某廠房網架結構的設計與實施要點

文/段海燕 大連港口設計研究院有限公司 遼寧大連 116000

網架結構是按照某種網格形式由多根桿件通過球節點連結而成的一種空間結構，因其具有整體剛度大、空間受力小、結構重量輕、抗震性能好以及技術經濟指標優越等優點，被廣泛應用于各種大跨度結構的屋蓋體系。建筑工業廠房因工藝布置特點，常常采用底部多層混凝土框架結構與上部框排架結構結合的混合結構體系，屋蓋體系常采用網架結構。因主廠房內振動設備較多，設備的振動波在傳播過程中往往會引起屋面網架結構的振動，影響結構的正常使用，造成安全隱患。

1、工程概況

某火電廠廠房施工場地的地形比較特殊，具有南低北高的特點，地質屬于丘陵地貌，施工設備采用的是順列布置的方式，廠房結構采用的是網架結構的設計形式。主廠房采用的鋼結構，橫向為框排架+支撐結構的形式，縱向為梁柱鉸接+支撐結構的形式， 在適當軸位（尤其在結構底部內力較大處），設橫向垂直支撐，保證結構的橫向剛度和橫向水平力的傳遞，以確保結構穩定和抵抗側向力。廠房兩機組單元之間設置伸縮縫，兩機組廠房形成獨立單元結構體系。

2、網架結構的設計流程與實施要點

2.1 設計流程

網架結構的設計是一項重要的工作，設計人員需要按照國家相關規范要求，對網架結構進行合理的優化，突出網架結構的特點。在對網架結構進行設計時，可以采用模型分析分方式，對網架進行合理的計算，還要對施工圖進行調整。

2.1.1 模型分析。為了保證模型的合理性，施工設計人員需要對初期網絡尺寸進行合理的劃分，選擇適合的網架厚度，對平面支座進行合理的調整，找到施工的關鍵點。在網架的邊緣，需要對支座位置進行調整，這一過程需要遵循反復調整的原則，還要滿足建筑外形的要求，結合網架受力的特點，保證模型滿足圖紙的設計要求。

2.1.2 網架結構的計算。網架計算時，主要是對支座設置情況、荷載輸入以及工況的組合情況進行優化設計，在設計的過程中，應結合計算結果，對設計方案施工流程進行調節，檢查風荷載的輸入是否準確，對支座構件進行模擬，判斷工況組合狀態下，支座構件的設置是否合理，分項系數的設置是夠準確。在對計算結構的撓度進行檢查時，應保證其規范性，對不合理的地方進行調整。在對網架結構的幾何可變情況進行檢查時，還要檢查連接節點的螺栓大小是否符合設計要求。

2.1.3 施工圖的調整。在對施工圖進行調整時，需要對節點施工圖進行計算，并對加工施工圖進行出圖。水平網架是以水平面為基準面，而弧形網架是以擬合平面為基準面，在弧線相交的位置，應采用其他基準面進行計算。在對網架模型進行設計時，會利用專業的計算軟件，在平面所在的位置需要移動到基點位置，避免出圖中存在過多的誤差，這會影響網架球的安裝。施工圖的調整可以保證網架結構建筑設計與施工的質量。

2.2 實施要點

2.2.1 抗震設計。按照我國規范確立的“三水準設防目標，兩階段設計步驟”的抗震設計思想，在具體設計中，第一階段設計是通過多遇地震作用下的構件承載力驗算，以及層間彈性變形驗算，來滿足第一水準的要求；并通過概念設計和相應的抗震措施來滿足第二水準和第三水準地震的設計要求。第二階段的設計是對廠房結構薄弱部位的彈塑性層間變形驗算并采取相應的抗震措施，實現第三水準的設防要求。

2.2.2 結構計算。結構分析計算的傳統方法為平面桿系計算，不考慮鋼結構廠房的空間協調作用。本工程采用 STAADPRO、SAP2000 等空間有限元分析程序進行計算分析，并互為校核，確保計算的準確性、正確性。將縱橫向框、排架和各層樓、屋面聯合組成的空間結構體系進行空間結構計算，在滿足生產工藝要求的前提下，充分考慮了構件之間的協調作用，與傳統的平面模型相比更進一步接近結構、荷載和受力的實際情況，可以精確考慮廠房的空間協調因素，使計算模型最大限度的反映結構的實際受力狀態，使構件斷面選擇更趨于合理。

3、鋼網架結構主廠房的優點

3.1 網架結構的一般性能優勢

3.1.1 安裝簡便、施工周期短、布置靈活多樣，廠房的有效利用面積大。

3.1.2 構件斷面小，結構自重輕，減小地震作用的影響，同時減少基礎的建設費用，具有較高的性價比。

3.1.3 鋼結構自重輕、強度高、延性好，對抗震有很好的適應性和優越性，特別在高地震設防烈度區，就抗震性能而言鋼結構體系具有明顯的優越性，可大大降低地基處理費用。

3.1.4 鋼結構構件的制造可在車間內進行，有利于保證加工質量，可以不受自然條件影響，生產及安裝的機械化程度高，宜于施工文明。

3.2 鋼結構體系抗震性能方面的優勢

3.2.1 由于鋼材本身是一種延性很好的材料，只要結構布置合理，抗震構造措施得當，其抗震性能遠比鋼筋混凝土結構好，在震后也比較容易修復。

3.2.2 根據《火力發電廠主廠房結構抗震設計技術》項目課題研究成果，對國內傳統的主廠房三列式布置形式即汽機房、除氧間和煤倉間結構進行抗震性能試驗，對此類典型布置的結構抗震設計提出了建議：因結構中存在錯層、短柱等不利結構性缺陷，鋼筋混凝土結構適用 7 度及以下地區主廠房結構體系，當抗震設防烈度為 8 度時宜采用鋼結構。

網架結構在廠房建筑工程中應用比較多，其是一種大跨度的空間網架結構形式，有著良好的發展前景，是建筑行業不斷發展的產物。當前社會，廠房建筑的美觀性越來越強，采用的設計體系越來越先進。在對網架結構的建筑進行設計時，需要合理應用施工技術，還要選擇性能優良的施工材料，對施工方案進行不斷的完善，保證網架結構設計方案的最佳性。網架結構的建筑有著較多的優點，施工的周期比較短，而且施工工藝進行簡單，可以保證建筑工程順利完工。

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