鋼結構單層廠房設計注意什么問題

　　實際在工業(yè)中運輸?shù)闹饕�車間通常是單層的。這些車間具有大跨度，高支柱，并且由于高溫，大多數(shù)設計類型屬于鋼結構，接下來小編簡單介紹一篇優(yōu)秀鋼結構工業(yè)論文。

　　一、鋼結構單層廠房的特點

　　單層廠房的鋼結構具有以下幾個特點。

　　第一，單層廠房鋼結構的維護結構具有比較輕的特點，大多數(shù)采用的是彩色的壓型鋼板或者是鋁合金壓型板。

　　第二，一般情況下，單層廠房在面積上要大于或者等于10萬cm2。同時這樣的廠房都具有較大跨距、一定高度的空間以及很高的發(fā)熱量�？傮w而言，這種類型的廠房在結構構件上要趨于大型化一些。

　　第三，單層廠房鋼結構的柱距在一般情況下應該為12 m 或者是 12 m 以上，這樣的柱距才與經(jīng)濟柱距的要求相符合。合適的柱距有利于在后期進行工藝技術方面的改進。

　　第四，在現(xiàn)在的單層廠房建設中已經(jīng)開始使用從外國引進的軋制H還有T型鋼等材料。具體代表就是上海的寶鋼，它們使用這些引進鋼材的比率已經(jīng)達到了50%左右。

　　第五，單層廠房鋼結構主要采用焊接連接的方式，當然在廠房所在地的現(xiàn)場要根據(jù)具體的情況，或者采用強度比較大的螺栓或者采用焊接。在寶鋼廠房建設中，平均每噸的鋼結構大約需要 20 個強度較高的螺栓。

　　二、鋼結構單層廠房設計中應注意的幾個問題

　　(一)廠房基礎設計中應注意的問題

　　1、基礎設計要求

　　由于偏心荷載作用下基礎底面反力不均勻，偏心距過大，基底壓力很不均勻，壓力最大值將大幅度增加，可能使基礎發(fā)生傾斜，影響帶吊車廠房的正常的使用，應此對地基土壓力做如下限制：

　　(1)對于fk≤150kPa，吊車起重量大于75t的單層廠房柱基礎或起重量大于15t的露天棧橋柱基礎，要求pmin/pmax ≥0.25，(e≤b/10)。

　　(2)對一般帶吊車廠房柱基要求pmin≥0，(e≤b/6)即不出現(xiàn)基礎底面與地基脫離的情況。

　　2、基礎形式的選擇

　　由于以上受力特點及要求，對于有吊車廠房通常采用剛接柱腳。這樣可提高廠房整體剛度，減小剛架側(cè)移。但這樣一來基礎的彎矩較大，廠房邊列柱柱底軸力小而彎矩較大，偏心距較大，一般在1.0～1.5m左右，甚至更大。根據(jù)以上分析按常規(guī)設計，柱下獨立基礎長度有時會達到6m以上，在工程中是很難接受的，設計中可通過以下辦法解決：

　　(1)增加基礎壓重

　　在柱底內(nèi)力和基礎尺寸一定的情況下，增加壓重G是減小偏心距的較好措施，可采取以下兩種方法：

　　一是，廠房底部設置磚墻：一般廠房底部為1.0～1.5m高磚墻，并使其重量通過基礎梁傳至基礎上;

　　二是，增加基礎埋深：增加基礎底面以上壓重G，這對降低偏心距是有利的�？杀３种�底標高不變，通過增加基礎高度(即基礎短柱高度)達到增加埋深目的。

　　(2)采用樁基礎

　　對于偏心距過大的基礎，當采用以上辦法不能解決時，可以考慮采用樁基礎。樁的類型有多種，可采用灌注樁，預制樁等多種樁型，可根據(jù)具體情況選取。當偏心距很大時，也可采用抗拔樁抵抗出現(xiàn)的上拔力。對于直接建在基巖上的基礎，當巖層整體性較好，裂隙較少時，可采用巖石錨桿基礎承受基礎出現(xiàn)的拉力。但采用樁基礎不僅增加了設計施工的復雜性，而且造價也高，因而是最后采取的方案。

　　(二)梁柱拼接點的設計

　　梁柱之間端板連接有端板豎放，端板斜放及端板平放三種形式，端板斜放雖然力臂較大，但施工比較困難，所以一般不采用，當采用內(nèi)天溝排水時，端板豎放時，節(jié)點加勁肋會影響天溝的放置，可以采用端板平放的方式。端板平放可減小節(jié)點的設計剪力，同時充分利用柱的壓力對節(jié)點的有利作用，是比較合理的一種節(jié)點形式。由于端板連接與計算假定的剛性節(jié)點有一定的差距，所以要保證節(jié)點的剛性使之與計算假定相符。

　　首先，螺栓直徑間距不宜過大，門式剛架規(guī)程要求螺栓間距不應大于400 mm，這比鋼結構規(guī)范16d放松了不少，所以當?shù)踯嚻鹬亓枯^大、超出輕鋼規(guī)程時，應嚴格執(zhí)行鋼結構規(guī)范的要求。

