浅谈轻型钢结构厂房设计要点

浅谈轻型钢结构厂房设计要点

李正浩

鹤山市建筑设计院有限公司529700

摘要：基于轻型结构厂房而言，凭借其造价低、自重轻、施工周期短等优势，得到了显著性的应用，作为一种重要的结构形式，为轻工业厂房设计发挥着重要的作用。因此，在进行轻工业厂房设计时，必须严格执行轻型钢结构厂房设计要点，综合考虑可能影响其设计质量的因素，进而全面提高此方面的设计质量。基于此情况下，本文总结了厂房结构体系的选型、门式刚架柱网尺寸的选择及结构体系的布置、门式刚架设计、檩条，墙梁及拉条、支撑设计与构造、吊车梁设计方面内容作出了综合论述。

关键词：轻型钢；结构；厂房设计；要点分析

1厂房结构体系的选型

建筑项目设计质量能否得到保障，必须做好建筑结构设计中的选型工程，增强项目选型认识，提高建筑结构设计中项目选型水平，有助于保证项目设计的质量得到全面提升。在厂房结构方案的选择过程中，尽可能的基于技术经济、结构设计、以及节能设计角度方面考虑，尽可能设计出质量较高的设计方案。传统的设计方案主要由钢筋混凝土柱、钢屋架组成的框、排架方案[1]，通过砌体墙保温方式，同时采用钢筋混凝土大型屋面板作为屋面。其中柱一网架结构、格构式钢框架也是可选择的方案，并且具有重要的保温作用。基于当前的方案而言，存在诸多方面的应用优势，不但结构较为轻盈，而且经济性相对较好。并且制造安装周期相对较短，工程造价较低。虽然现行的方案存在诸多方面的应用优势，但已建的结构却存在其固有的缺陷与不足，具体表现在结构刚度较差方面。尤其相对于部分高寒地区，刚度问题表现的更加明显。

2门式刚架柱网尺寸的选择及结构体系的布置

2.1柱网尺寸的选择

在门式刚架柱网的布置过程中，需要做好以下方面的工作。其一，需要严格执行厂房工艺的标准，满足其实际的要求。同时必须严格设置门式刚架间距，并且最好保证其在6m—9m范围内。由于工程构件数量的多少，在很大程度上影响着门式刚架安装的工程量，工程造价、工程进度等。当建筑面积一样，工程选择使用9m柱距时，钢架、吊车梁、檩条等构件数量，与选择6m柱距节约30％左右。虽然其截面积不断增加，但是在降低工程造价、缩短工期具有重要的积极作用。此外，为了能够充分保证门式钢架的经济性，必须严格控制其跨度，并将其控制在21m—24m取值内，而最大跨度控制在36m以下，这也是当前最为合理的跨度值。

2.2结构体系

门式钢架一般情况考虑为平面结构，作为横向受力的主要结构，例如支撑、墙梁、以及檩条等组成的门式钢架轻型钢结构体系。其中墙梁与檩条，不但是钢架与钢架之间的联系构件，同时也是水平荷载与承受竖向的构件。而支撑体系承受着来自于厂房纵向水平力，因此需要将屋盖横向支撑设置在每个温度区段端部柱间[2]，以此来实现整个房屋形成空间稳定结构。此外，门式钢架轻型结构房屋的横向温度区段宜小于或者等于150m，而纵向温度区段小于或者等于300m。

3门式刚架设计

3.1门式钢架的形式

门式钢架主要分为以下几个重要的形式，即多脊多坡、单脊单坡、以及单脊单坡多跨等形式。而门式钢架的横梁为变截面，钢架柱根据建筑物的跨度、荷载大小、高度等，从而采取变截面或者等截面。同时，门式钢架的柱脚通常情况下设计成为铰接，同时对柱脚构造进行简化，以此来降低基础要求，致使基础造价得到有效的降低。当设有桥式吊车时，同时对侧向刚度提出较高的标准时，则柱脚主要设置为刚接。门式钢架的构件通常会选择热轧H型钢，或者实腹焊接工字形截面。变截面可以通过对翼缘厚度与宽度进行适当的改变，或者改变截面的高度。截面的变化，在很大程度上取决于结构的变化，尽最大程度化发挥材料的作用。

