唐山港陆1250热轧薄板工程主厂房屋面系统优化

唐山港陆1250热轧薄板工程主厂房屋面系统优化

（王晓伟  李民  中国二十二冶集团有限公司   唐山    064000）
摘要：根据工程的特点，对原屋面系统进行优化，将6m结构体系改成12m，保证了工期、质量，降低了工程造价。
关键词：1250热轧薄板   设计优化   节能 

1．工程简介
 唐山港陆1250热轧薄板工程为唐山港陆钢铁公司与中冶集团公司合作新建的BT项目，由中冶京唐建设有限公司负责施工。工程位于炼钢厂房西侧，窄带厂房南侧。合同工期14个月，开工时间2005年6月，竣工时间为2006年8月。
2．原设计形式
 该厂房为钢结构单层连跨厂房，原设计钢结构工程量5100t，其中屋面系统工程量2200t。
 屋面结构体系为传统6m体系，见图1～3
 图1
           图2
 
 图3
 屋面结构布置形式为：每个柱距间设置12m的托架，屋架每6m一榀。上下弦按结构要求设置水平支撑、垂直支撑、系杆等。屋面檩条为C型钢C200*75*20*3，设计间距1.5m，天窗架形式为弧形天窗,与屋架构成一个稳定的结构体系。共有结构件数约为7500件，用钢量为72kg/m2。
3．优化方案产生的原因
 由于此工程各专业施工图纸比原计划迟到了近两个月，屋面结构图纸到图时间是十月中旬，此时已开工三个月。而此设计的构件数量繁多，涉及的钢材种类多，这使得在短期内完成材料采购，构件加工难度增大，工期将再延长,再加上屋面系统在冬季施工，自然条件也将降低了劳动效率。
 6m屋面体系为传统模式，在诸多工程中被广泛应用，此结构形式多采用砼预制屋面板。随着压型钢板和夹芯板的广泛应用，砼预制板已淡出各类工业建筑。此项工程的屋面封闭设计采用彩色压型钢板，而压型钢板对于6m结构体系结构有些浪费。因此，用优化设计改变屋面结构形式来解决这一矛盾。
 我们本着双赢互利，优先考虑业主的原则，决定向业主提出了修改屋面设计的方案。即：取消托架，减少屋架，加大檩条的优化方案。具体是取消全部12米的受力托架和托架上的屋架，改用构造垂直支撑代替托架；保留与柱连接的屋架并适当加大；取消全部的C型钢檩条，改用H型檩条，并加大间距。弧形天窗架改为矩形天窗架，其他构件根据构造要求取舍。这样修改的设计是在保证结构安全的条件下，不仅仅是减少构件数量，缩短了工期，更重要的是节约了钢材，为业主节省了投资。
4．优化设计过程
 优化设计的设想产生后，我们首先讨论优化方案。如何用12米体系屋面结构代替6m体系屋面结构？12m屋面体系为非标准体系，在类似工程中也很少使用，而且存在技术难题。第一是关于上下弦水平撑的取舍，若继续采用上、下弦水平撑，原设计中使用的角钢（L90）必须加大，可能更改用角钢L160，甚至角钢L180。这虽然减少了构件数量，却大大增加了用钢量，若简单的考虑取消，则不能满足结构稳定要求。第二是关于檩条的选用，若继续选用C型钢并加大，C型钢却不能满足自身的稳定要求，若选用热轧H型钢，则用钢量又增大，这是不符合优化方案经济性要求的。经过技术人员的反复核算、推敲、决定选择逐渐推广的高频焊H型钢使用在一般位置,对于有承载要求的位置仍使用热轧H型钢。这样一来不仅满足12m体系的结构稳定要求。又在重量上大辐减轻，并且改用斜支撑使檩条与屋架下弦连接，取代下弦水平撑，这也符合结构要求。
 附一般位置檩条核算过程如下:
 高频焊接H294*200*6*8计算过程及结果唐山港陆1250热轧薄板工程主厂房屋面系统优化(一)......