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      某大型物流輕鋼倉庫結構優化設計

        信息來源:   發布時間:2022-01-15  點擊數:

      0 引言

      隨著我國物流產業的不斷盛行, 大型物流倉庫孕育而生。不同物流品種對其倉庫有著不同的要求。

      某物流倉庫建筑面積為30 240 m2 (252 m×120 m) , 由電器產品高架這一特殊要求決定該倉庫為典型柱網結構如圖1。

      圖1 典型柱網結構平面

      圖1 典型柱網結構平面  下載原圖


      本文通過不同剛架形式的方案比較及相應的設計要點進行優化設計以得到既經濟又合理的效果。

      1 不同剛架形式的經濟分析

      倉庫荷載取值

      檁條自重+屋面板:0.2 kN/m2

      懸掛荷載:0.2 kN/m2

      不上人活載:0.5 kN/m2

      風荷載:0.35 kN/m2 (50年, 地面粗糙度B類)

      雪荷載:0.7 kN/m2 (100年)

      1.1 剛架柱角剛接、鉸接的經濟指標對比

      選取同一榀剛架, 分別對其柱角進行剛接和鉸接分析計算, 其計算簡圖如圖2、圖3。

      圖2 柱角剛接模型

      圖2 柱角剛接模型  下載原圖


      圖3 柱角鉸接模型

      圖3 柱角鉸接模型  下載原圖


      采用建科院STS程序計算, 結果如表1。

      由此可見,

      (1) 柱角剛接和鉸接2種形式, 各項參數指標均能滿足文獻[1]要求。

      (2) 在同等應力比的狀況下, 柱角剛接的剛架較柱角鉸接的剛架抗側移能力有大幅提高, 但剛架撓度差異并不大。

      (3) 由于鉸接鋼柱可根據受力性能, 截面可采用上大下小楔形, 故此柱角鉸接剛架方案較柱角剛接方案用鋼量較為經濟。

        

      表1 用STS程序計算剛接和鉸接各項參數指標  下載原圖



      表1 用STS程序計算剛接和鉸接各項參數指標

      表1 用STS程序計算剛接和鉸接各項參數指標

      1.2 大柱網間采用托架與否的經濟指標對比

      本工程由于使用功能要求, 在倉庫中部需創造15 m×60 m的空間, 為了實現該目標, 有以下兩種方案。

      方案一:采用托架形式, 如圖4。此時其檁條跨度7.5 m。

      圖4 帶托架形式的剛架平面布置

      圖4 帶托架形式的剛架平面布置  下載原圖


      方案二:采用長檁條取代托架形式, 如圖5, 此時檁條跨度15 m。

      圖5 長檁條形式的剛架平面布置

      圖5 長檁條形式的剛架平面布置  下載原圖


      同樣采用建科院STS程序計算在相同應力比情況下經濟指標如表2。

      從表2可見, 取消托架后, 圖5中的剛架3用鋼量較有托架的圖4中剛架1、2和托架總用鋼量有明顯減少, 但由于檁條跨度的增長, 在采用較為經濟的格構形式下, 用鋼量卻有明顯加大, 導致總用鋼量偏大, 故此采用無托架的剛架不夠經濟。

      2 大量采用有托架的門式剛架結構設計注意事項

      2.1 抗側剛度影響

      通過1.1節經濟比較, 剛架采用柱角鉸接形式, 將鋼柱構件截面尺寸根據受力情況而變化, 從而能達到較好的經濟效果, 但在大量使用托架的門式剛架中, 除為避免與托架相連的鋼柱采用剛接外, 為了提高抗側剛度, 加強空間整體性宜將所有剛架柱角采用剛接形式。

      2.2 托架與剛架的構造及其設計

      2.2.1 圖4中如何避免剛架2對托架出平面的影響

      由于托架跨度15 m, 采用900 mm高的格構桁架形式, 剛架2由于受側向力作用, 極易對托架產生出平面作用, 故此構造上需將剛架2支承在托架上, 兩者保持托架出平面方向的可滑移狀態, 同時為確保穿堂風影響, 需在剛架2上開長圓孔與托架滑移連接。

      2.2.2 圖4中如何處理托架對剛架1出平面的影響

      雖然托架支承在剛架1的鋼柱上, 但由于托架剛度遠比鋼柱弱軸剛度要大, 極易導致鋼柱在弱軸方向平面失穩, 故此應將托架與剛架1的連接方式改為鉸接, 只傳遞豎向力, 不傳遞彎矩。

      2.3 圖4中如何解決溫度應力

      在普通輕鋼結構中, 建筑物超長, 往往可通長在檁條上開長圓孔與剛架滑移連接來減少溫度應力的影響。但存在大量托架的輕鋼結構屋面中, 由于托架與剛架的鉸接構造, 其可能產生的溫度應力要比無托架的結構大得多。設計時, 宜采用空間模型, 計算其溫度應力影響, 構造上應適當控制托架長度 (經計算分析, 托架一般長度控制在60 m左右, 其溫度應力較小) , 超長時, 可將通長的托架在其中部通過設置長檁條的方式取代托架, 從而減小托架總長度, 如圖6。

      3 構造措施

      3.1 加強屋面水平剛度

      由于大量托架的使用會減弱屋面剛度, 依據《門式剛架輕型房屋鋼結構技術規程》, 宜在托架位置設置縱向水平支撐, 橫向水平支撐間距亦應適當減小。

        

      表2 采用STS程序計算相同應力比情況下經濟指標  下載原圖



      表2 采用STS程序計算相同應力比情況下經濟指標

      注:在無托架狀況下, 剛架柱角均采用鉸接形式;在有托架狀況下, 由于托架支于剛架柱弱軸方向, 其剛度差異較大, 極易形成鉸接, 柱角若采用鉸接方式, 結構易形成可變體, 故此有托架的剛架柱角均采用剛接形式。

      表2 采用STS程序計算相同應力比情況下經濟指標

      圖6 超長托架減少溫度應力影響的構造處理

      圖6 超長托架減少溫度應力影響的構造處理  下載原圖


      3.2 加強豎向抗側剛度

      由于托架代換了部分剛架柱, 僅靠柱角剛接仍顯不足, 應適當增設柱間支撐提高抗側能力。

      4 結論

      (1) 在常規門式剛架結構設計時, 鋼柱柱角鉸接可能要比剛接經濟合理。

      (2) 在需要大空間的門式剛架結構中, 可采用柱角剛接形式的剛架加托架來實現。

      (3) 當采用剛架與托架組合的結構設計時, 應充分考慮剛架和托架間的相互影響。

      (4) 在超長屋面中使用大量托架需考慮溫度的影響, 并采取必要的構造措施。

      (5) 在大量使用托架的剛架設計時, 應適當加強屋面水平剛度, 適當加強豎向抗側剛度。

      標簽: 倉庫 倉庫管理



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