1、论述钢结构厂房的设想规划摘要：有效结合现实工程中的体会和对规章的认识，论述钢结构厂房的设想规划的一些问题。以此相互学习交流。 关键词：钢结构；厂房；设想规划 中图分类号：TU391 文献标识码：A 文章编号： 1 概述 现在，很多的厂房使用的是排架结构，以钢结构为最主要的。排架结构：多使用在单层厂房，由屋架、柱子和基础构成横向平面排架，是厂房的关键承载系统，然后通过屋面板、吊车梁、支撑等纵向构件将平面排架联系结合在一起，构成总体的空间结构。 2 钢结构厂房设想规划需关注的几方面 任何一种结构都有不同的地方，每一种功能的建筑都有不同的要求。工业厂房其实就是一个特殊功能的建筑，需要有更大的空间跨度
2、来完成，而且需配备对应的器械仪器，通常其上面会使用钢结构。在此就线则了一种钢结构设想规划中要关注的方面论述一下自己的认识。 2.1 单件屋面板长度不要太长。屋面漏水一般有两种：使用屋面钉板时，钉孔孔位可能出现渗水屋面板横向搭接处渗水，主要原因是面板过长，雨水漫过波峰，导致搭接处大面积渗水。因此要根据面板材料特性，及当地降雨量来合理选择单坡长度。 2.2 钢结构构件验算时，怎样选择符合相应的截面。毛截面：不扣除孔洞的截面面积，不考虑孔洞对截面的削弱。验算构件整体稳定性时，可采用毛截面面积进行计算;净截面：扣除孔洞的截面面积，考虑孔洞对截面的削弱，主要用于强度验算。比如受拉构件的强度验算应采用净截
3、面面积进行计算;有效截面：考虑屈曲后强度但并不扣除孔洞的截面有效面积。一般对于宽厚比较大的冷成型钢，采用有效面积来考虑局部的屈曲后强度问题;考虑到板太薄，受压时会发生局部屈曲，从而不能全截面都用来承载。故对这种薄壁构件认为其中的一部分截面(有效截面)正常受力，而其他部分不考虑它的作用。有效净截面：考虑屈曲后强度并且扣除孔洞的截面有效面积。构件受压强度既要考虑孔洞对截面强度的削弱，也要考虑局部的屈曲后强度，一般采用有效净截面计算。构件受拉时不用考虑局部屈曲，所以仍采用净截面。 总的来说，相对于普通钢结构构件，验算强度时选用净截面，验算稳定性的情况下使用毛截面；对于薄壁钢结构构件，验算受拉强度时采
4、用净截面，验算受压强度时采用有效净截面，验算稳定性时选用有效截面。 2.3 受弯工字梁失稳及处理方案：施加荷载不大时，梁基本上在其最大刚度平面内弯曲；当施加荷载达到一定数值后，梁将同时产生较大的侧向弯曲和扭转变形，最后很快的丧失继续承载的能力。此时梁的整体失稳必然是侧向弯扭弯曲。解决方法有三种：增加梁的侧向支撑点(如屋面梁设置隅撑作为侧向支撑点)。调整梁的截面，增加梁侧向惯性矩或增加受压翼缘宽度(如吊车梁上翼缘)。调整梁端支座对截面的约束，支座如能提供转动约束，梁的整体稳定性将有较大的提高。 2.4 次梁与主梁连接一般设想规划为铰接：如果次梁与主梁刚接，在主梁同一截面处两侧都有相同荷载时，对主
5、梁影响不大。如果只是单边有刚接的次梁，对于主梁来说平面外受扭，需要计算抗扭。梁的整体失稳主要表现为侧向弯扭弯曲，因此应尽量避免梁平面外受扭。另外，若次梁与主梁采用刚接节点，现场焊接工作量将大大增加。 2.5 当梁的挠度过大时，可以通过起拱加于控制，起拱的大小一般为恒载标准值加 1/2 活荷载标准值所产生的挠度值。对于钢结构来说，挠度过大会影响屋面排水，同时使人感觉不安全;对于混凝土结构来说，挠度过大会造成耐久性的局部破坏(包括混凝土裂缝)。以挠度为主要控制因素的钢梁，采用起拱办法能减低结构的用钢量。 2.6 对于门式钢架风荷载取值， 全国民用建筑工程设想规划技术措施有相关的规定：跨高比 l/h
6、 小于等于 4 的门式刚架应按建筑结构荷载规范GB50009-2001 计算风荷载标准值 Wk 及风荷载体形系数s，不考虑风振系数 j，但当跨高比 1/h 大于 4 的门式刚架及房屋所有围护结构的风荷载标准值 Wk 宜按门式刚架轻型房屋钢结构技术规程CECSl02：2002 取用。 除此之外还存在 3 方面与风荷载有联系，设想规划时需要注意的： 敞开式建筑：指外墙面至少有 80%敞开的建筑。部分封闭式建筑：受外部正风力的墙面上孔口总面积超过该建筑物其余外包面(墙面和屋面)上孔口面积的总和，并超过该墙面毛面积的 5%，且建筑物其余外包面的开孔率不超过 20%的建筑。他们对应着不同的体形系数。 边
