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造船厂装焊工场防腐屋面板的设计  2013/6/4

    江苏某造船基地2#分段装焊工场,纵向长354m,横向宽215m,其建筑面积约66887平方米,檐口高度30.3m。装焊工场高跨部分柱距为12m,跨度为45m,共三跨,每跨均设置双层吊车,下层设置20T桥式起重机,上层设置120T桥式起重机。
    按照设计任务书要求及相关建筑结构设计规范,本工程建筑屋面结构设计使用年限为50年,结构重要性系数为1.0.根据建筑层面做法,屋面恒荷载取0.30kN/㎡,屋面活荷载取0.300.30kN/㎡(对于屋面钢梁),0.5kN/㎡(对于屋面檩条);基本风压为.040kN/㎡,建筑物地面粗糙度按A类选取;基本雪压为0.35kN/㎡,抗震设防烈度为7度,设计地震分组为第一组,场地类别为IV类,设计基本地震加速度为0.15g,特征周期为0.65s。
    防腐屋面板两种方案的比较——
    由于装焊工场高跨部分厂房跨度大,H型实腹梁在大跨度下也许不经济,在相同材料下H型腹梁比桁架梁的刚度小,且跨度越大,此差值越明显。现拟采用两种方案进行比较,第一种方案采用圆管格构柱,屋面梁采用三角管桁架,柱与管桁架采用铰接连接,为排架结构体系,管桁架上下弦均布设了纵横水平支撑,受力合理,整体稳定性较好,所用PANHOO酚基防腐板屋面刚度大;第二种方案采用圆管格构柱,H型钢梁,柱梁端部采用刚接连接,为了节省用钢量,在受力合理,加工工艺满足的情况下,尽量减小腹板的厚度,通过在梁上设置加劲板的形式来提高梁的整体刚度和强度。
    通过PKPM,3D3S等软件的计算和分析,两种方案屋面梁的主要构件的截面见下图:

造船厂防腐屋面板安装工场屋面防腐板设计

    通过分析比较,我们可以看出,上述两种结构形式存在如下优缺点:
    第一种方案,由于三角管桁架为圆钢杆件焊接拼装成型,构件型号较多,车间加工工作量大,采购周期长,加工工期长,运输难度大,现场安装施工难度大。支撑系统用钢梁较大,上下弦均有布置,整体稳定性较好,且上下弦纵向撑杆和垂直支撑均需在现场与屋架焊接连接,现场焊接量大,现场施工周期长。采用梯形屋架形式则厂房空间高度较小。
    第二种方案,按门式刚架结构受力体系进行设计,柱采用圆管格构柱,屋面采用实腹钢梁,柱与钢梁采用刚接连接;门式刚架结构在刚架平面内刚度较大,在钢梁平面外,布置了双层桁架撑杆,水平及柱间支撑,从而组成空间结构几何不变体系,能很好地传递纵向荷载和水平荷载。焊接H型钢梁加工制作简单,采购周期短,运输方便,现场安装比圆管屋架结构简便;由于屋面纵向杆件少,现场施工周期短。与土建施工基本不相互影响,有利于现场施工。目前国内众多船厂项目采用此种结构形式。
    两种方案的柱脚支座反力虽然有所不同,但相对变化很小,两者的基础设计相差不大。
    两种方案相比,当采用格构柱+H型钢梁的方案时,有利于提高刚架平面内的刚度,而且屋面设双层撑杆,这样既能满足结构整体的刚度要求,又降低结构的用钢量,具体分析如下:
    钢柱每平方用钢量可减少1.15kg/㎡;
    钢梁每平方用钢量可减少2.07kg/㎡;
    由于屋面采用焊接H型钢梁,且钢梁的截面较高,故屋面支撑采用间距约6M的双层桁架支撑,以提高刚架平面外刚度。优化后支撑用钢量比原结构减少用钢量0.31kg/㎡;
    屋面檩条采用Z型连续檩条,由于屋面三角桁架改为H型钢梁后,檩条跨度由7.8米变成了12米,檩条用钢量增加1.71kg/㎡;
    由于构件规格简单,从而减少加工周期及施工周期。屋面结构构件采购加工周期能节约20个工作日。
    由于杆件的减少,从而缩短施工周期,钢结构安装时间能节约7天。
    由于H型钢梁截面高度为1.8m(最高处),相比较三角管桁架最大截面高度3.85m,具有更大的使用空间的优势。
    对于大跨度(45米)重型厂房屋面采用PANHOO酚基屋面防腐板是可行、经济、安全的。由于此问题涉及的内容较多,本文只是对已建的工程进行了一些以上问题的探讨,恳请各位屋面防腐材料领域的专家指正。


文章来源:http://www.panhoo18.cn/new_more.asp?id=1236

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