摘要：随着我国经济技术的不断发展，对工业厂房建设的要求也在逐渐提高。近年来，我国大多采用单层钢结构厂房，它有着轻质量、高强度、强韧性、抗震性能好等特点。单层钢结构厂房与传统的工业厂房相比，在材质与设计等方面都有所改进，但是还会存在一些传统的简化方法，还需要进行完善。
关键词：单层；钢结构；厂房设计
近年来，随着人们生活水平的提高，我国建筑行业在逐渐发展。单层钢结构厂房是我国工业产房中应用最广泛的一种，随着材料以及技术的不断发展，单层钢结构厂房也要在经济合理的基础上进行优化改革。现如今，我国工业单层钢结构厂房设计中，由于设计过程中计算不准确、考虑不全面等问题，还需要进一步的优化厂房设计。可以根据场地的条件以及使用要求，制定相关的优化方案。总而言之，在新材料、新技术的不断发展下，综合分析单层钢结构厂房设计，不断学习并总结经验，优化厂房设计，推动工业建筑的不断提高，适应经济发展。
一、单层钢结构厂房设计
1、在现阶段的单层厂房设计中，我们一般会把横向平面刚架作为结构计算的基本，将厂房的实际空间结构简化为平面刚架之后再进行分析。目前厂房的平面设计当中并没有考虑到纵向风载对端刚架的影响，因为当厂房柱平面外截面模量比较弱的时候，纵向风荷载会导致平面外弯矩，会在厂房柱中引起很大的应力，最终就会造成设计的结果不安全，所以我们在按平面模型来设计厂房端刚架的时候，要对刚架平面外风荷载作用考虑进来。
2、对于抽柱刚架来讲，运用平面模型来进行建模和计算的时候，要做一些设计上的判断，要将空间问题转换成为平面问题来解决，此外还要充分考虑到空间的整体作用对平面刚架受力的影响，正确的选取弹性支座的刚度，以确保计算结果的准确性尽量的减少相应的误差。同时，还应注意验算托架的挠度，以及地震作用时，托架是否需要考虑竖向地震作用。
3、柱间支撑是厂房主要的纵向传力体系及减震措施。因此在设计的过程当中，应结合工艺或使用要求对柱间支撑形式和平面位置进行合理选择，并确保支撑传力明确可靠有效，确保厂房的整体安全。在考虑平面外风荷载的设计时，可以将支撑支承点当做是铰接支座来进行相应的运算。并尤其关注支撑与柱连接节点的设计。
二、单层钢结构厂房的结构设计
1、柱网尺寸。厂房柱网尺寸的确定，主要是以下几点作为考量：满足生产工艺流程布置要求。厂房建筑统一模数制的规定。一般厂房边柱距为6M，需要时中间可以抽柱，形成12m、18m、24m、30m 等。工程地质条件和柱基础方案。减少构件规格，使构件标准化，定型化，以利构件工厂制作。制作、运输、吊装条件。一般来说，根据该厂房钢结构框架跨度设计为24m 到36m 这个区间内比较合理。当跨度超过30m 以上，厂方高度超过15m 以上，吊车吨位超过100t 以上，边柱柱距以6.0m，中间柱距以12m 设计较为经济。当然如果工艺需要，而屋面、墙面采用轻型围护结构，则厂房外围柱距可以采用7.5m、9m、12m、18m，如是多跨相应中间柱距可布置成15m、18m、24m、36m 等。需要说明，柱距加大后，屋面、墙面檩条、托架、吊车梁随着跨度增大。
2、柱类型的选择与设计。柱的设计，应考虑建筑轴线、净空、吊车轮距、厂房刚度等问题。单层钢结构厂房因其吊车荷载大的特点，柱子断面高度常超过1.0m。因此厂房柱多使用阶形格构式柱和分离式两种，格构柱由实腹上柱和能节约用钢量的格构式下柱构成。分离式柱由于具有吊车肢可灵活布置的特点，有扩建跨或相邻两跨吊车轨顶标高相差较大的，应选用该形式。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在进行柱截面设计过程中，一般将下柱截面高度取柱计算高的1/8～1/15 左右，上柱截面计算高度取柱高的1/8～1/12 左右，上柱截面高宽比0.35～0.6，下柱截面高宽比0.25～ 0.5。肩梁将上柱与下柱有效地连接，起到承上启下的作用。肩梁有单、双腹臂之分，单臂用于柱承担荷载较小的柱，双臂肩梁因其刚度大、整体性好多应用于重型厂房柱。肩梁的构造要求，其惯性矩要大于上主的惯性矩，线刚度与下柱线刚度之比应不小于25，高垮比控制在0.35～0.5 之间。另外，柱身板件的宽厚比要符合规范规定，这样才能保证柱断面在承载当中保持局部稳定。
