365娱乐登录网址-bet亚洲官网手机版-登录


您好,欢迎访问东莞市宏冶钢结构有限企业官方网站!
东莞市宏冶钢结构有限企业企业标语
咨询热线

15322877859
18024626189

高级搜索:

联系大家

联系大家

东莞市宏冶钢结构有限企业

手机:李先生 15322877859

手机:杜小姐 18024626189

电话:0769-81928852

传真:0769-81928862

邮箱:364322010@qq.com

网址:www.hy-steel.cn

地址:东莞市企石镇黄金积工业区

365娱乐登录网址-bet亚洲官网手机版-登录

单层多跨钢结构厂房的结构设计及地震作用的研究

编辑:单慧敏 来源:中国知网 时间:2017-04-24 09:58:26 浏览次数:

摘要:随着改革开放的不断深入,社会生产规模不断扩大,工业化生产成为时代发展的必然趋势,工业厂房跨度越来越大,厂房结构越来越复杂,结构材料种类越来越多样。为了适应工业化发展趋势,满足工业厂房结构建造需求,提高厂房结构承载能力,文章以单层多跨钢结构厂房为例,从地震作用分析和结构设计两方面来对其进行相应的研究和探讨。

  单层钢结构厂房是指柱子、屋顶等构件是由钢结构建造的厂房,是工业厂房中最为常见的一种结构形式,在冶金等诸多领域有着非常广泛的应用。与传统混凝土结构厂房相比,单层钢结构厂房具有使用年限长、节能环保、缩短施工工期、钢结构本身自重轻、可回收利用、对环境影响小等多种优点,与现代绿色节能环保的生产理念非常相符,因而研究钢结构设计相关内容具有重要意义。


1单层多跨钢结构厂房的结构设计

1.1钢结构厂房动力特性分析

    对于单层多跨钢结构厂房的动力特性分析,文章采用有限元AppSAP来完成,该App包含有点单元、线单元、面单元和体单元四个单元,能够对结构进行静动力计算,进行线性非线性和有限元分析。采用SAPApp对单层多跨钢结构中厂房空间结构的动力特性分析,先建立厂房空间结构模型并对模型单元进行网格划分,将墙面板、屋面板、条等结构自重分摊在钢柱梁上[1]。然后对结构模型进行有限元分析,获取厂房空间结构的各阶振型图和特征周期、特征频率表。通过一榀钢架的动力特性分析发现,其振型基本都是平面外的,且刚度较小,容易发生摆动。通过对各阶振型图观察发现,不同阶振型结构的变形方向和位移各有差异,有扭转变形、平动变形,整个结构位移沿y轴方向进行,结构中部多跨位移较大等,表明单层多跨钢结构厂房在结构设计中,对于钢梁截面大小的设计主要是由位移来控制的,但在Z轴方向上缺少额外的支撑,从而使得多跨钢结构容易产生较大位移和扭转变形,在实际的设计中需要引起设计人员的足够重视。


单层多跨钢结构厂房


1.2厂房的结构钢设计

    单层多跨钢结构厂房的结构设计包含诸多方面,如厂房柱网、厂房钢梁、厂房横纵向跨度等等。对于厂房柱网的设计,应严格按照相关设计标准和规定的原则来进行,如便于施工和维护,保证柱距的统一,满足横纵向强度与刚度要求等,以确保柱网设计满足工业厂房建设需求,满足工艺流程使用需求,保证厂房建造的安全性与经济性[2]。厂房柱网设计包括厂房伸缩缝位置与尺寸的设计,厂房横、纵柱网的尺寸设计,归纳起来主要分为两部分,即厂房的横向跨度和厂房的纵向柱距。对于厂房横向跨度的设计一般为3m的倍数,对于纵向柱网尺寸的设计一般为6m。厂房横向跨度设计主要受厂房内的大型设备和物流、人员流动影响,需要通过专业技术来予以确定。


2单层多跨钢结构厂房的地震作用分析

2. 1地震作用的特点及计算方法

    作为影响建筑结构重要因素之一的地震作用,一直以来在建筑的结构设计中都受到了人们高度的关注和重视,抗震设计成为建筑结构设计中的一个关键环节。特别是在我国“一带一路”战略实施的背景下,由传统纺织行业向边疆地带的延伸传播如(新疆、云南等地,这些地区都是地震高发区)所带来的厂房结构抗震等级要求高,抗震设计难度大,风荷载、雪荷载也较大,利润低且工程造价高等一系列问题,使得对荷载敏感、用钢量大,不符合经济性的轻钢厂房结构,表现出了局限性与不适用性。为了克服轻钢厂房的局限性,需要通过地震作用分析和抗震设计来提高单层多跨钢结构厂房结构设计的合理性与实用性。地震作用给建筑结构带来的影响主要是在地震发生过程中由地面运动给建筑带来的间接性动态作用,包括动位移、地震速度、加速度等[3]。根据地震发生往往迅速短暂,具有突发性、偶然性、破坏性的特性分析,地震作用给建筑结构带来的动态作用也是一种短时间的动力作用,包含竖向地震作用和横向地震作用两部分。理论与实践案例表明,与水平地震作用相比,竖向地震作用给高层建筑、大跨度建筑结构造成的影响尤为显著,即竖向地震作用是破坏建筑结构的主要因素。


