鋼結(jié)構(gòu)單層廠房設(shè)計(jì)注意什么問題

　　實(shí)際在工業(yè)中運(yùn)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(shè)計(jì)類型屬于鋼結(jié)構(gòu)，接下來小編簡單介紹一篇優(yōu)秀鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)論文。

　　一、鋼結(jié)構(gòu)單層廠房的特點(diǎn)

　　單層廠房的鋼結(jié)構(gòu)具有以下幾個特點(diǎn)。

　　第一，單層廠房鋼結(jié)構(gòu)的維護(hù)結(jié)構(gòu)具有比較輕的特點(diǎn)，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。總體而言，這種類型的廠房在結(jié)構(gòu)構(gòu)件上要趨于大型化一些。

　　第三，單層廠房鋼結(jié)構(gòu)的柱距在一般情況下應(yīng)該為12 m 或者是 12 m 以上，這樣的柱距才與經(jīng)濟(jì)柱距的要求相符合。合適的柱距有利于在后期進(jìn)行工藝技術(shù)方面的改進(jìn)。

　　第四，在現(xiàn)在的單層廠房建設(shè)中已經(jīng)開始使用從外國引進(jìn)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(jìn)鋼材的比率已經(jīng)達(dá)到了50%左右。

　　第五，單層廠房鋼結(jié)構(gòu)主要采用焊接連接的方式，當(dāng)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(qiáng)度比較大的螺栓或者采用焊接。在寶鋼廠房建設(shè)中，平均每噸的鋼結(jié)構(gòu)大約需要 20 個強(qiáng)度較高的螺栓。

　　二、鋼結(jié)構(gòu)單層廠房設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的幾個問題

　　(一)廠房基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題

　　1、基礎(chǔ)設(shè)計(jì)要求

　　由于偏心荷載作用下基礎(chǔ)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(chǔ)發(fā)生傾斜，影響帶吊車廠房的正常的使用，應(yīng)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(chǔ)或起重量大于15t的露天棧橋柱基礎(chǔ)，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(chǔ)底面與地基脫離的情況。

　　2、基礎(chǔ)形式的選擇

　　由于以上受力特點(diǎn)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(chǔ)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(shè)計(jì)，柱下獨(dú)立基礎(chǔ)長度有時會達(dá)到6m以上，在工程中是很難接受的，設(shè)計(jì)中可通過以下辦法解決：

　　(1)增加基礎(chǔ)壓重

　　在柱底內(nèi)力和基礎(chǔ)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(shè)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(chǔ)梁傳至基礎(chǔ)上;

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

　　(2)采用樁基礎(chǔ)

　　對于偏心距過大的基礎(chǔ)，當(dāng)采用以上辦法不能解決時，可以考慮采用樁基礎(chǔ)。樁的類型有多種，可采用灌注樁，預(yù)制樁等多種樁型，可根據(jù)具體情況選取。當(dāng)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(chǔ)，當(dāng)巖層整體性較好，裂隙較少時，可采用巖石錨桿基礎(chǔ)承受基礎(chǔ)出現(xiàn)的拉力。但采用樁基礎(chǔ)不僅增加了設(shè)計(jì)施工的復(fù)雜性，而且造價(jià)也高，因而是最后采取的方案。

　　(二)梁柱拼接點(diǎn)的設(shè)計(jì)

　　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(dāng)采用內(nèi)天溝排水時，端板豎放時，節(jié)點(diǎn)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(diǎn)的設(shè)計(jì)剪力，同時充分利用柱的壓力對節(jié)點(diǎn)的有利作用，是比較合理的一種節(jié)點(diǎn)形式。由于端板連接與計(jì)算假定的剛性節(jié)點(diǎn)有一定的差距，所以要保證節(jié)點(diǎn)的剛性使之與計(jì)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(yīng)大于400 mm，這比鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范16d放松了不少，所以當(dāng)?shù)踯嚻鹬亓枯^大、超出輕鋼規(guī)程時，應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行鋼結(jié)構(gòu)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(jì)算，假定以高強(qiáng)螺栓群中心為抗彎中和軸進(jìn)行計(jì)算，端板連接宜考慮撬力的不利影響，端板厚度不應(yīng)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)在安裝和使用中的整體穩(wěn)定性，讓每一個相對獨(dú)立的建筑物構(gòu)成一個比較穩(wěn)定的空間體系。

