石海林
身份证：32068219xxxx049132
摘要：传统的设计理念对我国的建筑行业结构设计的影响很大。因此，在建筑设计中难免缺少创新。随着时代的发展，概念设计的理念逐渐被运用到结构设计之中。这对于建筑结构设计行业的发展和进步非常重要。在我国地质情况不太良好的地区，往往是建设的重点。在这些地区进行工程的建设，钢结构是很好的选择。但是这项技术对设计师的要求非常高。因为不仅要考虑安全、可靠性，还需要在工期上尽量配合当地的气候环境，越短越好。
关键词：大型；钢结构；厂房；结构设计
导言
新乡商会大厦位于新乡新中大道、金穗大道路口。本工程总建筑面积为84384m2，建筑主楼28层，裙房为4层。建筑总高度为99.9m（相对于场地标高）。 本工程钢结构梁截面为H型钢，最大截面为H450*200*8*20,最长约为8.4m，重约0.7t；钢结构柱截面为箱型柱，箱型柱最大截面为□800*800*20，第一、二层一节柱子高度为8.7m，三、四层一节柱子高度为9m，五层以上标准层每三层一节柱子，一节柱最重约为5.61t。
1钢结构厂房的优越性及其特点
1.1钢结构厂房具有施工速度快，安装极其方便的优点。 由于钢结构构件可以工厂化批量化生产，同时采用设备下料、焊接、开孔，并作表面处理，可极大的方便现场拼装施工，大大缩短了施工的周期。
1.2由于钢结构厂房体系使用的材料具有强度高、投资低等特点，所以钢结构厂房拆迁也方便，可多次回收利用，大大节约了材料消耗，环保性好，结构寿命使用长。而且节省了制模工序，属于环保型绿色建筑体系。
1.3钢结构相对于混凝土结构主要优势在重量上，这也可以大大减轻地基的负载，而且混凝土结构建筑工艺复杂，防震程度低，钢结构体系都可以有效弥补这些不足。
2钢结构厂房设计的特点
钢结构厂房是指采用钢板和热扎、冷弯或焊接型材，通过连接件连接而成的能承受和传递荷载的国际流行的门式刚架轻钢结构体系形式。
门式刚架钢结构厂房在国内技术成熟，受到用户普遍接受和认可，成为目前国内发展速度最快的一种钢结构形式。门式刚架钢结构厂房可以做成大跨度，大空间，便于内部灵活布置和使用。（钢结构厂房采用门式刚架体系其单跨度甚至可达到80米。多跨可达到180米甚至跨度更大）钢结构厂房主要是用在不承受大载荷的承重建筑。采用轻型H型钢（焊接或轧制；变截面或等截面）做成门形刚架支承，C型、Z型冷弯薄壁型钢作檩条和墙梁，压型钢板或轻质夹芯板作屋面、墙面围护结构，采用高强螺栓、普通螺栓及自攻螺丝等连接件和密封材料组装起来的门式刚架钢结构体系。
钢结构厂房在全球范围内，特别是在发达国家和地区钢结构建筑工程领域中得到更合理、广泛的应用。钢结构厂房可广泛应用于工业厂房，净化车间，仓储库房，超市，会馆展厅。
钢结构厂房设计特点：钢结构厂房自重轻，强度大，跨度大，空间大。设计先进，采用最先进的设计方法，充分发挥钢材抗震性好、抗冲击性好、刚性好、变形能力强的特点。而且还可以重复再利用，可以节约大量钢材。结构新颖、简洁、轻巧，占用面积小，使用面积大，有效扩大了建筑物的内部空间，彩钢夹芯复合板，金属压型板等新型墙体屋面材料围护，更显示出建筑的时代感。安装快捷，构件标准，制作精良，施工安装简便、快捷、安全 。
3 结构设计
该钢结构厂房工程荷载较大，厂房能否达到建设使用的要求关键在于结构设计，其中97.5m范围内的双层吊车荷载作用下的刚架设计是其中的难题。在这些问题上该项目技术人员主要采取了一下措施：
3.1纵向伸缩缝的处理
虽然该钢结构厂房纵向270m符合相关规范要求，但在设计过程中，考虑到该钢结构厂房跨度和部分荷载较大， 97.5m以内设计人主要依据《钢结构设计规范》（GB50017-2003）进行各有关参数的取用和控制，而在此范围外的结构则按照《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》（CECS 102：2002）控制，以减少用钢量。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆根据这个思想，在97.5米处设缝，将两部分设缝分开，既减小了工程设计难度，又降低了造价，使难点仅在双层吊车的刚架设计。