　　其次，端板厚度不宜過小，如果端板過薄，就可能傳遞不了該截面的彎矩，不能保證剛架的安全。端板連接螺栓的受力計算，假定以高強螺栓群中心為抗彎中和軸進行計算，端板連接宜考慮撬力的不利影響，端板厚度不應小于螺栓直徑。

　　(三)支撐系統(tǒng)的布置

　　這里所說的支撐系統(tǒng)是指鋼結構廠房的屋蓋支撐以及它的柱間支撐。它所具有的作用主要表現(xiàn)在以下幾個方面。

　　1、可以保證廠房鋼結構在安裝和使用中的整體穩(wěn)定性，讓每一個相對獨立的建筑物構成一個比較穩(wěn)定的空間體系。

　　2、可以提高整個結構的剛度，形成廠房骨架空間。

　　3、可以承擔并且傳遞水平力，使其傳達到柱基處。

　　4、避免壓桿產(chǎn)生側(cè)向失穩(wěn)，阻止壓桿發(fā)生過大的震動。

　　對大型廠房進行設計的原則是：(1)應該將屋蓋系統(tǒng)在水平上的支撐設計成封閉型;(2)房柱之間的距離越大，整個支撐體系的剛度也應該有所提高;(3)支撐的傳力途徑應該明確簡短而又具有可靠性;(4)桿件自身的剛度應該隨著吊車的工作量的加大而有所增加;(5)在地震區(qū)域要加強支撐布置，特別要注意屋架的水平支撐以及柱間支撐，同時要加強節(jié)點的連接強度。

　　(四)柱子系統(tǒng)

　　柱子與廠房骨架的各個主要的構件相連接，它們的關系十分復雜。同時整個廠房建筑的面積和橫向的剛度與柱截面的高度密切相關。所以柱子設計得是不是合理關系到整個廠房建筑的合理與否。在進行廠房建設的過程中我們應該注意以下幾個問題：

　　1、正確地分析排架同時選取合適的柱截面

　　在對排架的計算圖進行確定時，一定要考慮排架的沉降量，明確它的跨數(shù)還有廠房的剛度以及具體的施工要求等。在過去，我國多應用鋼接排架，并且上段柱和下段柱在延剛度上的比值偏大，這樣的設計有利于下段柱減少彎矩。下段柱的截面高度比較小，廠房面積應該做相應的調(diào)整。柱截面積翼緣厚度一般情況下在 16～30 mm 之間，腹板厚度在12～20mm 之間。大型廠房的柱肢翼緣已經(jīng)達到了50mm。

　　2、確定廠房的橫向剛度值

　　根據(jù)我國廠房建設的規(guī)范要求，房柱在標高處的水平位移有具體的限值。在西方國家的廠房建設中并未對其做任何規(guī)定，各設計部門是憑借設計經(jīng)驗來確定剛度值的，所以在最后的設計結果上會有一些差異。

　　(五)拉條的設置

　　關于拉條的設置，拉條的力一般需傳至剛架上，在屋脊處設置斜拉條及撐桿，拉條的力在屋脊處從斜拉條及撐桿傳至檁條的端部，靠近檁條與剛架結點，相當于傳至剛架。撐桿必須與斜拉條同時設置，才能形成一個幾何不變的傳力體系。同理，當屋面開天窗時，在開天窗處的下側(cè)也應設置斜拉條及撐桿，否則拉條的力都傳至開孔處的檁條，如果這根檁條不加強，很可能造成這根檁條的強度不足而產(chǎn)生破壞。

　　當墻面開窗時，應在窗洞下設斜拉條及撐桿，把窗下側(cè)的力傳至剛架。有時當墻面很高時，僅在墻頂面處設置斜拉條及撐桿就不一定能滿足要求，應在墻面一定高度處增設撐桿及斜拉條，可將一部分力傳至相鄰的剛架柱上。對于墻板，特別是單側(cè)掛板的墻面，宜設置雙拉條，外側(cè)拉條的作用作為墻板在豎向自重下的墻梁支撐點，里側(cè)拉條可作為墻梁在水平風荷載下受壓翼緣的側(cè)向支點，以提高墻梁在風荷載作用下的整體穩(wěn)定性。對于屋面檁條，由于屋面板一般為扣合式，屋面板與檁條間可有微小的錯動，并不能約束檁條上翼緣，所以在其高度三分點處分別設置拉條。

　　參考文獻：

　　[1]陳利英.淺論工業(yè)廠房鋼結構設計[J].建筑知識：學術刊，2012.10.

　　[2]劉震.工業(yè)廠房鋼結構設計體會[J].中國科技信息，2012.11.

　　閱讀期刊：建筑鋼結構進展

　　《建筑鋼結構進展》Progress in Steel Building Structures(雙月刊)曾用刊名：建筑鋼結構進展與市場，1999年創(chuàng)刊，以實用和新穎的技術內(nèi)容為特色，以國內(nèi)外建筑鋼結構領域的最新研究和工程應用為重點，主要刊登輕型建筑鋼結構、多高層民用與工業(yè)建筑鋼結構、單層工業(yè)建筑鋼結構和大跨度建筑鋼結構的計算理論、實用設計方法、計算機輔助設計技術、制作與安裝工藝。