　　2、可以提高整個結(jié)構(gòu)的剛度，形成廠房骨架空間。

　　3、可以承擔(dān)并且傳遞水平力，使其傳達(dá)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(jìn)行設(shè)計(jì)的原則是：(1)應(yīng)該將屋蓋系統(tǒng)在水平上的支撐設(shè)計(jì)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(yīng)該有所提高;(3)支撐的傳力途徑應(yīng)該明確簡短而又具有可靠性;(4)桿件自身的剛度應(yīng)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(qiáng)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(qiáng)節(jié)點(diǎn)的連接強(qiáng)度。

　　(四)柱子系統(tǒng)

　　柱子與廠房骨架的各個主要的構(gòu)件相連接，它們的關(guān)系十分復(fù)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(guān)。所以柱子設(shè)計(jì)得是不是合理關(guān)系到整個廠房建筑的合理與否。在進(jìn)行廠房建設(shè)的過程中我們應(yīng)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(jì)算圖進(jìn)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(yīng)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(shè)計(jì)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(yīng)該做相應(yīng)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(dá)到了50mm。

　　2、確定廠房的橫向剛度值

　　根據(jù)我國廠房建設(shè)的規(guī)范要求，房柱在標(biāo)高處的水平位移有具體的限值。在西方國家的廠房建設(shè)中并未對其做任何規(guī)定，各設(shè)計(jì)部門是憑借設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)來確定剛度值的，所以在最后的設(shè)計(jì)結(jié)果上會有一些差異。

　　(五)拉條的設(shè)置

　　關(guān)于拉條的設(shè)置，拉條的力一般需傳至剛架上，在屋脊處設(shè)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(jié)點(diǎn)，相當(dāng)于傳至剛架。撐桿必須與斜拉條同時設(shè)置，才能形成一個幾何不變的傳力體系。同理，當(dāng)屋面開天窗時，在開天窗處的下側(cè)也應(yīng)設(shè)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(qiáng)，很可能造成這根檁條的強(qiáng)度不足而產(chǎn)生破壞。

　　當(dāng)墻面開窗時，應(yīng)在窗洞下設(shè)斜拉條及撐桿，把窗下側(cè)的力傳至剛架。有時當(dāng)墻面很高時，僅在墻頂面處設(shè)置斜拉條及撐桿就不一定能滿足要求，應(yīng)在墻面一定高度處增設(shè)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(shè)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(diǎn)，里側(cè)拉條可作為墻梁在水平風(fēng)荷載下受壓翼緣的側(cè)向支點(diǎn)，以提高墻梁在風(fēng)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(diǎn)處分別設(shè)置拉條。

　　參考文獻(xiàn)：

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　　[2]劉震.工業(yè)廠房鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)體會[J].中國科技信息，2012.11.

　　閱讀期刊：建筑鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)展

　　《建筑鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)展》Progress in Steel Building Structures(雙月刊)曾用刊名：建筑鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)展與市場，1999年創(chuàng)刊，以實(shí)用和新穎的技術(shù)內(nèi)容為特色，以國內(nèi)外建筑鋼結(jié)構(gòu)領(lǐng)域的最新研究和工程應(yīng)用為重點(diǎn)，主要刊登輕型建筑鋼結(jié)構(gòu)、多高層民用與工業(yè)建筑鋼結(jié)構(gòu)、單層工業(yè)建筑鋼結(jié)構(gòu)和大跨度建筑鋼結(jié)構(gòu)的計(jì)算理論、實(shí)用設(shè)計(jì)方法、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)、制作與安裝工藝。