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摘要：钢结构厂房的特点是其施工时间相对较短，且具有抗震性能好、承载能力强的优点，因此钢结构在厂房构建中被广泛应用。但是钢结构同样也存在防火性差、容易受到外界环境影响而产生锈蚀等问题。所以在设计时需要充分考虑钢结构的优缺点，充分发挥钢结构的优势和价值。基于此，本文主要对钢结构厂房设计细节问题及其解决对策进行了简要的分析，希望可以为相关工作人员提供一定的参考。
关键词：钢结构厂房；设计问题；解决对策
引言
钢结构有其自身的特性，将其应用于工业厂房之中，可以较好地提升工业厂房的承载能力、抗震性能和整体刚度。然而，在钢结构厂房设计中也要注意相关细节问题，并找出相应的解决对策。
1钢结构厂房优势
1.1环保性
在工业厂房设计中应用钢结构具有很好的绿色施工效果，钢结构作为一种建筑材料，具有较高的利用率，并且可以重复使用，在安装过程中钢结构不会产生噪声与粉尘污染，拆卸后的金属构件还能实现回收利用，充分体现钢结构的环保性优势。
1.2抗震性强
钢结构在地震灾害发生时具有很好的抗震效果，在同等跨度和负载作用下，钢结构的自重较轻，采用钢结构厂房大大降低了结构设计的难度，全面提高了厂房的稳定性与安全性。高质量的抗震效果能够降低地震灾害发生时所造成的人员伤亡与经济损失。
2钢结构厂房设计细节问题与措施
2.1工程概况
本研究中，笔者以一工程设计实际为例，通过调查其设计过程中遇到的几点问题，分析工业钢结构厂房结构设计的重点问题。该项工程位于沿海某地级市，抗震设防烈度为7度，基本地震加速度值设计为0.10g。主厂房跨度32米，总长度90米，总高度14米，厂房部分设置有材料堆放区、卸料区两个不同的区域，局部设有配电区、监控区、办公区等等功能性区域，整体采用钢结构，独立基础设在柱下。
2.2荷载传递
对轻型工业钢结构厂房来说，结构的横向荷载传递、纵向荷载传递是两个独立的体系，主要由主钢架承担横向荷载，并传入基础，由刚性系杆、柱间支撑等构件将纵向荷载传递给每榀钢架，共同承担纵向荷载。根据GB51022-2015中的要求，分期建设区段或者是每个温度区段之中，应设置能够独立构成空间稳定结构的支撑体系，在开间之中设置屋盖横向支撑的同时，也要柱间支撑，最终组成稳定的几何不变体系。本工程中，从纵向方面来看，屋面设置了屋面支撑，柱顶设置了钢系杆，中间设有吊车梁标高处与楼板标高处，且设置了柱间支撑。与此同时，从厂房平面布置方面来看，一侧存在局部夹层，且应用的是钢筋混凝土楼板。基于此，楼板标高处，可以看作此平面刚度无限大，应应用有效的对策，来提高对纵向荷载的传递能力。面对这样的问题，可以采取在楼板标高处邻跨处增设柱间支撑的方式，来提高纵向结构构件对纵向荷载的整体传递效果，避免局部楼板处发生刚度突变，确保结构的整体均匀变形。结构设计中，通常是对每个分层标高处建筑所承受的剪力进行计算，然后计算分别作用于每层柱间支撑上的剪力。此外，还要注意是按照压杆、还是按照拉杆来进行考虑，也要注意满足相关标准的长细比要求。在斜杆长细比入小于200的时候，压杆全部也可以部分参加工作，长细比入越小的情况下，斜杆轴心的受压稳定系数也就越大，表示压杆参加工作的程度越大；在斜杆长细比入大于200的时候，压杆便会较早地受压进而退出工作，因此，可以仅考虑拉杆。
2.3钢柱的设计