7、缘带：确定围护结构构件和面板上风荷载体形系数时，在外墙和屋面上划分的位于建筑物端部和边缘的区域。凡不属边缘带的均为中间区。端区：确定主刚架上风荷载体型系数时，在外墙和屋面上划分的位于建筑物端部和边缘的区域。凡不属端区的均为中间区。在门式刚架轻型房屋钢结构技术规程附录 A 中有详细的说明。 各个构件根据其特点，选取不用的体型系数。面板、墙面檩条、屋面檩条、刚架等，他们有各自的体型系数选取标准，不能混为一谈，见门式刚架轻型房屋钢结构技术规程附录 A。 2.7 门式刚架的抗震设想规划原则：采用底部剪力法。门架以剪切变形为主，质量刚度分布均匀，两个振型周期相差太大，以第一振型为主，所以采用底部剪力法计
8、算。7 度及其以下不需要地震计算，但仍需要采取抗震措施。门架抗震措施主要是加强节点：构件之间尽量采用螺栓连接;梁柱节点，在梁下翼加掖板;梁柱连接点处宽厚比适当减小;柱间支撑与构件连接处节点按 1.2 倍杆件承载力设想规划;柱间支撑和柱连接处的柱脚锚栓要做抗拔验算，并防止锚栓抗剪，设置抗剪键。附带引出，一般柱脚都应该设置抗剪键。在门式刚架轻型房屋钢结构技术规程中，柱脚的水平剪力可以由柱底板与混凝土的摩擦力或设置抗剪键承受。如果由柱底板与混凝土的摩擦力来承受，二次浇筑施工质量需要得到保证，浇筑要密实，并采用膨胀剂混凝土或无收缩混凝土。 2.8 混凝土柱加变截面钢梁的单层工业厂房可以按排架结构设想规
9、划。此时轻钢屋面梁可以按门式刚架规范进行设想规划;对于混凝土柱按混凝土规范进行设想规划。对于这种结构形式，关键是混凝土柱和钢梁的节点设想规划，连接方式一般应该采用铰接(混凝土是一种脆性材料，虽然可以通过配筋承受弯矩和剪力，但在连接部位，它的抗拉、抗冲切的性能很差，在外力作用下很容易松动和破坏。)。在钢梁下部设置一根拉杆，能减少钢梁对柱顶产生的较大水平力，从而大大降低混凝土柱脚的弯矩。 2.9 吊车梁的设想规划：吊车在吊车梁上运动产生三个方向的动力荷载：竖向荷载、横向水平荷载和沿吊车梁纵向的水平荷载。纵向水平荷载是指吊车刹车力，其沿轨道方向由吊车梁传给柱间支撑，计算吊车梁截面时不予考虑。横向水平
10、荷载应等分于桥架的两端，分别由轨道上的车轮平均传至轨道，其方向与轨道垂直，并考虑正反两个方向的刹车情况。计算重级工作制吊车梁及其制动结构的强度、稳定性以及连接(吊车梁、制动结构、柱相互间的连接)的强度时，应考虑吊车摆动引起的横向水平力。竖向荷载在吊车梁垂直方向产生弯矩和剪力，水平荷载在吊车梁上翼缘平面产生水平方向的弯矩和剪力。吊车梁一般设想规划成简支梁。若按连续梁设想规划固然可节省材料，但连续梁对支座沉降比较敏感，因此对基础要求较高。需要注意：中间横向加劲肋的下端宜在距受拉翼缘 50100mm 处断开，与其腹板的连接焊缝不宜在肋下端起落弧。主要也是考虑吊车梁的疲劳破坏避免过多的焊缝相交产生应力
11、集中，同时吊车梁的疲劳破坏一般是从受拉区开裂开始。同样的，一旦吊车梁受拉翼缘与支撑相连接在一起的时候，是不适合选择使用焊接的。 3 小结 工业厂房选择使用排架结构，从结构方式上来分析，虽然是较为简便的，结构间传力明晰。就算是如此，在钢结构厂房的设想规划中要关注的方面也有许多，通过上面一一的论述，望在今后的钢结构厂房施工过程中加以更加深入的探求，积攒更多的设想规划知识。 参考文献: 1 门式刚架轻型房屋钢结构技术规程CECS102：2002.中国计划出版社. 2 全国民用建筑工程设想规划技术措施.中国建筑标准设想规划研究院,2009. 3 钢结构设想规划规范GB50017-2003.中国计划出版社.
