单层工业厂房钢结构设计研究

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1、单层工业厂房钢结构设计研究　　摘要：在现代工业厂房设计中，钢结构应用较为广泛。钢结构具有很多优良的性能，施工简单便于安装，自重较轻但是结构性能好，成本造价较低，绿色环保，抗震、抗风性能良好等，适用于多种行业。本文就重型单层钢结构工业厂房的设计进行了探讨，希望对同行有一定的借鉴意义。关键词：单层厂房；钢结构；设计要点中图分类号：TU318文献标识码：A所谓的重型单层厂房是指在车间厂房内设有重型吊车设备，相对于轻型、中型钢结构厂房来说，不仅在其承载能力上更强，厂房空间大，而且有一定的高度，对于施工质量的要求更加严格。一、重型单层钢结构厂房的结构设计要点1.柱网尺寸6厂房柱网尺

2、寸的确定，主要是以下几点作为考量：（1）满足生产工艺流程布置要求。（2）厂房建筑统一模数制的规定。一般厂房边柱距为6M，需要时中间可以抽柱，形成12m、18m、24m、30m等。（3）工程地质条件和柱基础方案。（4）减少构件规格，使构件标准化，定型化，以利构件工厂制作。（5）制作、运输、吊装条件。一般来说，根据国内设计经验，重型厂房钢结构框架跨度设计为24m到36m这个区间内比较合理。当跨度超过30m以上，厂方高度超过15m以上，吊车吨位超过100t以上，边柱柱距以6.0m，中间柱距以12m设计较为经济。当然如果工艺需要，而屋面、墙面采用轻型围护结构，则重型厂房外围柱距可

3、以采用7.5m、9m、12m、18m，如是多跨相应中间柱距可布置成15m、18m、24m、36m等。需要说明，柱距加大后，屋面、墙面檩条、托架、吊车梁随着跨度增大2.柱类型的选择与设计6柱的设计，应考虑建筑轴线、净空、吊车轮距、厂房刚度等问题。重型单层钢结构厂房因其吊车荷载大的特点，柱子断面高度常超过1.0m。因此厂房柱多使用阶形格构式柱和分离式两种，格构柱由实腹上柱和能节约用钢量的格构式下柱构成。分离式柱由于具有吊车肢可灵活布置的特点，有扩建跨或相邻两跨吊车轨顶标高相差较大的，应选用该形式。在进行柱截面设计过程中，一般将下柱截面高度取柱计算高的1/8～1/15左右，上柱

4、截面计算高度取柱高的1/8～1/12左右，上柱截面高宽比0.35～0.6，下柱截面高宽比0.25～0.5。肩梁将上柱与下柱有效地连接，起到承上启下的作用。肩梁有单、双腹臂之分，单臂用于柱承担荷载较小的柱，双臂肩梁因其刚度大、整体性好多应用于重型厂房柱。肩梁的构造要求，其惯性矩要大于上主的惯性矩，线刚度与下柱线刚度之比应不小于25，高垮比控制在0.35～0.5之间。另外，柱身板件的宽厚比要符合规范规定，这样才能保证柱断面在承载当中保持局部稳定。3.厂房结构受力体系的设计对于重型单层钢结构厂房而言，横向结构及纵向结构构成整个厂房的受力体系。其中横向框架结构受力体系作为厂房重要

5、承重结构，主要是由柱、横向框梁或屋架结构构成；横向框架结构受力体系承担全部屋面荷载、吊车轮压及横向制动力、风荷载以及地震力等作用。因此，这个体系有条件应按框架结构计算，柱脚、柱顶与梁连结按刚性连接，以减小柱顶弯矩，增大框架横向刚度。纵向结构体系的作用在于保证厂房具有足够的纵向刚度，该体系主要由柱、托架、吊车梁、系杆、柱间支撑等构件组成的，纵向结构体传递吊车纵向制动力、风、地震等纵向荷载，同时将纵向荷载传递给厂房基础。因此该体系构件设计要合理，才能保证其传力明确、纵向刚度。6托架设计：根据截面形式，可分单臂式、双臂式、工字型和箱型。双臂式箱型用于承受荷载大、跨度大、抗扭转的

6、托架，反之则用单臂式。当托加受到净空限制或吊有较大荷载，则应选用工字型、箱型截面。格构托架比实腹工字、箱型钢托架节约钢材30%以上，因此无特殊要求应首选格构式。托架与柱连接为上弦端节点铰接支承，托梁与柱连接按铰接设计。当托架、梁有扭矩，则支座应设计抗扭构件。设计要点：（1）单臂式托架应尽量避免承受扭矩，平面外设置水平支撑。（2）双臂式弦杆采用平腹H钢，缀条用槽钢。（3）为了减少扭矩，屋架、屋面梁与托架、托梁连接处应尽量采用平接。（4）托架、托梁截面高度分别为1/5～1/10、1/8～1/10翼缘宽1/2.5～1/5，箱型1/8～1/12，托架挠度控制在L/400。4.屋盖

7、类型与屋盖支撑的设计6重型单层钢结构厂房相对于其它结构形式的厂房而言，跨度和柱距空间都比较大，角钢屋架承重传统的屋盖类型已经不能满足现在的需要。在重型单层钢结构厂房屋盖类型的选择上，一般屋面使用H型钢梁承重的有檩轻型屋盖。H型钢梁有受力、易加工、运输、安装等好特点，特别是柱顶与梁端设计成刚性节点，构造简单可靠，因此广泛用在现代厂房屋盖中。重型单层钢结构厂房由于吊车荷载量大，空间高大，在吊车行走过程中，厂房的震动也大，在屋盖结构设计中，必须重视屋盖支撑的合理设计，以加强其整体刚度。H型钢梁或屋架承重屋面设计原则：（1）每60m设