【摘 要】通過對(duì)某大型廠房案例的分析，較詳細(xì)的闡述了如何設(shè)置伸縮縫的問題。在伸縮縫處既能釋放網(wǎng)架溫度應(yīng)力，又能做到不設(shè)置雙柱，滿足工藝要求，并節(jié)約成本�？晒┕こ淘O(shè)計(jì)人員參考。
【關(guān)鍵詞】廠房結(jié)構(gòu)；伸縮縫；網(wǎng)架：溫度應(yīng)力
1 廠房結(jié)構(gòu)方案簡(jiǎn)述
該廠房立面采用雙脊雙坡,屋面坡度5%,檐口高度為11.528 m。墻體采用240 mm厚粘土磚墻,沿高度方向設(shè)3道圈梁,屋面采用0.5 mm厚單層壓型鋼板,下部襯75 mm厚保溫玻璃棉并配金屬網(wǎng)。廠房車間主體柱網(wǎng)24m*24m，縱向長(zhǎng)度336m；橫向長(zhǎng)度144m。地震作用本工程抗震設(shè)防烈度為7度，設(shè)計(jì)地震分組為第一組，基本地震加速度值為0.1g，場(chǎng)地特征周期為0.9s，多遇地震下水平地震影響系數(shù)最大值為0.08，鋼結(jié)構(gòu)阻尼比0.02。
2 溫度縫的設(shè)計(jì)思路
溫度縫的設(shè)置是為了防止溫度應(yīng)力過大致使建筑物開裂, 在一定長(zhǎng)度范圍內(nèi)根據(jù)建筑物的結(jié)構(gòu)體系不同而設(shè)置伸縮縫,是規(guī)范所規(guī)定的內(nèi)容。一般建筑物都不計(jì)算溫度應(yīng)力,計(jì)算結(jié)果應(yīng)力過大無法滿足設(shè)計(jì)要求,且與實(shí)際情況有出入,所以不能作為設(shè)計(jì)依據(jù),這主要是由于混凝土不是完全彈性的，且有應(yīng)力松弛、徐變等因素, 所以對(duì)溫度引起的應(yīng)力一般采用構(gòu)造措施來解決。從以上情況看,處處設(shè)縫,處處分塊是不妥的,要改變這種傳統(tǒng)的做法, 通過平面調(diào)整采取構(gòu)造措施,盡可能地不設(shè)縫或少設(shè)縫，而且《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50010-2002）也允許在有充分依據(jù)和可靠措施的前提下適當(dāng)增大伸縮縫間距。
該廠房長(zhǎng)336米，會(huì)產(chǎn)生很大的溫度應(yīng)力。按照《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50017-2003）第8.1條規(guī)定，在柱頂鉸接的情況下，廠房橫向（沿跨度方向）溫度區(qū)段長(zhǎng)度最大為150米。故應(yīng)將廠房在結(jié)構(gòu)上分成三段，設(shè)置兩道伸縮縫�，F(xiàn)根據(jù)伸縮縫處不同的邊界條件，分成四種模型：
模型一：雙柱即按常規(guī)做法，在車間內(nèi)設(shè)兩排雙柱，并將網(wǎng)架在雙柱處分段，由此使超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)分成三個(gè)獨(dú)立的結(jié)構(gòu)單元。
模型二：不設(shè)縫即考慮到工藝要求，整片網(wǎng)架不設(shè)縫，車間內(nèi)全部采用單柱。
模型三：兩邊鉸支即整個(gè)網(wǎng)架設(shè)兩道縫，分成三個(gè)獨(dú)立的單元，在伸縮縫處設(shè)單柱，柱頂與兩側(cè)網(wǎng)架用鉸支座連接。
模型四：一邊滑動(dòng),一邊鉸支即整個(gè)網(wǎng)架設(shè)兩道縫，分成三個(gè)獨(dú)立的單元，在伸縮縫處設(shè)單柱，柱頂與網(wǎng)架連接，一邊為鉸支座，一邊為滑動(dòng)支座。
利用Midas Gen來對(duì)比以上不同邊界條件的四種模型進(jìn)行內(nèi)力、位移的計(jì)算。計(jì)算結(jié)果見表1。計(jì)算的模型只在伸縮縫處有區(qū)別，其他條件如網(wǎng)架桿件尺寸、柱截面、荷載等均相同。表1幾種模型的位移、應(yīng)力、反力對(duì)比
