对工业厂房屋面轻钢结构设计的探讨赵伟智

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1、对工业厂房屋面轻钢结构设计的探讨赵伟智中国市政工程中南设计研究总院有限公司新疆分公司新疆乌魯木齐830000摘要：在现代工业厂房中，钢结构应用越来越加广泛，钢结构设计合理与否，直接决定着工业厂房安全与使用寿命。木文就对工业厂房屋面轻钢结构设计展开探讨，以期为同类工程提供一定借鉴。关键词：工业厂房；屋面轻钢结构；设计；探讨在现代建筑行业中，轻钢结构得到人们越来越多的重视，其高强度、轻自重以及塑性、韧性良好的优点，将其应用于建筑工程中，能够降低施工难度、缩短施工时间，尤其是在工业厂房屋面中，轻钢结构应用更为普遍。木文就对工业厂房屋面轻钢结构设计展开探讨，

2、以期为其实际应用提供帮助。一、工业厂房工程概述以某工业厂房为例，该厂房使用混凝土柱钢屋架结构，柱间距为6m,截面为35cm*50cm,横梁为H型钢梁，拉杆设在横梁下弦；屋架拱高为1.7m,使用1.2m间距的C型钢作为檩条；屋面防水材料为轻质忪尺压型钢板，屋面的恒载、活载均为0.3kN/m2，木地基木风压为0.6kN/m2。二、工业厂房屋面轻钢结构设计探讨（一）计算荷载在工业厂房屋面轻钢结构设计中，必须保证轻钢结构有足够的承载力,能够满足荷载要求，才能确保屋面轻钢结构的正常使用，所以，需要先对其荷载进行计算。屋面荷载主要是由永久荷载、风荷载以及施工荷载

3、三部分组成的，其中，永久荷载伍括檩条自重、屋架和支撑自重以及压型钢板自重，在木工程中，此三者标准者按屋面水平投影标准值计算，分别为O.lkN/m2、0.2kN/m.08kN/m2,合计为0.38kN/m2[l]。由于此地区风力较大，有台风影响，需要着重考虑风荷载，风荷载标准值计算公式是，其中，为z高度风振系数，本文取1,为风荷载体型系数，在迎风面和背风面分别取-0.9和-0.8，是风压高度变化系数，结合本地实际情况，可以取1.0,故而，与屋面垂直的风荷载标准值在迎风面、背风面分别是-0.54kN/m2和-0.48kN/m2。在本例中，施工荷载取水

4、平投影标准值，即0.30kN/m2。（二）设计连接形式屋面钢梁与混凝土柱间的连接形式主要有两种，其中，当屋面跨度低于15m吋，宜采用铰连接方式；当跨度超过15m吋，宜使用刚连接方式。在两种连接方式中，铰连接是相对容易实现的，而由于混凝土、钢材在材料性质、施工条件等方面的差异，刚连接实现有一定难度。对此，在轻钢结构设计中，刚连接实现的方式主要有两种，一是混凝土柱顶设置短钢柱，在此节点处完成刚连接;另一种是在混凝土柱四周预埋20mm以上厚度钢板，并通过钢筋来连接钢板，形成混凝土、钢板统一整体，钢梁直接焊接在钢板上，实现刚连接。（三）设计受力构件在工业厂房

5、屋面轻钢结构设计中，受力构件是屋面承载力高低的决定性因素，直接关系的屋面轻钢结构的可靠性，受力构件主要有檩条、拉条以及钢梁等，需要做好各受力构件的设计。首先，对于檩条的设计，轻钢结构檩条有结构式、实腹式两种，前者常用的有下撑式、空间桁架式以及平面桁架式，适用于檩条跨度超过9m的屋面;后者主要有槽钢、H型钢、卷边C型或Z型冷弯薄壁型钢等，适用于檩条跨度在9m以下的屋面。在檩条设计中，通常采取单跨简支构件设计方式，在檩条长度为4-6m时，需在其中间部位设计撑杆或拉条；对于超过6m长的檩条，需要平均设置两道撑杆或拉条；如果采用结构式，檩条高度以长度1/12

6、-1/20为宜，采用实腹式，檩条高度以长度1/35-1/50为宜［2］。檩条所受的荷载主要冇自重、风荷载、雪荷载以及屋面恒活荷载等，在活荷载取值中，在檩距＜1.0m、雪荷载＜0.5kN/m2条件吋，需要对檩条承载力进行验证；对于实腹式檩条，需要对其变形、稳定性以及强度等进行验算。如果屋面维护结构能够对檩条侧向位移、扭转起到阻挡作用，可以不对檩条整体稳定性展开验算。其次，对于拉条的设计，在屋面轻钢结构中，如果采用自攻螺丝连接檩条与屋面板，则两者间连接牢固性较强，檩条扭转、侧向位移等不会发生，可以在檩条下缘1/3处设置拉条，但是，存在防水能力差、温度应变

7、能力低等问题,实用性较低。在当前屋面板中，通常采取暗扣式连接，通过支架将面板与檩条连接起来，随着温度变化，屋面板会自由滑动，预防热胀冷缩导致变形问题；然而，同样因为屋面板的自由滑动问题，无法对檩条扭转、侧向移动产生奋效的约束，受荷载影响，檩条上翼缘会受到压力，在设计拉条时，应将其设置在上翼缘1/3处，保持上翼缘稳定性。此外，如果存在较大风荷载，各种荷载的合理主要受力部位是下翼缘，仅靠上翼缘拉条是无法确保下翼缘稳定性的，所以，需要冋吋在下翼缘1/3处设计檩条，提高整个檩条侧向稳定性。第三，对于钢梁的设计，从上述可知，钢梁与混凝土柱柱顶的连接有刚接、铰接

8、两种，在不同连接形式中，钢梁的截面形式、受力情况等也有所不同,所以，在设计钢梁时，需要根据具体情况，来设计合