¿Sobre el diseño estructural de plantas industriales de varios pisos?

Con el rápido desarrollo de la economía nacional, los edificios industriales deben seguir cumpliendo con los requisitos de la producción industrial moderna a gran escala y las actualizaciones de procesos. La función única y la forma de edificio única del pasado ya no pueden satisfacer las necesidades de los cambios en los métodos de producción. Los talleres multifuncionales, como los talleres combinados, los talleres flexibles y los edificios industriales, han surgido según lo requieren los tiempos. Además, debido a la escasez de terrenos para la construcción y las necesidades de procesos tecnológicos, están apareciendo cada vez más fábricas de varios pisos e incluso de gran altura. Los edificios industriales de varios pisos se caracterizan por grandes luces, grandes cargas, muchas aberturas y grúas de varios pisos. Durante el proceso de diseño, hay algunas cuestiones que vale la pena resumir y discutir.

II. Puntos clave en el diseño estructural de fábricas industriales de varios pisos

Debido a los requisitos de diseño del proceso, las fábricas de varios pisos generalmente requieren un espacio mayor. una estructura de marco si hay muchas capas, si las condiciones del proceso lo permiten, también se puede utilizar la estructura de corte de marco. El principio del diseño estructural es: tratar de hacer que la red de columnas sea simétrica y dispuesta uniformemente, de modo que el centro de rigidez de la casa esté cerca del centro de masa, a fin de reducir la torsión espacial de la casa. El sistema estructural requiere simplicidad, regularidad y una clara transmisión de fuerzas. Evite los ángulos cóncavos y las contracciones que provocan concentración de tensiones y deformaciones repentinas, así como cambios verticales excesivos en extensión y aducción, y esfuércese por mantener la rigidez en la dirección vertical sin cambios o no demasiado repentina.

1. Controlar el periodo de fotogramas horizontales y verticales. Los edificios de fábricas de varios pisos tienen menos columnas debido a su mayor tamaño y dirección de luz, pero con direcciones de espaciado de columnas más pequeñas, tienen más columnas; Generalmente, se controla horizontalmente, de modo que la capacidad de resistencia sísmica en las direcciones vertical y horizontal sea aproximadamente la misma, lo que beneficia la resistencia a los terremotos y hace que el diseño sea más económico y razonable.

2. Organizar razonablemente la ubicación de la sala del ascensor. Debido al gran peso de los equipos y mercancías y a la necesidad de transporte vertical, las fábricas de varios pisos deben estar equipadas con ascensores. La rigidez del hueco del ascensor de hormigón armado es muy alta. Se debe considerar plenamente el impacto excéntrico del hueco del ascensor en el edificio. El diseño estructural debe intentar evitar el hueco del ascensor en las esquinas y extremos del edificio. Cuando el diseño del proceso es necesario e inevitable, se deben tomar medidas para fortalecer los pisos y marcos circundantes.

3. Los edificios industriales de varios pisos en áreas sísmicas deben tener menos o ninguna junta sísmica. Se integran las juntas de dilatación de los edificios en zonas sísmicas. Cuando los edificios son largos, se deben tomar las siguientes medidas estructurales y constructivas para reducir el número de juntas de dilatación y juntas sísmicas. Durante la construcción, se debe instalar una tira de post-vaciado de 800 mm de ancho y 1400 mm cada 40 m. La tira de post-vaciado debe ubicarse en el área de menor impacto en la estructura en el piso superior, el piso inferior, los frontones y las paredes; paredes longitudinales internas que se ven muy afectadas por la temperatura, deben aumentar la proporción de refuerzo adecuadamente; espesar la capa de aislamiento del techo o instalar una capa superior para formar un techo ventilado.

3. Sistemas estructurales de uso común

1. Es decir, está diseñado como un marco rígido en dirección horizontal y un sistema de soporte de columnas en dirección vertical. Los soportes entre las columnas se utilizan para resistir cargas horizontales. Este sistema es económico, pero los apoyos entre columnas pueden afectar su uso. Esta forma es especialmente adecuada para fábricas que son largas verticalmente y cortas horizontalmente.

2. Sistema marco puro. El edificio de la fábrica está diseñado como un marco rígido tanto vertical como horizontalmente, sin soportes entre columnas. La ventaja es que no afecta el espacio de uso. La desventaja es que las columnas en forma de I no son adecuadas para columnas, sino que tienen formas de sección transversal con poca diferencia en los momentos de inercia en dos direcciones (como las columnas de caja). aumenta la cantidad de acero utilizado.

3. Sistema híbrido marco-soporte de acero. La diferencia entre esta forma y la primera es que el diseño longitudinal es un tipo híbrido de marco de acero y soporte, y ambos resisten la fuerza horizontal. Esta forma puede reducir efectivamente el momento de flexión longitudinal de las columnas, pero requiere una alta rigidez de la losa del piso; de lo contrario, la deformación entre las columnas no estará coordinada y el soporte entre las columnas no podrá ejercerse por completo.