单层钢结构厂房


    关于地震作用的计算,目前常用的几种方法主要是振型分解反应谱法、底部剪力法和时程分析法等。振型分解反应谱法,基于单自由度体系加速度设计反应谱和振型分解原理,通过对各阶振型对应等效地震作用的计算,并将各阶振型对应地震作用效应按照一定原则进行组合,最终得到多自由度体系的地震作用效应。这种计算方法多用于多自由度体系地震作用的计算,适用于考虑平扭偶联效应地震作用场合[4]。时程分析法通过在结构基本运动方程中带入地面加速度记录,然后对方程进行积分,进而求得整个时间历程内地震作用。这种计算方法将地震波带入到对应结构物当中,然后从地震作用产生开始进行逐步积分,直至地震作用结束。与其他计算方法相比,能够计算结构及构件在每一时刻的地震内力、变形等反应是时程分析法具有的最突出优势。


2.2单层多跨钢结构厂房地震作用分析

    某工程建设在g度抗震设防区内,依据《建筑抗震设计规范》和工程实际情况,现对该工程结构进行抗震设计,采用单层多跨钢结构形式,基本地震加速度设计为0.2g特征周期设置为0.45s。由于该工程结构跨度大,跨度多,因而在数据采集过程中,仅对一些关键节点、具有代表性的节点、截面进行数据采集和分析,如对每榻钢架及其柱底、柱顶进行编号等。数据采集完成后,对地震作用进行计算,这里以振型分解反应谱法为例,将单自由度体系自振周期与地震最大加速度反应间的关系定义为地震加速度反应谱[5]。地震动的不同所形成的地震反应谱也不相同,因而地震动的影响因素也会对地震反应谱造成影响,如振幅、频谱、阻尼比等。要想获得可用于单层多跨钢结构设计的地震反应谱,由于并没有现成可供获得的谱系,因而需要通过专门的研究来获得。


抗震钢结构厂房


    地震影响系数是地震反应谱设计研究中的一个重要参数,通常用。来表示,它是动力系数p与地震系数K的乘积。而地震系数则是重力加速度与地面运动最大加速度之前的比值,动力系数则是最大绝对加速度与地面最大加速度之间的比值(地震作用下单质点体系的运动)。根据这些系数之间关系的分析,将地震发生中实测到的地面加速度记录带入到上述关系式中即可求出结构的最大加速度反应。在此条件下,通过对不同地震度、阻尼比、特征周期等参数下所对应地震影响系数的进一步计算,从而确定出最佳地震影响系数值,进而设计出满足结构设计要求的地震反应谱。


    多遇地震下的地震反应谱分析结果显示,当地震作用在x方向上时,各关键节点在x方向上的弯矩与剪力要明显大于在其他方向上的弯矩和剪力,并且这种地震反应呈现出一定规律性。当地震作用在y方向上时,关键节点在各个方向上的内力值都不是很大,主要原因在于单层钢结构厂房外平面布设了额外的屋面支撑、柱距支撑等支撑体系,使得厂房结构在平面外具有较大的刚度,在地震作用下不易发生变形。依据上面分析,单层多跨钢结构厂房的结构抗震设计应重点加强主钢架、屋面支撑、柱间支撑和屋面檩条等几方面的抗震设计。如,屋面檩条的抗震设计应依据国家有关抗震标准,从厂房整体结构出发对檩条的形状、尺寸进行合理设计,对抗震性能予以充分考虑。


3结束语

单层多跨钢结构厂房已成为现代工业厂房结构发展的主要模式,这种钢结构建造的厂房具有节约成本、自重轻等多种优点,符合现代节能环保和经济性发展要求。根据上文对单层钢结构厂房的结构设计与地震作用分析,应对单层多跨钢结构厂房结构、构件进行合理的设计,对地震作用进行合理分析与准确计算,从而推动单层钢结构进一步发展。

 

参考文献:

[1]刘皓.单层多跨钢结构厂房的结构设计及地震作用分析[D].南昌大学,2015.

[2]王亚杰.吊车位位置对单层钢结构厂房地震反应的影影响[D].内蒙古科技大学,2012.

[3]关俊伟.单层双跨门式刚架轻型居屋钢结构地震反应弹塑性时程分析[D].西安建筑科技大学,2009.

[4]谭永宁.单层多跨新型钢结构厂房设计一一先容中国雪柜实业有限企业雪柜厂主厂房钢结构设计[J].机械工厂设计,2011,(6):14-19.

[5]何斌,庞金来,施卫星.采用橡胶支座的单层排架插层结构厂房的地震作用分析及加固设计[J].土木工程学报,2013,(S1) :97-100.

 

 

365娱乐登录网址|bet亚洲官网手机版

XML 地图 | Sitemap 地图