據(jù)規(guī)范，受壓構(gòu)件的細(xì)比應(yīng)控制在200以內(nèi)，計算結(jié)果如下(系桿長度12m計算)：
焊接圓管方案：鋼材等級：235，系桿截面為焊按圓管180*4.5，系桿平面內(nèi)計算長度系數(shù)：1.000，系桿平面外計算長度：12.000m構(gòu)件強度: 32.244 < f=215.000 (N/mm2)；平面內(nèi)長細(xì)比：λx=193.308 ＜ [λ]= 200.000，構(gòu)件平面內(nèi)穩(wěn)定計算最大應(yīng)力: 162.925 < f=215.000(N/mm2)；平面外長細(xì)比超限：λy=193.308 ＜ [λ]= 200.000 ，構(gòu)件平面外穩(wěn)定計算最大應(yīng)力: 162.925 < f=215.000(N/mm2)；構(gòu)件單位重量為19.48kg/m；
檁條兼作系桿方案：構(gòu)件型號：500RJ2.8/100x3.0矩形管,
上弦截面:M 2.80，材料為Q235, 下弦截面:100*3矩形截面，材料為Q235;圓鋼管腹桿，上弦桿件強度:σ=132.145<=205 N/mm2；上弦桿件穩(wěn)定：σ=146.793<=205 N/mm2；下弦桿件強度：σ=97.9294<=215 N/mm2；下弦桿件整穩(wěn)：λmax=76.4161，σ=134.241 <=215 N/mm2；構(gòu)件單位重量為16.95kg/m；
從以上兩組數(shù)據(jù)可以看出，歐本檁條在兼作系桿后，在同等受力情況下，兼作檁條與系桿雙重功能后歐本檁條的重量仍然比單純的系桿輕（相比H型鋼檁條與系桿重量之和，甚至比單純系桿的重量還要輕）；其經(jīng)濟性能不言而喻；
在此類型屋面中，歐本桁架檁條還有一個很大的優(yōu)勢：兼系桿的桁架檁條下弦可與屋面的剛性交叉支撐共同組成屋面的支撐系統(tǒng)，重型廠房的屋面支撐系統(tǒng)，根據(jù)結(jié)構(gòu)受力要求與設(shè)計習(xí)慣，通常會采用屋面剛性支撐，歐本兼系桿的檁架檁條方管下弦可以很方便的與屋面剛性支撐連接，并可兼作縱向剛性系桿。一來減小了屋面剛性交叉支撐的簡支跨度，防止屋面剛性支撐由于跨度太大，在自身重力作用下引起的下?lián)希辉俅危啙嵜烙^，又大大節(jié)約了用鋼量；

在重型鋼結(jié)構(gòu)廠房中，歐本桁架檁條的連接也非常簡單。桁架檁條的安裝和Z形檁條不同，桁架檁條是采用簡支鉸接連接，每端用二個普通螺栓連接，不存在Z形檁條連續(xù)搭接的問題。但是桁架式檁條的支撐系統(tǒng)比冷彎薄壁型鋼檁條系統(tǒng)要復(fù)雜些。

[B]檁間支撐[/B]
對于桁架系統(tǒng)來說，支撐是必要的，并且它有以下幾種構(gòu)成形式。
a)水平
水平支撐由兩根水平的連續(xù)構(gòu)件構(gòu)成，一根構(gòu)件設(shè)置在桁架的上弦，另一根設(shè)置在桁架的下弦。支撐與桁架的連接應(yīng)用螺栓連接或者焊接的連接方法，但無論使用那種連接方法都必須保證至少抵抗保證檁條平面外穩(wěn)定所需的水平方向力。水平支承的長細(xì)比(l/r)不應(yīng)超過300，其中l(wèi)是水平支撐的固定點的間距，
b)斜向
斜向的支撐應(yīng)當(dāng)使用長細(xì)比(l/r)不超過200的交叉桿件，其中ℓ是支撐在聯(lián)結(jié)點之間的長度，r則為支撐件的最小回轉(zhuǎn)半徑。而當(dāng)交叉的斜支撐在交叉點上連接的話，支撐的計算長度l則為交叉點到桁架弦桿的距離。斜支撐與桁架弦桿的連接方法可以是螺栓連接或是焊接.

下表為廈門廈順鋁箔公司冷軋車間各型號檁條情況下的用鋼量比較：

備注：1.荷載條件
基本風(fēng)壓為0.80kn/m2,地面粗糙度為B類，恒載為0.2kn/m2, 活載為0.50kn/m2,基本雪壓為0.35kn/m2,無其它荷載；

[B]分析手段