空間位移
根據(jù)表1的計(jì)算結(jié)果和圖一至圖四進(jìn)行對(duì)比和分析，可以看到：
1）柱應(yīng)力對(duì)比：溫度作用下，幾種模型的柱最大應(yīng)力相差較大，模型一和模型四的邊界條件可以明顯減小溫度作用下柱的應(yīng)力，而模型二和模型三引起的柱溫度應(yīng)力較大，其中模型二的條件下柱應(yīng)力超過了模型四條件下柱應(yīng)力的79.2%。
2）柱頂反力對(duì)比：對(duì)比溫度作用下的柱頂水平反力，模型一和模型四的邊界條件情況下，柱頂反力要小很多，模型二和模型三的情況下柱底反力幾乎是前兩者的3倍。模型四可以有效釋放頂部的約束，減小網(wǎng)架對(duì)柱的水平推力。
3）X向柱頂水平位移對(duì)比（Y向柱頂水平位移值比較接近）：模型四的邊界條件情況下，柱頂?shù)乃轿灰谱钚。Ｐ鸵坏闹斘灰粕源�。模型四允許網(wǎng)架側(cè)移，減小了柱頂反力，也減小了溫度作用下柱頂?shù)奈灰�。模型二和三比前兩者大了�?倍。
計(jì)算結(jié)果顯示以上柱應(yīng)力、柱頂反力、柱頂水平位移的最大值均發(fā)生在邊柱，說明溫度對(duì)邊柱的影響最大。圖一至四也直觀地反映了模型一和模型四有效地釋放了溫度應(yīng)力，減小了對(duì)邊柱的影響，故結(jié)合本工程工藝要求，采用了模型四設(shè)計(jì)，下圖5為施工中的伸縮縫處的情景。
3 解決溫度應(yīng)力的方法
根據(jù)以上分析，造成溫度應(yīng)力的根本來自于網(wǎng)架，如不分段就需鋼柱來約束網(wǎng)架變形，這會(huì)產(chǎn)生非常大的溫度應(yīng)力，尤其是對(duì)邊柱的影響較為明顯，這顯然是不可行的。網(wǎng)架分段是必須的，不設(shè)雙柱的情況下在網(wǎng)架與柱連接的支座的形式是關(guān)鍵，在網(wǎng)架分段處即伸縮縫處的一個(gè)柱頂上，如設(shè)兩個(gè)鉸支座，網(wǎng)架分成三段后自身的溫度應(yīng)力得以解決，但整體計(jì)算后，邊鋼柱的溫度應(yīng)力仍很大，這是因?yàn)樵O(shè)鉸支座后整體仍是336米，故鋼柱應(yīng)力、位移未有改善。如把兩個(gè)鉸支座均改為滑動(dòng)支座，解除水平方向的約束，再進(jìn)行整體計(jì)算，雖然鋼柱溫度應(yīng)力大大減小，但柱頂兩個(gè)支座都為滑動(dòng)支座后，柱頂失去約束，柱成為了懸臂柱，對(duì)柱的受力極為不利，此方案不可采用。將柱頂?shù)囊粋�(gè)支座設(shè)為鉸支座，另一個(gè)設(shè)為滑動(dòng)支座（即模型四），經(jīng)整體計(jì)算后，既能有效釋放溫度應(yīng)力，又能滿足柱的連接要求，有效地解決了設(shè)置伸縮縫又不設(shè)雙柱的問題，從結(jié)構(gòu)角度合理有效地滿足了工藝的要求。
4 結(jié) 語
現(xiàn)如今無論是業(yè)主方、設(shè)計(jì)方、甚至施工承包商已將設(shè)計(jì)作為龍頭，要求工程設(shè)計(jì)優(yōu)化提前至初步設(shè)計(jì)、甚至更早，這就要求廣大設(shè)計(jì)人員勤于思考、勇于創(chuàng)新，跳出原有的條條框框，更應(yīng)注重結(jié)構(gòu)的概念設(shè)計(jì)，從結(jié)構(gòu)布置及方案措施優(yōu)化出發(fā)，選擇合理的結(jié)構(gòu)方案，方可做到安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理，使廠房結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)工作得以真正實(shí)現(xiàn)。