3.2结构布置
大型钢结构厂房结构布置，主要考虑刚架的布置和纵向支撑体系布置，以形成稳定的结构体系，要选择合理的支撑形式和布置方式，才能在安全可靠的前提下保证钢结构厂房使用功能，延长它的使用寿命，考虑到这一点技术人员对其进行了慎重的选择。
3.2.1支撑体系设计
在钢结构厂房当中支撑体系是整个结构设计的重要部分，它的主要作用是通过支撑连接各个平面框架，形成成一个稳定的整体结构体系，同时为结构和构件的平面外稳定提供一个比较稳定的支撑力，保证整个钢结构体系的稳定性。同时，支撑体系还承担着传递风荷载、地震力、温度应力以及100t吊车的纵向荷载的作用。考虑到该钢结构厂房的设计需要，在屋脊、柱顶、上下层吊车梁处的柱外侧设通长刚性系杆，以及在有柱间支撑的柱间和屋面设刚性系杆。在支撑布置上采取了均衡布置的方法，也就是沿着厂房的纵向屋面檐口位置水平设置两道支撑，在横向设置四道柱间支撑和屋面支撑，形成四纵二横的支撑体系。通过刚架、系杆、支撑组成整体稳定的结构体系。
3.2.2支撑形式选择
支撑主要是确保厂房纵向刚度,并使厂房形成稳定的结构体系，承受传递厂房的纵向吊车荷载和风荷载等，根据本工程的荷载传递路线，在柱顶、柱脚、上下层吊车梁位置设支撑点，即柱间支撑分成三层布置；下两层柱间支撑承受荷载较大，材料选用双片槽钢爬梯式，交叉布置。上层柱间支撑材料选用单角钢，交叉布置；为减小纵向构件的温度应力，温度区段两端部不设下柱支撑。屋面支撑选用单角钢，交叉布置。屋面支撑与柱间支撑对应布置在同一个柱间，支撑通过连接板与钢梁、柱可靠焊接。
3.2.3隅撑设计
“以上屋面、柱间支撑系统都是从传力及保证厂房骨架的整体稳定和纵向刚度的角度出发来布置的，因此支撑点的距离较大，按此设计屋面梁平面外稳定就显得不经济。在轻钢结构设计中，考虑到面板的蒙皮作用，利用檩条及隅撑减小屋面梁的平面外计算长度是一个比较经济的办法。”考虑到本工程结构设计的需要，保证屋面梁的平面外的稳定性，减小平面外的计算长度，防止受压翼缘（梁下翼缘）屈曲失稳，增加受压翼缘的稳定性，设计人员在屋面梁的檩条处设置隅撑，成对布置，受压区每一根檩条设置一对，其他位置每隔一根檩条设置一对，材料采用角钢，隅撑与梁及檩条用螺栓固定。
3.2.4 刚架设计
3.2.4.1刚架材料选取
考虑到本工程结构的特点、钢材的性能、以及经济性，刚架承受的荷载大，梁柱构件基本由强度控制，钢材选用了强度比较高Q345-B。
3.2.4.2刚架梁柱截面选取
结合初步计算，刚架梁采用实腹式焊接H型钢，综合受力、变形、用钢量考虑，梁端截面为H(600～900)X200X6X10，梁高度较大，腹板较薄，增设横向加劲肋为-8@1500；柱子设计结合吊车LK值，使轨道居下部柱的一枝上，上柱设计中采用实腹式H型钢柱，截面高度约为（1/12～1/7）H1（H1为上柱长度）；中柱、下柱采用格构柱，均为实腹式焊接H型钢H400X250X10X16，横向加劲肋为-8@1500，缀条采用成品槽钢，分为斜缀条和横缀条，柱截面高度约为（1/15～1/10）H2（H2为下柱长度），上、中、下柱通过肩梁连接，肩梁兼作吊车梁的支座（牛腿），肩梁高度约为（1/5～1/3）B（B为下柱高），肩梁上下板均20mm厚。吊车梁直接承受动力荷载，也采用实腹式焊接H型钢。柱脚采用分离式，通过地脚螺栓与基础连接。
结束语
总而言之，在钢结构厂房设计的过程中，我们应严格按照和采用相关的设计标准，同时随着钢结构设计技术的日趋成熟，设计师也要紧跟时代步伐，坚持与时俱进。只有这样，才能设计出结构合理，经济环保的钢结构厂房，满足经济建设发展的要求。
参考文献
[1]刘荣来.钢结构厂房设计技术总结.内蒙古煤炭经济.2017-03-15.
[2]杨军.钢结构厂房设计体会.煤炭工程.2017-10-20.
[3]蔡红军；蒋凤鸣；董辉.浅谈钢结构厂房设计.中国科技信息.2017-10-01.
论文作者:石海林
论文发表刊物:《防护工程》2018年第25期
论文发表时间:2018/12/5
标签：荷载论文; 钢结构厂房论文; 屋面论文; 钢结构论文; 截面论文; 体系论文; 吊车论文; 《防护工程》2018年第25期论文;