大吨位吊车抽柱式门式刚架的设计研究

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无吊车或小吨位吊车的门式刚架结构厂房因用钢量少、建设速度快等优点,得到了广泛的应用。随着国民经济的发展,对大吨位吊车、大空间门式刚架结构厂房的需求日益增长。但《钢结构设计规范》(GB50017-2003)、《门式刚架轻型房屋结构技术规程》(CECS:2002),都无具体规定,对抽柱的设计也没给出具体的要求,设计人员只能凭借经验自行调试模型解决。本文通过工程实例,对在设计中遇到设有大吨位吊车又需要大空间而抽柱的门式刚架结构的问题进行设计研究;采用PKPM软件建立标准榀、抽柱榀和相邻抽柱榀刚架计算模型进行结构内力分析。门式刚架抽柱处设置托梁(托架),考虑到其实际工作时具有横向、竖向位移,建立抽柱榀刚架模型时在抽柱位置设立弹性支座。设置实腹式托梁时通过定义支座直接导入弹性支座的约束刚度,当设置托架时需根据托架的位移采用刚度试算法调整弹性支座的位移使其接近托架的位移,此时设定的刚度为弹性支座的约束刚度,故在门式刚架的抽柱处设置弹性支座符合实际情况。结合三种刚架模型进行内力分析,通过控制抽柱位置及其它榀刚架相应位置位移协调一致,进而控制厂房的纵向刚度。考虑到抽柱式门式刚架的抗侧力单元及厂房纵向的抗侧移刚度的减弱,在刚架抽柱的两侧布置闭合式水平支撑;在相邻抽柱的柱间布置由角钢组成的十字交叉柱间支撑,使水平支撑和柱间支撑共同保证平面刚架的整体稳定及结构空间整体稳定。本工程布有大吨位吊车(100t)超出了《门式刚架轻型房屋结构技术规程》(CECS:2002)的适用范围,因此控制刚架梁挠度、吊车梁挠度、刚架柱位移值符合《钢结构设计规范》(GB50017-2003)规定的限值,且应考虑到单台吊车运行时柱顶的横向位移不宜超过Hc/1250的要求。对相邻抽柱榀刚架进行内力分析,增大相应抽柱位置钢柱的截面,保证柱顶位移及稳定性满足规范规定,同时给出节点设计详图。希望可以为类似工程提供参考。
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