3、厂房结构受力体系的设计。对于单层钢结构厂房而言，横向结构及纵向结构构成整个厂房的受力体系。其中横向框架结构受力体系作为厂房重要承重结构，主要是由柱、横向框梁或屋架结构构成；横向框架结构受力体系承担全部屋面荷载、吊车轮压及横向制动力、风荷载以及地震力等作用。因此，这个体系有条件应按框架结构计算，柱脚、柱顶与梁连结按刚性连接，以减小柱顶弯矩，增大框架横向刚度。纵向结构体系的作用在于保证厂房具有足够的纵向刚度，该体系主要由柱、托架、吊车梁、系杆、柱间支撑等构件组成的，纵向结构体传递吊车纵向制动力、风、地震等纵向荷载，同时将纵向荷载传递给厂房基础。因此该体系构件设计要合理，才能保证其传力明确、纵向刚度。
托架设计：根据截面形式，可分单臂式、双臂式、工字型和箱型。双臂式箱型用于承受荷载大、跨度大、抗扭转的托架，反之则用
单臂式。当托加受到净空限制或吊有较大荷载，则应选用工字型、箱型截面。格构托架比实腹工字、箱型钢托架节约钢材30% 以上，因此无特殊要求应首选格构式。托架与柱连接为上弦端节点铰接支承，托梁与柱连接按铰接设计。当托架、梁有扭矩，则支座应设计抗扭构件。设计要点：单臂式托架应尽量避免承受扭矩，平面外设置水平支撑。双臂式弦杆采用平腹H 钢，缀条用槽钢。为了减少扭矩，屋架、屋面梁与托架、托梁连接处应尽量采用平接。托架、托梁截面高度分别为1/5～1/10、1/8～1/10 翼缘宽1/2.5～1/5，箱型1/8～1/12，托架挠度控制在L/400。
4、屋盖类型与屋盖支撑的设计。单层钢结构厂房相对于其它结构形式的厂房而言，跨度和柱距空间都比较大，角钢屋架承重传统的屋盖类型已经不能满足现在的需要。在单层钢结构厂房屋盖类型的选择上，一般屋面使用H 型钢梁承重的有檩轻型屋盖。H 型钢梁有受力、易加工、运输、安装等好特点，特别是柱顶与梁端设计成刚性节点，构造简单可靠，因此广泛用在现代厂房屋盖中。单层钢结构厂房由于吊车荷载量大，空间高大，在吊车行走过程中，厂房的震动也大，在屋盖结构设计中，必须重视屋盖支撑的合理设计，以加强其整体刚度。H 型钢梁或屋架承重屋面设计原则：每60m 设计一道横向上下弦水平支撑。H 型钢梁仅布置上弦，跨度方向两端设计纵向上下弦水平支撑，形成屋面周边封闭的水平支撑体系。如跨中有天窗，则天窗两边也应设计纵向上下弦水平支撑，H 型钢梁仅布置上弦。为保证屋面梁侧向稳定，每隔一檩条间距设计一道隅撑（仅用于H 型钢梁）。在有上下水平支撑的柱间布置垂直支撑，在有垂直支撑的平面内布置上下刚性系杆。刚性系杆为能承受拉压的杆件，支撑杆件长细比取150～200 为宜。
近年来，我国可持续发展战略的实施，耗能低、效率高的新型环保材料已迅速占领建材市场，钢结构材料的应用也越来越广泛，特别是在工业厂房的应用中。工业厂房的钢结构设计要根据实际需求，对工业厂房钢结构的设计方案进行不断的优化，从而提高厂房的安全性、稳定性，以便降低建设成本。
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论文作者:孙东明1,刘冬冬2
论文发表刊物:《基层建设》2019年第6期
论文发表时间:2019/4/29
标签：厂房论文; 单层论文; 托架论文; 荷载论文; 纵向论文; 吊车论文; 刚度论文; 《基层建设》2019年第6期论文;