大跨度網(wǎng)架在某工廠聯(lián)合工房中的應用

周劍飛 霍亞超

大跨度網(wǎng)架在某工廠聯(lián)合工房中的應用

周劍飛 霍亞超

隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，各地卷煙廠正經(jīng)歷著一輪技改的過程，新產(chǎn)品、新裝備、新工藝對建筑結(jié)構(gòu)的要求也越來越高，特別是大跨度網(wǎng)架結(jié)構(gòu)在本輪技改的制絲工房和卷包工房中的大量使用，對設計和施工提出了更高的要求。本文基于寧波卷煙廠十二五易地技改的實際工程，對制絲工房和卷包工房的設計施工進行了詳細的分析介紹，可對同類型的其它建筑起到參考作用。

一、工程概況及結(jié)構(gòu)形式

工程位于寧波市奉化區(qū)工業(yè)區(qū)，抗震設防烈度為6度。制絲、卷包工房主體結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土柱網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)找坡，最小矢高2.0m，最大矢高約4.0m，主要柱距9m，主要跨度27m、36m、45m。屋面采用發(fā)泡水泥復合板，網(wǎng)架下弦球下吊公用專業(yè)管線及鋼格柵、吊頂?shù)取?/p>

二、設計及施工控制點

1.工藝復雜

新建煙廠采用三條大產(chǎn)量制絲線另外膨脹煙絲車間，卷包車間除卷包外還布置有濾棒成型車間，工藝流程特別多，配合的管線特別復雜。

2.溫度應力

平面最長長度為323m，在正常使用條件下，會產(chǎn)生較大的溫度應力，應采取措施控制溫度應力，以免對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生有害位移，同時也應注意地震作用的影響。

3.大跨度

制絲工房的最大跨度為45m，而矢高又較小，產(chǎn)生的應力及撓度非常大。

三、網(wǎng)架建筑結(jié)構(gòu)設計

1.總體布置

制絲車間為單層廠房，按抗震縫（兼作伸縮縫）將制絲車間劃分為A區(qū)、B區(qū)兩個區(qū)。A區(qū):橫向三跨（33m+45m+27m+30m），邊柱柱距9m，中柱柱距（從南向北依次為）：4×27m+36m。鋼筋砼柱，屋面承重結(jié)構(gòu)采用正放四角錐螺栓球網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，網(wǎng)格3×3m，下弦球中心標高12.5m，屋面板采用發(fā)泡水泥復合板。B區(qū):中柱柱距（從南向北依次為）：36m+27m+36m+2×27m，其余同A區(qū)。卷包車間同制絲車間，僅跨度相對于制絲車間稍小。

2.荷載取值（不含自重）

上弦部分：屋面恒載1.10kN/m2，屋面活載0.50kN/m2，基本風壓0.50kN/m2，天溝雨水活載3.00kN/m2（加載在天溝所在兩上弦球），網(wǎng)架考慮雪荷載影響四周4米范圍內(nèi)0.60kN/m2。下弦部分：制絲車間吊掛恒載0.40 kN/m2，吊掛活載1.80kN/m2；卷包車間吊掛恒載0.50kN/m2，吊掛活載1.80kN/m2，成品煙輸送設備活載2.00kN/m2。所有荷載均作用在節(jié)點上，桿件為軸向受力，不承受彎矩。撓度控制值為小于1/250（網(wǎng)架短跨）。

3.材料

鋼管材質(zhì)設計要求符合《碳素結(jié)構(gòu)鋼》GB700規(guī)定的Q235B鋼。且外徑小于180mm的桿件采用符合GB3092規(guī)定的高頻焊接鋼管，外徑不小于180mm的桿件采用符合GB/T 8162-2008規(guī)定的無縫鋼管。螺栓球采用GB699規(guī)定的45號鋼鍛造，表面應光滑無裂紋無過燒。高強螺栓采用《鋼網(wǎng)架螺栓球節(jié)點用高強度螺栓》GB/T16939-1997規(guī)定的40Cr鋼。封板、錐頭材質(zhì)均應符合GB700規(guī)定，鋼號與桿件一致。焊條:Q235B鋼與Q235B鋼焊接時，焊條應選用 E43XX型；45號鋼與Q235B鋼焊接時，焊條應選用 E43XX型；45號鋼與45號鋼焊接時，焊條應選用 E50XX型。

4.焊縫

網(wǎng)架桿件鋼管與兩端封板或錐頭之間的對接焊接加工，先用鋼管自動切割剖口機床下料并剖口（30°），再采用二氧化碳氣體保護焊工藝在網(wǎng)架桿件雙頭自動焊接機床上完成。網(wǎng)架桿件的焊縫質(zhì)量應達到《建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)規(guī)程》JGJ81-2002所規(guī)定的二級焊縫標準。鋼管與鋼管的對接焊縫應為一級焊縫。桿件應盡量避免接長，如需接長一根桿件只允許有一條對接接長焊縫，且焊縫距節(jié)點或端頭距離不得小于500mm，對接桿件總數(shù)不應超過桿件總數(shù)的10%，并不得集中布置。

