简介:该文是关于钢结构设计方面硕士论文范文跟钢结构设计有关论文范文素材.
摘 要：泰国作为产糖大国,近年来糖厂建设速度不断加快,工业厂房越来越多.工业厂房的钢结构设计既要满足规范要求和安全性要求,又要便于生产制作和现场安装,从而加快工程进度,使业主的投资能够在最短时间内实现投资和收益.
本文以泰国叻武里项目的设计和深化建模工作为例,对糖厂的钢结构设计进行了分析和研究,以期为相关课题的探索和实践提供有益参考.
关键词：泰国叻武里日榨12000吨糖厂项目;钢结构设计;深化建模
一、工程概况分析
（一）泰国叻武里日榨12000吨糖厂项目,钢建筑面积约为78000㎡,总用钢量约9800吨,配套使用的摩擦型高强度螺栓连接副约25万套.全厂钢结构100%采用中国标准进行建设并全部在国内加工制造,项目定位为具有先进制糖技术的“中国制造”现代化糖厂.
（二） 泰国叻武里日榨12000吨糖厂项目,钢结构设计由国内人员组织设计,经泰国设计公司盖章确认进行施工.从设计开始到竣工验收历经14个月.本工程主要工业厂房有压榨车间、蒸发车间、煮糖车间和原糖仓库等钢结构厂房约40个单体.根据《钢结构设计规范》（GB 50017-2003）、《建筑结构荷载规范》（GB 50009-2012）、《建筑结构可靠度设计统一标准》（GB 50068-2001）、《钢结构高强度螺栓连接技术规程》（JGJ 82-2011）等相关规范开展设计.
下面进行逐一论述和分析泰国叻武里日榨12000吨糖厂项目压榨车间、蒸发车间、煮糖车间和原糖仓库的钢结构设计和深化建模.
二、设计
（一） 钢结构设计选型,采用恰当的选型能够实现对材料用量的控制,从而控制材料成本,实现业主和承包商互利双赢.
1、压榨车间厂房采用类门式钢架结构,长度162m,跨度26m,檐口高度+21.125m;厂房主要受沿厂房跨度方向上的风载作用,结构采用为类门式钢架结构;钢柱采用热轧H型钢,能够减少车间的焊接工作,提高制作效率;屋面采用管桁架结构,减少钢结构重量,同时控制桁架高度不大于2.1m,降低运输成本;吊车梁置于柱顶,避免因吊车刹车的制动力对钢柱产生的扭转作用.
2、蒸发车间和煮糖车间在制糖工艺中,统称为制炼车间,均为多层框架结构,同属于重钢结构;蒸发车间长度88m,跨度32m,檐口高度+30.000m;煮糖车间长度90m,跨度34m,檐口高度+30.000m;内部安装大型设备,重量640t;设计时从以下几个方面进行考虑：
2.1边柱主要受厂房跨度方向的荷载较大,采用焊接H型钢;内部钢柱由于在x,y方向的受力是基本相同的,采用箱型柱,既有利于各项受力,又避免型钢槽内积灰难清理.
2.2车间内部设备多、管道多,工艺复杂,需要分区域按层进行安装.钢柱最大长度为30m,需要分节处理,才能保证运输和安装;分节主要考虑两项因素：一是控制运输长度和宽度,一般長度控制在12m以内,宽度不大于2.4m.二是按楼层分节,在楼层上方1m的区域进行分节,以便进行拼装焊接工作.
2.3屋架采用管桁架结构,减少钢材用量.
2.4按6m的标准柱距选用檩条;对于柱距达9m的区域,采用副屋架和墙架柱的形式,缩短檩条的计算长度,从而保证标准檩条能够适用.
2.5煮糖车间内部含振动设备分蜜机,钢结构设计采用独立支架的形式,与楼层不连接,从而避免分蜜机的振动对厂房产生影响.
2.6同一厂房中按需材质能够减少钢材成本,材料材质选用Q235和Q345;由于大型设备蒸发罐、煮糖罐、助精机的重量较重,厂房中钢柱主要受正压力作用,钢梁受弯矩作用,因此材料材质选用Q345B,提高同等截面下钢材的承载能力;屋架主要受风作用,材料材质选用Q235B.
3、原糖仓为混凝土剪力墙+金字式钢桁架屋架结构,厂房长度180m,跨度42m,檐口高度+6.200m,屋面顶部高度+28.330m,+6.200m以下为混凝土挡墙结构,屋面坡度为40°.厂房混凝土剪力墙与屋架连接采用铰接形式,能有效传递横向剪力与轴心力,避免出现对墙体产生柱顶弯矩的影响;屋架用平行弦空间桁架结构,与单片平面桁架结构相比,平面外刚度较强,易于吊装和运输不变形.