3.2门式钢架受力分析

规范明确作出规定：如若选择压型压钢板型屋面的情况下，屋面竖向均布活载的标准，需要选择0.5kN/㎡，包括对屋面板等计算。相对于受负荷载水平投影面积要高于60㎡的钢屋架构件，屋面竖向均布活载的标准，需要控制在超过0.3kN/㎡。

4檩条，墙梁及拉条

目前，实腹式带卷边C形与Z形冷弯薄壁型钢，通常主要被应用于门式钢架轻型结构厂房中，其最主要的应用优势在于：刚度性能较好，截面回转半径相对较大，能够保证材料的整体性能得到最大程度化发挥。与此同时，截面抗扭刚度较小，并且对荷载的偏心极为敏感。因此，在实际的计算过程当中，必须对其可能产生的约束翘曲应力进行综合考虑。在檩条、拉条、墙梁一类的维护构件进行设计时，必须注意以下方面的内容：其一，在实际的计算过程中，风荷载标准值按规程规定，更能够符合实际情况。为了能够保证施工顺利进展，则尽可能的不采用双层拉条。

5支撑设计与构造

5.1屋盖支撑

屋盖支撑杆件尽可能的选择型钢，而当前大部分屋盖支撑杠杆选用圆钢，而圆钢应用在八级地震区中。因此，在支撑设计过程当中，必须给予其足够的重视。在日常生活当中，由于地震发生的几率相对较低，致使人们不能够提高对其重视度。虽然相关规范并没有对屋盖支撑给予明确的要求，例如长细比构造、间距布置等，但是其截面必须符合型钢的构造要求。基于我国地震分布的规律，型钢必须设置在8度地震区，相对于7度以下的地震区，需要结合钢架跨度、荷载大小的实际情况，适当的选择型钢的应用。

5.2柱间支撑

与屋盖支撑相比较而言，柱间支撑工程采用圆钢比例较大。在抗震结构设计过程中，柱间支撑为重要的受力构件。其构件截面的确定，需要对抗震作出计算。但是柱间支撑比屋盖支撑要求相对较高，型钢需要应用于低于7度的抗震区。与此同时，柱间支撑必须符合相关标准规定，杆件截面的计算需要结合抗震计算而定。

6吊车梁设计

在吊车梁制动桁架的设置过程当中，需要重点强化其吨位与跨度设计，将其吨位20t以内，跨度24m以内的轻钢厂房不得设置制动桁架。而规范明确规定轻钢厂房只能设计轻级工作制桥式吊车，并且其重量要严格控制在20t以下[3]。为了实现吊车梁的侧向稳定，就必须保证吊车梁的强度、基本构造要求等。同时，基于必要的条件下，可适当的增加车梁上翼缘的宽度，通过当前的方式提升其稳定性。其中吊车梁设计主要包括两种形式，即突缘式与平板式。基于实际的调查研究表明，突缘式在实际中的应用较为广泛，而现在钢柱应用的较多，平板式支座合力点不在腹板位置，需要将加劲肋需要增加在柱牛腿处。如若吊车吨位处于较大的情况下，必须对一个柱距有吊车，一个柱距无吊车的情况进行全面考虑。

结束语：综上所述，基于轻钢结构厂房设计而言，该设计工作对于设计人员提出了较高的标准。要求设计人员不但要具备较高的设计水平，清晰的设计思路，而且还必须熟悉基本的设计规范，了解力学知识。在实际的设计过程当中，设计人员必须从吊车梁设计、支撑、维护结构、主体构件设计足够的重视，同时还需注重其设计细节方面的处理，做好细节工作，全面提升轻型钢结构设计质量。

参考文献：

[1]王晓波.浅谈门式钢架轻型钢结构工业厂房的结构设计与研究[J].建筑与预算，2017，No.25608：25-27.

[2]李志勇，戴建琪.探讨在厂房中门式刚架轻型钢结构的设计思路[J].四川建材，2009，v.35；No.15206：78-79.

[3]邱孝朗.轻型钢结构门式刚架厂房结构设计探讨[J].中国高新技术企业，2011，No.19928：32-33.

[4]袁建成.轻型钢结构纺织工业厂房的设计施工要点[J].山东纺织科技，2005，01：26-27.