广州亚运城汽车充电站钢结构设计_私人开电动汽车充电站

　　摘要：本文简要地介绍了广州亚运城汽车充电站的钢结构设计，对该建筑物钢结构屋盖设计、节点设计等方面进行了探讨，同时提出了笔者在钢结构设计方面应注意的问题，可为同类钢结构设计提供参考借鉴。
　　关键词：钢结构设计；节点设计；受力分析；压型钢板
　　工程概况
　　 本工程为广州亚运城电动汽车充电站，建筑面积431.7m2，使用年限为50年，火灾危险性为戊类；耐火等级为一级；抗震设防烈度为七度，地震设计基本加速度：0.1g，Ⅱ类场地土类别，设计地震分组为第一组，场地设计特征周期值为0.35s。该工程的结构形式为钢结构，围护结构采用3mm氟碳铝板，该工程效果图如图1所示。
　　
　　
　　
　　图1广州亚运城电动汽车充电站效果图
　　荷载取值
　　 （1）恒荷载选取。本工程的屋面恒荷载包括屋面压型铝板自重、玻璃纤维棉自重、不锈钢丝网自重、钢架自重、检修马道及天花自重、设备的悬挂荷载以及弧型钢板墙面自重等，经计算本钢结构屋盖自重为1.5kN/m2；楼面恒荷载包括镀锌楼承板自重，钢筋混凝土自重，装修贴砖自重等，经计算本钢结构楼面恒载为4.0kN/m2。
　　 （2）活荷载选取。在作本钢结构工程整体计算时，屋面按不上人的轻钢屋面取0.5kN/m2的均布活载；楼面取2.5kN/m2的均布活载。
　　 （3）风荷载选取。荷载规范中的基本风压是按10m高50年一遇10min平均最大风速确定的，根据当地的基本风压选取为0.6kN/m2。
　　钢结构设计
　　3.1材质
　　 钢结构工程设计经验表明，一般钢结构所采用的钢材如用低合金结构钢则钢构件的强度、稳定、挠度等将较均衡地得以发挥。因此，本钢结构设计中所有主受力钢构件包括热轧钢管或直缝电焊钢管、热轧H型钢或焊接H型钢、焊接箱型截面钢均采用Q235B钢。Q235B钢应满足《低合金高强度结构钢》(GB1591-1994)的规定，无缝钢管或结构用电焊钢管应满足现行国家标准(GB8162-87标准)和(YB242-263标准)中的有关规定。所有预埋件（板）均采用Q235B。当钢板厚度大于40mm时，应符合Z15级的断面收缩指标和含硫量不超过0.01％的要求，另外钢材的材料成分还应符合表1规定。
　　表1钢材化学成分规定
　　
　　
　　
　　3.2屋盖结构设计
　　 屋盖底为25×25Φ1.0的不锈钢丝网，然后上铺50mm的玻璃纤维棉，上铺1.2mm暗扣型压型高强铝合金板，支座为带隔热垫的高强铝合金支座，该支座支承在200x150x5.0镀锌方管上。
　　3.3一层钢楼层结构设计
　　 （1）经计算，一层钢梁采用HN400x200b；钢柱采用HW350x350b，钢材均为Q235B。另外，在所有弧梁及1轴右侧两弧线上柱均设置横向加劲肋-10@1500。对于楼承板则采用板厚为1.2mm的YX50-250-750压型钢板，如图1所示，栓钉长度为90mm，钢材材质Q235B。楼承板周边的边模采用1.5mm钢板，边模与钢梁焊接。楼层板钢筋保护层厚度为15m，混凝土采用≥C30，钢筋采用一级钢筋。
　　 （2）楼板栓钉布置方式如下：1）每波谷数量依次以2件、1件交错布置，方向与次梁垂直；2）必须保证平台周边每波谷皆为2件；3）楼承板横向接口处为每波谷2件。
　　 （3）楼承板在施工过程中可根据需要现场切割，同时在施工时在楼承板搭接处用自攻钉固定，间距小于900mm。边模悬挑净长度>200mm时,施工时需加临时支撑，边模在钢梁上的支撑长度≥60mm，同时楼承板上浇注砼时应加临时支撑。
　　
　　
　　
　　图2楼板大样图
　　3.4节点设计
　　 （1）柱接头。柱的工地接头一般采用腹板高强度螺栓连接，翼板用全熔透坡口连接。当腹板较厚螺栓用量较多时，可采用焊接。
　　 （2）梁与柱的刚接一般采用框架梁悬臂段与柱刚性连接，悬臂梁段与柱预先全焊接连接，梁的现场拼接采用翼缘焊接腹板螺栓连接或全部螺栓连接。
　　4 钢结构的制作、运输与安装