（二）采用装配式设计,减少现场施工作业量,提高安装效率,加快施工进度,为项目节约人力成本.
1、钢柱柱脚采用外露式地脚螺栓连接方式.混凝土的浇筑周期和养护周期较长.采用外露式地脚螺栓连接方式可以将土建工作和钢结构安装工作进行分离,只需做好地脚螺栓预埋,就可以进行柱脚基础浇筑,不会受钢结构制作进度的影响.
2、所有厂房采用螺栓连接.梁柱节点、梁梁节点、支撑节点采用扭剪型高强螺栓连接;檩条、隅撑等结构采用普通镀锌螺栓连接;由于现场焊接节点,需要花费的人力和起吊机具较多,会造成安装成本增加,安装速度慢;螺栓节点能够大大节省安装成本,提高安装效率;在多层钢结构中梁柱节点采用栓焊形式,减少柱间支撑的数量,可以使车间内部空间得到更充分的利用,此方案得到业主的一致好评.
3、压榨车间、蒸发车间和煮糖车间的楼层面采用压型钢板的组合楼面,通过栓钉固定楼承板,在楼承板上铺设钢筋浇筑混凝土,减少支模和搭设脚手架的工作.
(三)通风、排水、采光和防漏设计
1、通风方面,压榨车间、蒸发车间和煮糖车间以自由通风为主,在+5.200m以下采用镂空的形式,不设置墙面;屋面顶部均采用10m跨度的气楼进行排风;蒸发车间和煮糖车间在其第2、3楼层处设置百叶窗;有效的控制室内通风量和室温.
2、排水方面,所有工业厂房采用天沟集中排水;有效的收集雨水资源,实现资源再利用;考虑到泰国的气候,常规的PVC管在使用3～5年后会出现材料脆化易损,因此该项目排水管采用镀锌钢管,通过管箍的进行进行连接.
3、采光和防渗漏方面,所有需要进行采光的厂房,采用采光板的形式.由常规的屋面采光板改为墙面采光板.由于泰国叻武里的昼夜温差大,太阳直射强,屋面的密封胶经过长年累月容易出现开裂;且屋面坡度小,排水缓慢,采光板与屋面板搭接处会出现渗漏;而墙面雨水的排水速度远远大于屋面的排水速度,采用墙面采光板可以从构造上大大降低漏水的可能,同样也能实现采光的效果.
三、深化建模
(一)按设计图纸进行tekal建模,绘制车间加工和现场安装图.
Tekal建模前,统一编码规则;每个单体厂房对应一个编码;钢梁、钢柱、屋架、支撑、檩条等构件编制指定代码;按照编码规则进行出图,使图纸构件分明,易于归整和查找;建模时,同时采用系统节点和自定义节点,提高建模效率,缩短在建模阶段所耗费的时间.
运用Tekal软件,实现材料统计、螺栓统计、零件开料图、构件拼装图和安装布置图;在建模过程中及时发现设计中存在的节点缺漏和冲突,并与设计复核,进行调整和完善结构模型;材料预算时,快捷准确的进行材料统计和螺栓统计.建模完毕后,所出零件图和构件图能够与模型中的构件一一对应.将生成的零件图纸导入到数控设备中,實现数控加工,提高车间制作效率;同时根据tekal生成的构件清单进行发货和安装,能够及时发现构件的缺漏,避免人为失误造成的工程延误.软件中的安装图,随着构件的变更,自动进行更新,为现场安装给出准确的安装布置图.
(二)生成3D模型,运用BIM技术对项目进行指导和管控
Tekal建模完毕后,生成3D模型,与设备、管道和阀门的模型相结合;动态模拟钢结构安装的整个过程,同时检查安装过程中构件之间的干涉情况,从而制定出详细、切实可行的吊装方案,并合理的安装顺序.这为项目的整体管控提供有力的技术支持.
四、项目实施效果
实践证明,糖厂钢结构厂房的工艺虽然复杂,但是只要有科学合理的设计方案和精细化的深化建模,就能化繁为简.泰国叻武里日榨12000吨糖厂项目实施以来,先后获得了广西壮族自治区优秀工程设计水平（设计先进证明）、2018年度广西建设工程“真武阁杯”奖（最高质量奖）、中国建设工程鲁班奖（境外工程）及2019年广西钢结构金奖等荣誉.成为我公司实施“走出去”战略和广西参与“一带一路”建设的新名片,受到主流媒体和社会各界的高度关注,成为行业标杆项目.
总结：结束语，这篇文章为一篇关于钢结构设计方面的钢结构设计论文题目、论文提纲、钢结构设计论文开题报告、文献综述、参考文献的相关大学硕士和本科毕业论文.
钢结构设计引用文献:
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