图 2—4 框架形式
从耗钢量考虑,重型厂房中的承重柱很少采用等截面实腹式柱,一般采用阶梯形柱。其下段通常取缀条格构式,而上段既可采用实腹式(见图2—5a),亦可采用格构式。但是当格构式柱的加工制作费用比重增大时,需综合权衡经济指标来选择承重柱的结构形式,如边柱下段做成空腹式。实腹式等截面柱的构造简单,加工制作费用低,常在厂房高度不超过10m且吊车额定起重量不超过20t时采用。厂房高度不大,但吊车额定起重量超过100t,,或吊车吨位不大而厂房高度较大(有刚度要求)时,宜采用分离式承重柱。分离式柱的吊车肢和屋盖肢通常用水平板做成柔性连接(见图2—5b)。这种连接既可减小两肢在框架平面内的计算长度,又实现了两肢分别单独承担吊车荷载和屋盖(包括围护结构)荷载的设计意图。尤其对位置不高的大吨位吊车或车间有可能改扩建时,分离式柱更显其优点。
图2—5 格构式柱与分离式柱
(a) 具有分离式柱脚的格构式; (b) 分离式柱
双肢格构式柱是重型厂房阶形下柱的常见形式.图2—6是其截面的常见类型。
图2—6 双肢格构式柱
厂房结构形式的选取不仅要考虑吊车的起重量,而且还要考虑吊
车的工作级别及吊钩类型,对于装备A6—A8级吊车的车间除了要求结构具有大的横向刚度外,还应保证足够大的纵向刚度。因此,对于装备A6—A8级吊车的单跨厂房,宜将屋架和柱子的连接以及柱子和基础的连接均作刚性构造处理。纵向刚度则依靠柱的支撑来保证。设计在侵蚀性环境中工作的厂房,除了要选择耐腐蚀性的钢材,还应寻求有利于防侵蚀的结构形式和构造措施。同理,在高热环境中工作的厂房,在设计中不仅要考虑对结构的隔热防护,亦应采用有利于隔热的结构形式和构造措施。
可参照已有的同类型构件或设计参考资料,初步确定构件的截面尺寸。在无资料可参照时,可按表2—3初拟柱各段截面的高度和宽度。其中Q指吊车吨位,H指全柱长度,H1指上阶柱长度。
柱各段截面的高度和宽度 表 2—3
类别 柱高H(m) 无吊车 Q?30t 50t?Q?100t 125t?Q?250t Q?300t H?10 等截面柱?1/20?1/15?H ?1/18?1/12?H 10?H?20 H?20 H1?5 上阶形?1/25?1/18?H ?1/20?1/15?H ?1/30?1/20?H ?1/10?1/7?H1 ?1/9?1/6?H1 5?H1?10 H1?10 ?1/10?1/8?H1 ?1/10?1/7?H1 ?1/9?1/6?H1 ?1/12?1/9?H1 ?1/12?1/8?H1 ?1/10?1/7?H1 阶 形柱H?20 下阶形?1/15?1/12?H ?1/15?1/10?H ?1/12?1/9?H ?1/10?1/8?H 20?H?30 H?30 ?1/18?1/12?H ?1/15?1/10?H ?1/12?1/9?H ?1/20?1/15?H ?1/18?1/12?H ?1/15?1/10?H 阶形柱无论是实腹式还是格构式,均是以肩粱将其各阶段连在一起形成整体的。肩梁有单腹壁和双腹壁之分,如图2—7所示
图2—7 肩梁构造及计算简图
(a) 单腹壁肩梁; (b) 双腹壁肩梁; (c) 肩梁计算简图 2.1.1.3 柱间支撑
作用于厂房山墙上的风荷载、吊车的纵向水平荷载、纵向地震力等均要求厂房具有足够的纵向刚度。这在结构上是通过合理的柱间支撑和屋盖支撑(参见2.1.3节)的设置来实现的。每列柱都必须设置柱间支撑,多跨厂房的中列柱的柱间支撑宜与其边列柱的柱间支撑布置在同一柱间。通常将吊车梁上部的柱间支撑称为上层柱间支撑,吊车梁下部的柱间支撑称为下层柱间支撑(参见图2—8)。下层柱间支撑一般宜布置在温度区段的中部,以减少纵向温度应力的影响。当湿
度区段长度大于150m或抗震设防烈度为8度Ⅲ、Ⅳ类场地和9度时,应当增设一道下层柱间支撑,且两道下层柱间支撑的距离不应超过72m。上层柱间支撑除了要在下层柱间支撑布置的柱间设置外.还应当在每个温度区段的两端设置。每列柱顶均要布置刚性系杆。
图2—8 柱间支撑布置
常见的下层柱间支撑是单层十字形(见图2—9)。支撑的倾角应控制在35??55?之间,如果单层十字形不能满足这种构造要求。可选用人字形,K形,Y形,双层十字形或单斜杆形。如果由于柱距过大??12m?或其他原因(例如工艺或建筑上的需要),不能设置上述形式的下层柱间支撑时。可以考虑采用门形,L形柱间支撑,甚至不加任何斜撑而将吊车梁与下段柱的吊车肢刚性连接构成刚架。后一方式制造和安装都较复杂,一般不提倡使用。上层柱间支撑的常见形式见图2—10,一般采用十字形,人字形或K形,柱距较大时可取v形或八字形。