IV.Cuestiones a las que se debe prestar atención en el diseño estructural

1. Coordinación del diseño estructural y el diseño de procesos. El taller tiene que ver con la producción. Como especialidad de apoyo, la especialidad estructural en diseño de fábrica primero debe cumplir con los requisitos del proceso, y el diseño estructural solo puede obedecer las condiciones del proceso. Sin embargo, los diseñadores de procesos a menudo entran en conflicto con el diseño estructural al organizar los procesos. Las aberturas eran para vigas del marco, pero el equipo podría haberse colocado a lo largo de las vigas, pero en cambio se colocó en el medio del vano. La carga propuesta suele ser demasiado grande y, en ocasiones, la carga del equipo incluso se propone como una carga uniforme. Especialmente en la etapa de planificación, los diseñadores estructurales deben cooperar con el proceso y tratar de comprender el diseño del proceso para reducir muchos problemas innecesarios en el diseño y la construcción.

2. Cálculo estructural.

Con el rápido desarrollo del software y hardware de las computadoras, se han resuelto problemas complejos de cálculo estructural y los ingenieros estructurales se han liberado del trabajo de cálculo pesado y trivial. Pueden dedicar mucha energía a la selección y comparación de planos estructurales, y determinar razonablemente los planos estructurales y el diseño estructural, mejorando así el nivel y la calidad del diseño y reduciendo el costo del proyecto.

(1) Cálculo de carga equivalente de capa. El cálculo de la carga es una condición para el cálculo estructural y la precisión del valor de la carga está directamente relacionada con la precisión de los resultados del cálculo. Por ejemplo, un determinado proceso de ingeniería propone que la carga uniforme del piso sea de 15 kN/m2. Según la disposición del equipo y el peso del equipo del proceso, el método de cálculo de la carga equivalente del piso se proporciona de acuerdo con la especificación del piso uniforme. Se puede considerar que la carga es de 10 kN/m2. Dado que existen muchas diferencias entre los edificios industriales de varios pisos y los edificios civiles de varios pisos en general en términos de forma estructural y carga viva del piso, la carga viva del piso de los edificios industriales de varios pisos es mayor que la de los edificios civiles de varios pisos. Algunas máquinas herramienta de tamaño pequeño y mediano también tienen cargas de grúa en el suelo, columnas y vigas. La red de columnas transversales es generalmente más grande que la de los edificios civiles y la altura del piso también es relativamente alta. La característica más importante es que casi no hay paredes divisorias internas en todo el plano. Los edificios industriales de varios pisos generalmente adoptan estructuras de vigas y columnas de losa de hormigón armado coladas in situ, que son más gruesas que los edificios civiles ordinarios, y la rigidez plana de la losa del piso puede considerarse infinita. Si no se utilizan muros de corte en ascensores y montacargas, el centro de gravedad de toda la rigidez se mueve hacia el muro de corte. El ascensor o montacargas generalmente está ubicado en el extremo y la disposición de rigidez estructural no es razonable. y los montacargas utilizan una estructura de pared llena de marcos.

(2) Cálculo de la resistencia al corte del área del núcleo del nodo. El diseño de los nodos del pórtico debe seguir el principio de "columnas fuertes y vigas débiles son nodos fuertes", y también se deben realizar cálculos de capacidad de carga cortante para nodos con niveles de resistencia sísmica de uno y dos. Dado que las líneas centrales de vigas y columnas en edificios industriales de varios pisos a menudo no pueden superponerse y la sección transversal de las columnas es relativamente grande, la excentricidad de los nodos también es relativamente grande, lo que tiene un gran impacto adverso en la estructura y tensión del área central de los nodos de la columna. Por lo tanto, para edificios industriales de varios pisos con grandes luces, grandes espacios y grandes cargas, los cálculos de resistencia al corte en las áreas centrales de los nodos son más importantes.

(3) Cálculo del ancho de fisuras y terremotos raros. El ancho de la grieta se calcula para cumplir con los requisitos de uso normal. La especificación estipula que el ancho de fisura de las vigas de hormigón no debe ser superior a 0,3 mm. Si se excede durante el cálculo, se puede ajustar reduciendo la sección de la barra de acero y aumentando el número de barras de acero. Si no se cumplen los requisitos, la sección columna-viga debe modificarse y recalcularse. El principio del diseño sísmico es "tres imprecisiones", es decir, "no se romperá en un terremoto pequeño, se puede reparar en un terremoto moderado y no colapsará en un terremoto grande". El cálculo de verificación sísmica solo cumple con el requisito de "no dañado por un terremoto pequeño", el refuerzo estructural cumple con el requisito de "reparable por un terremoto moderado" y el cálculo de terremoto raro cumple con el requisito de "no colapsado por un terremoto grande". . La especificación estipula que para estructuras de marco cuyo coeficiente de límite elástico del piso es inferior a 0,5 a 79 grados, bajo la acción de terremotos raros superiores a la predicción de intensidad de fortificación local, se debe calcular la deformación sísmica de la capa (parte) débil y la capa estructural débil (parte) entre El ángulo de desplazamiento elástico-plástico debe ser inferior a 1/50. La inversión en equipos para edificios industriales de varios pisos suele ser mucho mayor que la de la construcción civil, por lo que, en raras ocasiones, se requiere una verificación de terremotos.

(4) Considere la conexión entre el marco y el hueco del ascensor. El diseño anterior se basó exclusivamente en cálculos estructurales y las paredes del hueco del ascensor estaban reforzadas estructuralmente, lo que no era seguro. La parte del marco se refuerza de acuerdo con el valor calculado del marco de la pared, y la pared del hueco del ascensor se refuerza de acuerdo con el muro de corte.

Además, las fábricas de varios pisos generalmente cuentan con varias grúas. En el diseño, la grúa en el primer piso se ingresa como carga de grúa y la carga de grúa en otros pisos se considera carga viva.

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