某直升机机库结构设计

[摘要] 直升机机库采用了常见的轻型门式刚架结构体系，并用STS软件对结构内力进行分析。针对机库的特殊部分——大门导轨桁架进行详细介绍，对机库大门安装工程中要注意的事项做出考虑。

关键词：直升机机库；轻型门式刚架；大门导轨桁架

中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：

1 工程概况

工程位于某航空基地内，主要为直升机提供检修及组装功能。机库主体结构采用轻型门式刚架，刚架主跨24m，屋面檐口高度11.500m，两侧设有毗屋，跨度9m，毗屋标高为3.900m~4.800m，刚架间距6.3m，共5榀，在主跨内设置有5t电动单梁吊车，吊车梁标高8.8m，屋面坡度1/10，主跨刚架梁端在1/4处变截面，外墙及屋面均采用压型钢板复合保温屋面。立面如图1。

2 设计参数：

2.1抗震烈度：6度（0.05g）；地震分组：第三组；场地类别Ⅱ类。

2.2②~③轴设有一台电动单梁起重机（5t），A3工作制，跨度S=22.5m。

2.3恒载：0.3kN/m2；活载：0.5 kN/m2 ；雪载：0.35 kN/m2；风压：W0=0.50 kN/m2

图1 刚架立面图

2.4截面选型：②和③轴柱 H600×300×12×14；①和④轴刚架柱 H350×250×8×10；

②~③梁H900~500/500~900×250×10×12；①~②和③~④轴梁H450×200×8×10；

3支撑体系：

图2屋面支撑布置

屋面支撑：②~③轴主跨刚架屋面采用L80×5；毗屋部分采用Φ20圆钢。

柱间支撑：①和④轴柱间支撑采用Φ20圆钢；②和③轴柱间支撑采用Φ120 ×5

屋面系杆：Φ110×4

4. 结构计算：

根据CECS102：2002 4.1.4规范的要求：②和③轴柱脚同基础采用刚接，①和④轴毗屋柱脚同基础采用铰接，主体结构采用STS进行计算，大门桁架单元采用Midas gen 进行计算分析。图3~6为刚架内力图：

图3 弯矩包络图 图4 剪力包络图 图5 轴力包络图

主跨刚架挠跨比1/382< 180/L=1/133，柱顶位移限1/787/< 1/180，在各工况作用下位移均满足要求。

5. 机库大门导轨桁架是设计的重点与难点：

大门导轨桁架设置于A~B轴间，机库大门共四扇，门宽5.9m，高7.0m，单扇门自重2.5吨，每扇门上下各设两个行走轮 ，每个行走轮在风荷载作用下对地轨及上部导轨的水平力均为13KN。为便机进出库，要求大门能够全部敞开，敞开后机库大门退至两侧设置的门套内，大门导轨桁架长36m，高1.5m。见图7。

1. 上部导轨桁架剖面为矩形，桁架的底部外侧支座固定于A轴上的钢柱柱顶（柱高7m），桁架的底部内侧支座固定在A~B轴间设置的牛腿上，桁架长36m，桁架主跨24m，两侧门套区各6m，导轨桁架需承受大门关闭状态下各扇大门上导轮通过吊架传至桁架的水平力；桁架顶至屋面为封闭外墙面，桁架还需支撑墙架柱传递至桁架上的风荷载及墙面自重。

2. 配合大门厂家深化设计，大门桁架应在底部设置间距2m的吊架横梁以满足导轨吊架安装，大门导轨桁架的变形范围为-15（桁架向上挠曲）～+15mm（桁架向下挠曲），若超过此范围，大门将无法正常运行，这就对桁架抵御风荷载及上部墙体自重引起的挠度变形提出较高要求，桁架要有足够的刚度抵御变形，以保障大门自由开合。

桁架的竖向挠度要符合厂家提供的使用挠度，②~③轴主跨挠度的限值按15mm控制，桁架杆件截面选取也由挠度控制。采用Midas gen对大门导轨桁架计算分析，杆件内力及竖向位移如下表-2：

表-2 强度验算及主跨桁架最大竖向位移

上玄杆:Φ168 ×8；下玄杆:Φ168 ×8；腹杆及水平连杆:Φ114×5

图6大门导轨桁架立面/剖面图

经计算分析，导轨桁架各杆件强度验算均满足规范要求，控制桁架主跨的竖向最大位移为11mm，小于厂家提供的限值要求，能满足机库大门厂家提出的使用要求。

机库现已竣工，机库大门使用状况良好，大门在单人推拉下即能自由开合，在电动机带动下开合也非常平稳，大门在整体安装完毕后运行非常良好。

6结语：

1. 小型机库在结构选型上采用轻刚结构，形式轻巧，同时轻钢结构具有制作安装简便、施工周期短的优势。

2. 设计过程中应配合建设单位提前同机库大门厂家沟通，以取得准确的设计参数，以保证后期设计的准确性。

3. 设计中应注意大门在不同敞开程度下的工况，考虑结构在此工况下的不利组合，确保结构设计安全可靠。

参考文献

[1]CECS102：2002 门式刚架轻型房屋钢结构技术规范[S]. 北京：中国计划出版社，2003.

[2]GB50017-2003 钢结构设计规范[S]. 北京：钢结构设计规范，2003.

[3]04SG518-3 门式刚架轻型房屋钢结构（有吊车）[S]. 北京：中国计划出版社，2004.