5.除銹

網(wǎng)架桿件應清除氧化皮和銹蝕等污染物，除銹等級為Sa2.5，涂刷水性無機富鋅底漆兩道，總厚不小于75μm，網(wǎng)架吊裝完畢后刷中間漆環(huán)氧云鐵磁漆兩道，厚度不小于50μm，防火涂料必須與中間漆可配套使用。網(wǎng)架的構(gòu)件（包括螺栓球，桿件，高強螺栓，支座等）應在工廠內(nèi)制作，并應有檢驗合格記錄。網(wǎng)架球及螺栓的加工，由廠方按機械行業(yè)標準自行加工或選購，但均應滿足網(wǎng)架設計及施工階段受力、變形等要求。

6.加工安裝技術(shù)要求

支承面處預埋鋼板必須水平，位置準確，其中心線對定位軸線的偏差不大于10mm，支承面標高允許偏差±5mm。鋼管的拼接：一根桿件只允許一個拼接，壓桿要求在兩端L/3范圍內(nèi)。桿件焊接要求鋼管壁厚≤6時，不打坡口；鋼管孔壁厚＞6時，打坡口鋼管壁厚誤差嚴格控制在10%之內(nèi)。構(gòu)件焊接必須等強度，除角焊縫外，不得低于二級焊縫要求，焊縫不得夾渣、氣泡，焊縫強度應高出母材強度，支座球必須采用E5016或E5015焊條，且球加熱到150°C方能施焊。網(wǎng)架桿件不允許吊掛荷載，吊掛荷載只允許加于網(wǎng)架球節(jié)點上。網(wǎng)架安裝建議采用滑架安裝施工方法，以確保安裝精度及初始撓度滿足要求。

四、設計及施工措施

1.消音器移位

在風管通往生產(chǎn)輔房的位置設置有消音器，設備廠家向聯(lián)合工房所供的ZP100消音器較重的為2700x1250，有效長度2000mm，重量為1006kg，在相鄰軸距間要布置3個，這對于網(wǎng)架來說屬于較大重量，工程實際做法是首先分散消音器的布置，并在框架柱上做支架來分散消音器的重量。

2.施工過程吊掛

對于網(wǎng)架桿件來說，只能承受軸向力，若給予桿件其它方向的荷載，則會對網(wǎng)架產(chǎn)生有害的作用，在設計文件中是明確禁止在桿件上吊掛任何物品的，所有需吊掛的東西都需吊掛在上弦球、下弦球上。主要吊掛物品的處理方式有：虹吸排水管，吊掛于天溝下方的上弦球上，上弦球預留有螺栓孔；在下弦球上設置吊桿，并在吊桿之間設置橫擔，來安裝風管和部分水管；在下弦球上設置吊桿，在吊頂以上設置吊掛于吊桿上的鋼格柵，在鋼格柵中安裝水管、電纜橋架等，在鋼格柵下部安裝房間吊頂。

3.施工過程撓度監(jiān)測

整個工程過程中要求三次測量撓度數(shù)據(jù)，第一次為網(wǎng)架安裝完成后，未加載屋面板及任何其它荷載的情況下；第二次為安裝完屋面板后，未加載其它荷載的情況下；第三次為竣工驗收前。第一次撓度有理論撓度值和實際撓度值對比后可以反映網(wǎng)架本身的安裝質(zhì)量；第二次測量也可以計算出理論值和實際值對比后反映網(wǎng)架的受力性能；第三次因活荷載加至什么程度并不明確，難以計算出理論值，但是測量結(jié)果可以反映網(wǎng)架的實際應用效果，反推出活載加載的水平。

4.采用抗震支座

為應對實際使用過程中網(wǎng)架產(chǎn)生的位移，支座采用抗震支座，首先在柱頂預埋鋼板，鋼板上設置過渡板，支座的核心部分是過渡板之上的氯丁橡膠墊，橡膠墊塊厚度為64mm，為分層狀材料，11mm厚橡膠主材和3mm厚鋼板間隔設置，既保證其強度又保證其可靠的位移性能。使支座處下弦球不傳遞彎矩，達到鉸接的要求。支座的設置可在保證可靠連接的前提下盡量地減少各部分之間的相互作用，結(jié)構(gòu)受力更明確。

五、結(jié)語

本文介紹了工程中的實際情況，對設計施工難點進行了闡述，分別是單柱荷載大、大跨度、下吊管線復雜、施工工藝流程復雜；分別在總體布置、荷載取值、材料、焊縫、除銹、加工安裝技術(shù)要求等方面介紹了網(wǎng)架的建筑結(jié)構(gòu)設計要點；并在消音器移位處理、施工吊掛、撓度監(jiān)測、抗震支座等方面提出相應的設計、施工措施。對于大跨度網(wǎng)結(jié)構(gòu)的設計施工積累了一定的經(jīng)驗，一定程度上滿足了日趨復雜的工程實際要求。

（作者單位：周劍飛，浙江中煙工業(yè)有限責任公司；霍亞超，機械工業(yè)第六設計研究院有限公司 ）