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【摘 要】钢结构是现代工业厂房的常用结构形式，其中针对工业厂房重型钢结构的设计，本文笔者首先讨论钢结构的设计要点，然后再深入阐述一些特殊问题的有效处理，最后再提出这一结构的具体设计方法。
【关键字】重型钢结构；工业厂房；伸缩缝；
【Abstract】steel structure is a common structure form of the modern industrial workshop, which designed for heavy steel structure workshop, in this paper, the author first discuss key design points of the steel structure, and then discusses the effective treatment of some special problems, finally put forward the structure of design method.
【Key words】heavy steel structure; industrial workshop; expansion joint;
一、工程概况
某工业厂房横向宽322m、纵向长358m及檐口高16.9-41.5m，同时配有10-160t的双层桥式吊车。该厂房的地面部分采用了钢结构，其中屋面、柱分别采用网架结构和格构的双阶或单阶排架柱；上、中、下段柱分别采用开孔实腹式H型钢柱、实腹式组合柱和双肢格构式组合柱；基础采用独立的承台桩；主要柱距为12.15-8.26m；横向设跨度为322m（40*7+42m）的8个跨度。表1为该钢结构工程的主要设计参数。
二、重型钢结构的设计要点
该工业厂房重型钢结构的设计要点主要包括如下几点：
（一）吊车荷载。1.吊车数量。在本钢结构工程中，最大柱距为26m、相邻柱距为12m及小于50t的低吨位吊车的宽度应≤7m。从理论上来讲，柱一侧肩梁所需承担的荷载为5台吊车。以50t吊车为例。若按26m开间内设1-3台及12m设1-2台吊车计算竖向荷载，则通过分析，最终确定该工程按26m开间内设2台及按12m设1台的组合计算竖向荷载，即肩梁反力的最大值Rmax为1867kN。另外，水平荷载全部按每一开间内设1台吊车来进行计算。2.横向水平荷载。依照规定，应按车轮的形式来分配其横向水平荷载，但为了简化横向水平荷载的分配，应不对吊车大车的车轮形式进行区分。
（二）计算风荷载。1.体形系数。该厂房的⑤轴山墙采用的是开敞式，其中A、B跨处的山墙同样也采用了开敞式，且⑤轴处的岩墙和①轴处的上墙所设开洞较小，则在计算体形系数时，应按规定计算柱所受风荷载、柱间支撑受风荷载及屋面网架的体形系数，其中屋面网架的体形系数取-1.3。另外，在计算墙梁时，风吸值取-1.5。2.位移控制指标。依据GB50017-2003，柱顶位移可取H/400，则通过计算可得，柱顶位移的最大值为83.5mm及其位移比为1/443。那么，当位移比与要求相符时，排架柱应力比与长细比的最大值分别为0.81和107，注意该工程的吊车工作制全部为A5，则不用将吊车梁的顶面处位移考虑其中。
另外，针对钢结构材质的选择，该厂房的高度最高达41.5m,则在变形控制设计时，应选用Q235-B钢材。
三、特殊问题的有效处理
在该钢结构工程的设计中，应注意对如下特殊问题的有效处理：
（一）E轴单柱伸缩缝。在E轴处设单柱伸缩缝的目的是释放其横向温度应力，而这一问题的常见处理手段为：先直接在柱的上柱上挑出牛腿，然后再将成品的橡胶滑动支座置于其上及将行程设为100m，最后再直接将网架支座焊于支座的上面板上，详见图1。
（二）⑤轴伸缩缝。①-⑤轴侧屋面及⑤-▍轴侧女儿墙顶高分别为17.15-19.15m、29-31m，注意前后两者的高差约为12m及保证吊车从⑤轴处顺利通过，同时墙体不能落地及排架柱的间距设为40m，且在固定墙面板时，不能直接设跨度为40m的檩条，具体应设水平和竖向的L型桁架，详见图2。
如图2所示，墙体重量由竖向桁架支承，而来自长40m、高12m墙体的水平风力则由水平桁架来承受，其中水平桁架主要通过设在抗风柱上的牛腿来将重量传至竖向桁架上。因此，在设计时，应将牛腿、抗风柱、水平和竖向桁架设为一个整体，其中单槽钢与双角钢为一体、单与双槽钢为一体。
（三）▍轴门洞雨篷。对▍轴而言，21m以下采用的是全开敞，而21m以上设有墙体及悬挑6m的大雨篷。在设计雨篷时，同样采用的是如图2所示的L型断面，以减小雨篷的厚度及使其更加的美观，但考虑到悬挑在吊装中易变形，则需在此增设一道方钢管。
四、讨论
综上，在工业厂房钢结构设计时，应注意如下事项：一是针对大柱距的多层吊车多跨厂房，在对吊车的竖向荷载进行计算时，应按荷载的作用效应确定吊车在不同效应和工况下参与组合的台数，切勿一味地参照荷载规范而取大值；二是按实际情况确定风荷载的体形系数；三是当风荷载偏大时，需算出吊车梁顶面在此时的水平位移，注意在此过程应重点控制吊车梁及其沿纵面的位移差；四是当单层钢结构厂房的规格较大时，在计算结构时，应对柱顶位移计长细比进行重点控制，同时考虑到强度在此结构中不起主要的控制作用，因此选用强度等级较低的钢材即可；五是当跨度大的吊车梁同时兼为水平系杆时，应按200控制其在平面以外的长细比，而当长细比与要求不符时，应另外再设水平系杆。
参考文献：
[1]高俊. 大型钢厂工业厂房钢结构施工的若干技术要点分析[J]. 科技风,2016,01:155.
[2]张永峰,朱建文,郑卫群. 工业厂房钢结构设计特点及要点分析[J]. 河南科技,2015,23:71.
论文作者:许德阅
论文发表刊物:《低碳地产》2016年13期
论文发表时间:2016/11/14
标签：荷载论文; 吊车论文; 钢结构论文; 位移论文; 厂房论文; 桁架论文; 水平论文; 《低碳地产》2016年13期论文;