选择钢柱结构形式时，需要依据柱的高度及荷载和所需截面尺寸，选择方便制作和安装的形式。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆实腹式柱构造简单，制作方便，但房屋高度较高，吊车较大的工程中，格构式柱较实腹式柱节省钢材，当下柱的截面高度小于等于1000mm时，可采用实腹式柱，反之则采用格构式柱。格构式下柱通过调整截面和两分肢间距，可按等稳定原则，实现两轴方向的稳定承载力相等。格构式下柱属于组合截面，组合截面的分肢采用缀材连接，形成一个整体共同工作；缀材分为缀板和缀条，缀条为轴心受压构件，缀板是压弯构件，因缀条计算简单方便，且能承受更大的荷载，故常用缀条形式。
2.4刚架梁的设计
刚架梁采用楔形梁的方式，作为受弯构件，弯矩大的地方对应梁的大端，分段点位于结构弯矩零点附近。钢梁采用分段拼接的方式，既是结构受力要求，也是运输要求，一般分段长度不超过12m。隅撑是轻型屋面结构特有的构件，它的作用是减少刚架梁平面外计算长度。过去认为隅撑为刚架梁平面外侧向固定支座，取隅撑间距为刚架梁平面外计算长度，但新门刚规范重新定义带隅撑梁的设计，隅撑作为刚架梁的弹性支座，且钢梁翼缘截面越大，隅撑对钢梁的约束相对越弱，故刚架梁平面外计算长度要大于隅撑间距，需通过隅撑间距等参数计算梁整体稳定。
2.5制动桁架的设计
制动结构承受吊车的横向水平荷载及其他因素引起的水平力，制动结构可增加侧向刚度，避免吊车运行时厂房晃动。当吊车起重量较大（超32t）及吊车梁跨度超过12m时，宜设置制动结构。制动结构分为制动板和制动桁架，制动桁架较制动板所需材料少，因此常采用制动桁架。作用在制动桁架上的吊车横向水平荷载是移动荷载，所以制动桁架弦杆及腹杆的内力需通过桁架内力影响线得到，内力影响线通过静力法或机动法求得，也可以采用结构力学求解器电算得到。
2.6抗震设计
从目前来看，我国建筑结构地震灾害受到损害多是由于支撑结构达不到强度要求所造成的，在地震作用下结构稳定性得不到支撑，从而产生坍塌等事故。在结构设计中明确结构传力特点，均衡布置支撑，能够降低地震对结构产生的危害。另外，合理设计各构件的连接，特别是柱子、屋架、屋面板等重要部位，必须要保证相互之间的连接牢固。另外，构件连接设计时应当结合施工条件选择合适的连接方式，充分考虑承压力、剪切力等方面的要求，确保连接位置的方便、合理。
2.7隔热与防火设计
钢材受热达到100℃以上时，由于温度的不断上升，钢材的强度将会下降。当温度在180℃～370℃时，钢材的极限强度有所提高，塑性和韧性将下降。当温度超过400℃之后，钢材的强度与弹性模量开始急剧下降。当温度达到650℃时，钢材已基本丧失大部分强度。因此，一般来说，当钢材的温度在100℃以上后，为保证钢材的导热性能，必须采取保温隔热和防火措施。主要可以从以下三个方面开展设计工作：首先可以通过浇筑混凝土的方式或安装耐火性强的砖来保证钢结构构建的保温隔热性。其次，为将钢结构中的热量有效释放出，可以在钢结构周围安装硬质耐火板材。此外，也可以根据实际天气情况选择厚涂型或薄涂型的防火材料涂在钢结构表面，从而可以为钢结构保温隔热性能的提高提供良好环境。
结束语
钢结构厂房设计要充分考虑实际情况，科学合理地进行各个系统单元的设计，使钢结构厂房设计达到最优化，提升钢结构厂房的安全性，突显钢结构厂房的优势特点，并在未来的设计中不断拓展和深化。逐渐解决钢结构厂房设计中的问题，拓宽钢结构的使用范围，向经济、科学、低碳环保的方向发展。
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论文作者:史济卿
论文发表刊物:《建筑模拟》2018年第34期
论文发表时间:2019/3/5
标签：钢结构论文; 荷载论文; 结构论文; 钢结构厂房论文; 桁架论文; 构件论文; 吊车论文; 《建筑模拟》2018年第34期论文;