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關鍵詞：聯合廠房；大柱網；鋼排架；網架；結構選型

1工程概況

上汽大通房車聯合廠房位于江蘇省溧陽市江蘇中關村科技產業園區。聯合廠房為單層鋼結構房屋，平面尺寸135m×325m，柱網27m×27m，凈高9m。聯合廠房平面布置見圖1。

2結構選型

2.1計算荷載

屋面上弦恒荷載為0.2kN/m2，下弦恒荷載為0.5kN/m2，上弦活荷載為0.95kN/m2，下弦活荷載不同區域的取值不同。一般工藝懸掛吊載區為1.0kN/m2，局部為5.0kN/m2，無工藝懸掛荷載區為0.2kN/m2，上弦管道按實際走向以活載形式加載。基本雪壓為0.55kN/m2（按100年一遇取值），基本風壓為0.4kN/m2，地面粗糙類別為B類[1]。

2.2地震作用計算參數

抗震設防類別為標準設防類（丙類），設防烈度為7度，基本地震加速度為0.1g，設計地震分組為第1組，場地類別為Ⅲ類，場地特征周期為0.45s，結構阻尼比為0.045[2]。

2.3方案比較

（1）3種方案。考慮車間的工藝布置需求，工藝懸掛吊載，廠房柱距、跨度和高度，以及施工條件等因素，兼顧技術的實用性、經濟性和先進性，進行了3種方案的比較，即輕型門式剛架、鋼框架（屋面采用主次桁架），鋼排架（屋面采用網架）。（2）計算。輕型門式剛架采用PKPM的STS模塊計算，鋼框架（屋面采用主次桁架）采用3D3S計算，鋼排架（屋面采用網架）采用MSTCAD計算，分析結果見表1。（3）選擇鋼排架。考慮到車間工藝布置靈活性，工藝懸掛運輸鏈通行適宜性、荷載特征，并綜合考慮工期、造價等因素，最終選擇了鋼排架（屋面采用網架）結構。

3結構設計與計算分析

3.1溫度伸縮縫和抗震縫的設置

廠房結構形式采用鋼排架，縱向長325m，橫向寬135m，縱向長度大于規范，不考慮溫度應力的最大溫度區段。結合工藝布置，在縱向設置1道溫度伸縮縫兼抗震縫，將結構劃分為189m+135m2個獨立的抗震單元，2個抗震單元的插入距為1m（見圖1）。

3.2網架設計

根據工藝懸掛運輸鏈吊點間距的要求，網架采用3m×3m的網格間距。由于網架矢高對結構整體用鋼量還存在一定的影響，因此建立了5個網架結構模型，比較不同矢高的用鋼量。用鋼量結果見表2。由表2可知，隨著網架矢高的增加，用鋼量是先逐漸減小，再逐漸增加，當矢高為2.2m時，用鋼量最小，所以本網架設計矢高選用2.2m。廠房屋面坡度為5.0%，如果全部采用網架找坡，坡頂矢高會比坡底矢高大1.35m，相應坡頂桿件長細比增大。經過分析發現，大部分網架桿件都是由其長細比控制而非強度或穩定控制，故網架坡度如全部采用網架找坡并不經濟。屋面坡度如果全部采用檁托找坡，坡頂檁托高度過高，很不合理。經過比較，本項目采用網架找坡3.0%，檁托找坡2.0%的方式。網架剖面見圖2。

3.3廠房鋼柱截面形式的選擇和設計

廠房結構形式為雙向鋼排架，柱腳采用插入式剛接，柱頂與網架支座球節點雙向鉸接，廠房鋼柱在豎向荷載和水平荷載作用下，屬于典型的壓彎構件，且結構X向、Y向受力性質基本一致。廠房結構中常用的鋼柱截面形式有H形、圓形、箱型。H形截面有明顯的強弱軸，不適合本工程；在箱型截面邊長和圓形截面直徑相同、壁厚一樣的條件下，箱型截面抗彎剛度遠大于圓形截面，在相同的受力條件下，箱型截面邊長更小，能夠提供較大的整體抗側剛度，并減小結構扭轉效應。本工程鋼柱采用箱型截面，因此廠房內隔墻、外墻與箱型截面連接更方便。根據抗風柱受力特征，廠房抗風柱采用H形截面。抗風柱設計通常有“上吊”和“下撐”2種設計思路，其優缺點見表3。本項目地質條件屬于典型的軟土地基，廠房基礎采用樁基，抗風柱如采用“下撐”設計，為控制沉降差，其基礎需采用樁基，但樁基的承載能力不能完全發揮，會造成工程設計的浪費。經對比分析，本工程一般的抗風柱采用“上吊”設計，有卸貨棚的抗風柱則采用“下撐”設計。

3.4主體結構計算結果和控制指標

本工程主體結構控制指標和計算結果見表4。3.5地基與基礎設計基礎采用樁基，樁采用預應力高強混凝土管樁，根據上部荷載的不同，樁直徑采用400mm、500mm2種規格，持力層均為第4層粉質黏土層。樁須穿越7~8m深的淤泥質軟土層，根據地方標準，樁間距取4.5d（d為樁直徑）。

4結語

現代化工廠自動化程度越來越高，自動工藝運輸鏈使用愈發普及，且近年來工業用地緊張，為節約廠房空間，工藝運輸鏈更多采用吊掛方式。鋼排架結構-網架屋蓋柱網大、工藝布局靈活，而且下弦可以為工藝懸掛運輸鏈提供1個吊掛平面，更為難得的是網架使得工藝、公用使用空間分離，避免交叉，廠房更具現代感，美觀簡潔。

參考文獻：

[1]建筑結構荷載規范：GB50009—2012[S].

[2]鋼結構設計標準：GB50017—2017[S].

[3]空間網格結構技術規程：JGJ7—2010[S].

[4]建筑抗震設計規范：GB50011—2010[S].

[5]預應力混凝土管樁基礎技術規程：DGJ32/TJ109—2010[S].

作者：劉紀軍 單位：上海市機電設計研究院有限公司