　　 （1）钢结构的放样、号料、切割、矫正、成型、边缘加工、制孔、组装均应满足《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205-2001）的要求；热轧钢的下料宜采用锯切；高强螺栓的制孔应满足《钢结构高强度螺栓连接的设计，施工及验收规程》（JGJ82-91）的要求，需对构件摩擦面进行处理，并作抗滑系数检验。
　　 （2）平板间焊接采用CO2气体保护焊，CO2气体纯度不应低于99.5％（体积法），气焊水量不应大于0.005％（重量法）。
　　 （3）焊接H型钢的上下翼缘板和腹板应采用半自动或自动气割机进行切割，切割面的质量及制作要求应遵循GB50205－2001规定。
　　 （4）构件制作、组装、安装时应制定合理的焊接顺序，必要时采取有效技术措施，减少焊接变形及焊接应力。
　　 （5）钢结构涂层完毕，应在构件明显部位应制构件编号。编号应与施工图构件编号一致，重大构件还应标明重量、重心位置和定位标记。
　　 （6）本钢结构外形允许误差最大值：拼接单元节点偏移为5.0mm；梁上顶面标高为5.0mm；梁长度（L为跨度）为L/2000或15.0mm；相邻支座高差为 5.0mm；节点处杆件轴线交点错位为3.0mm。
　　钢结构的防腐除锈和涂装
　　 （1）钢结构构件应进行抛丸除锈处理，修补时可采用手工机械除锈，除锈等级应达到《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》 (GB8923-88)中的Sa2.5级和St3级。
　　 （2）地脚螺栓和底板禁止涂漆，钢构件工地连接接头的高强螺栓接触面及现场焊缝两侧50mm范围内安装之前不涂漆。待安装完毕后，未刷底漆的部分及补焊擦伤、脱漆处均应补刷底漆两道。
　　 （3）钢结构涂装技术要求见表2所示。
　　 表2钢结构涂装技术要求
　　
　　
　　
　　钢结构设计体会
　　 通过广州亚运城电动汽车充电站钢结构设计，笔者结合实践经验以及该工程设计实例，积累了一些钢结构设计方面的心得，现总结如下：
　　 （1）本钢结构屋盖设计采用单层暗扣型压型铝板，由于这种板型能够考虑彩板坡向的热胀冷缩，工程上应用很广。由于暗扣板在支座处能够产生纵向滑移，冷断桥支座在檩条上方可以转动，可忽略连跨高肋版型对支座位移的有限限制，设计时可以认为檩条上翼缘稳定性不能由屋面板保证，拉条设置位置则可以设置在控制组合下檩条受压侧45mm处。
　　 （2）弧形屋面拉条应弧向分区张拉。拉条在弧面张紧将使檩条产生向心挠曲，挠曲同时，拉条将会松弛，使张拉刚度削弱，不能作为檩条侧向支撑点，设计时应该沿弧向分区张拉，弧面分割成若干平面张紧拉条，考虑到变坡度，宜采用双层拉条。
　　 （3）雪压或者风压很大时，通过山墙边区和角区的板带受力最大，其边跨挠度、边跨强度和第二板支强度控制，不得不加大板厚、采用高强板材或者选用高肋板型。工程中最流行的横向锁缝连接和暗扣做法导致板材强度不能过高。所以，减小板带端跨跨度（檩条间距）可以降低造价提高储备。
　　 结论
　　 结合广州亚运城汽车充电站的钢结构设计实例以及笔者钢结构设计经验，介绍了广州亚运城汽车充电站钢结构设计经验，对该建筑物钢结构屋盖设计、节点设计等方面进行了探讨，同时提出了笔者在钢结构设计方面应注意的问题，可为同类钢结构设计提供参考借鉴。
　　
　　参考文献：
　　 [1] 廖旭钊．广州新白云国际机场指廊钢结构设计[C]．第十七届全国高层建筑结构学术会议论文，2002．
　　 [2] 李祯章，伍国华．广州新白云国际机场航站楼钢结构设计[C]．第十七届全国高层建筑结构学术会议论文，2002．
　　
　　注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。

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