H型钢无节点板钢桁架在北京现代汽车工程中的应用.pdf

编者按 现代工业厂房的设计中, 由于用户的特殊要求, 如大型综合厂房、 大跨度、 大空 间、 新结构、 非常规的设计模数等等, 都要求结构设计师采用新的设计理念和设计手法。而长 久以来所惯用的设计手法与结构形式, 在现代灵活多变的建筑设计中是否仍能达到原来预期 的优良特性, 以及能否满足/ 安全、 可靠、 经济0这一结构设计的根本原则, 值得设计人员重新 反思。 本期介绍了北京现代汽车工程这一重大工程项目中有特色的几个工程实例以及作者多 年来在工业建筑设计实践中总结出来的经验和心得体会, 对结构设计人员很有借鉴意义。 H型钢无节点板钢桁架在北京现代 汽车工程中的应用 谢健中 张 磊 陈 琪 北京市工业设计研究院 北京 100055 摘 要 介绍了在北京现代汽车工程中应用的H 型钢无节点板钢桁架的构造及特点。应用表明, 该结构 形式比有节点板能节省钢材约 20 。其中平放H 型钢比竖放 H 型钢更省, 且屋架间距越大省钢越多。 关键词 无节点板钢桁架 钢托架 强度 刚度 稳定性 APPLICATION OF H - SECTION STEEL TRUSS WITH CONTACTLESS PLATES TO MODERN AUTOMOBILE PROJECTS IN BEIJING Xie Jianzhong Zhang Lei Chen Qi Beijing Industrial Design and Research Institute Beijing 100055 Abstract It is introduced that the structure and features of H -section steel truss with contactless plates used for modern automobile projects in Beijing. The applications show that about 20 steel can be savedby this structural as compared to that with contact plates. Further more steel canbe saved by horizontalH -sectionsthan by vertical ones; besides the larger the space between the roof trusses, the much the steel will be saved. Keywords steel truss with contactless plate steel bracket strength rigidity stability 第一作者 谢健中 男 1932年 1 月出生 教授级高级工程师 E- mail rocksmail 126. com 收稿日期 2006- 02- 27 1 北京现代汽车有限公司一、 二期工程概况 北京现代汽车有限公司 以下简称北京现代汽 车 位于北京市顺义区, 公司用地分为两部分 主厂 区和发动机厂区 , 主厂区为原北京轻型汽车有限公 司厂区南部用地 图 1 , 东西长约 890m, 南北宽约 634m, 建设用地面积 524 04819m 2; 发动机厂区为新 征用地, 位于主厂区的西南侧, 东西长约 360m, 南北 宽约 390m, 建设用地面积 137 01717m 2, 两厂区总建 筑面积271 07212m 2。 该工程始于 2002 年 7 月, 完成于 2004 年 2 月。 由于工程建设周期短, 全部生产厂房均采用钢结构, 基础为钢筋混凝土独立基础。 图 1 北京现代汽车主厂房 2 H 型钢无节点板钢桁架 无节点板钢桁架的应用始于 20 世纪 60 年代, 1 Industrial Construction Vol136, No16, 2006工业建筑 2006 年第 36 卷第 6期 当时只限于角钢。曾设计过各种跨度的钢屋架和钢 托架, 最大跨度达 36m, 使用到现在仍然没有任何问 题。这种结构形式具有强度高、 刚度大、 稳定性好和 节省钢材的优点。随着冶金工业的大发展, 钢铁产 品种类越来越多, 质量越来越好, 工、 角、 槽和 H 型 钢的品种一应俱全, 尤其是高频焊接 H 型钢, 以其 更轻、 更好、 更省的优点普遍受到青睐。现代汽车厂 的几个大型车间如总装车间、 模块车间及 KD 仓库 等几个厂房, 几十万平米都采用了此种技术。 该工程中托架的结构计算简图如图 2, 常规角 钢桁架托架如图 3。 图 2 托架结构计算简图 图 3 常规角钢桁架托架 211 角钢为主的无节点板桁架 上弦杆采用两个角钢焊接成槽钢, 下弦杆亦采 用两个角钢和缀板组成槽钢, 其宽度必须与上弦杆 相同。腹杆的拉杆对称地贴在角钢的外侧施焊, 腹 杆的压杆在内侧与上下弦杆对焊, 从而组成一个双 壁式的整体桁架。构造如图 4。 图 4 角钢无节点板桁架普通节点 212 H 型钢为主的无节点板桁架 构造的基本原理不同于角钢。上、 下弦杆和腹 杆均采用H 型钢, 所有杆件都采用平放, 腹杆与上 下弦杆直接与翼缘对焊。杆件也可以采用竖放, 但 桁架平面外的刚度较差。这个问题对于托架就显得 非常突出, 其平面外的支点是屋架, 而屋架的间距一 般是 6m, 如果采用平放受压的弦杆, 可大大节省用 钢量。采用大跨度的钢桁架, 增加平面外的侧面刚 度, 对加工、 运输、 吊装以及改善整个桁架的稳定性 都有利。构造如图 5 图 7。 图 5 下承式 H 型钢竖放无节点板桁架托架普通节点 图 6 下承式 H 型钢平放无节点板桁架托架普通节点 图 7 上承式 H 型钢平放无节点板桁架托架普通节点 杆件的截面, 一般为角钢、 槽钢、 H 型钢和钢管。 如果采用高频焊接 H 型钢, 可以降低耗钢量, 节约 成本。无节点板桁架可以节省钢材 20 以上。轻 钢屋面的托架, 最理想的是采用平放的无节点板桁 架和实腹板梁, 如果采用常规角钢构造, 其平面外稳 定性较差而且耗钢量大, 不经济。 3 结 论 H 型钢无节点板桁架比有节点板能节省钢材约 20, 其中平放 H 型钢比竖放 H 型钢更能节约钢 材, 且屋架间距越大节省钢材越多。 参考文献 1 汪一俊, 顾泰昌, 冯 东, 等. 钢结构设计手册. 北京 中国建筑工 业出版社, 2004 2 谢健中.改进型抛物线屋架的设计与制作. 冶金建筑,1981 2 31- 32 3 谢健中. 无节点板的钢屋架. 冶金建筑,1979 6 63- 64 4 谢健中. 塔式钢屋架. 工业建筑, 1983 2 60- 61 5 谢健中. 下承式钢吊车梁的快速计算. 工业建筑,1983 11 24- 28 6 谢健中, 巢 晴, 沈增清. 中华世纪坛中央旋转圆坛钢结构设计. 工业建筑, 2000, 206 60- 62 7 GBJ 16- 87 建筑设计防火规范 8 斯特列律斯基. 钢结构 上、 下册 . 北京 中国建筑工业出版社, 1955 2 工业建筑 2006 年第 36 卷第 6期