辽宁省石油化工规划设计院有限公司 辽宁沈阳 11000
摘要：对于钢结构设计方法，我国自《钢结构设计规范》（GBJ17-87）和《冷弯薄壁型钢结构技术规范》（GBJ18-88）颁布起，采用极限状态设计方法，而在《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》（CECS102-98）中直接参照国内外轻钢结构设计规范采用极限状态设计法。轻型钢结构厂房设计要点有设计布置、构件设计、节点设计等。
关键词：钢结构设计；轻钢结构；厂房设计；门式刚架
轻型钢结构工业厂房的出现，充分满足工业厂区内生产、储存、公共用房、对外展示等建筑功能需求，加快了工业建筑的建设速度。本文主要是对轻型钢结构工业厂房的结构选型，建筑材料的选择和节点构造的设计做了分析，以供同仁参考！
1 结构选型
轻型钢结构工业厂房首先应根据生产工艺和设备的要求选择适用、经济的柱距和跨度。在满足生产工艺和设备安装要求的前提下，结合建筑造型设计，就一般项目而言经济跨度为24m、36m。对特定要求的工业厂房建筑（同一跨度、吊车吨位相同、高度相同、使用荷载相同及所处环境相同）随着柱距的增大总用钢量先是减少而后增加这说明存在最优柱距，主要原因是随着柱距的增大，作为整个厂房结构的“用钢大户”刚架的用钢量所占比例逐渐下降，并随柱距的增大降幅趋于平缓；而次结构用钢比率却随柱距的增大而上升，当柱距较大时其用钢量占了主要地位。结合近几年的经验，一般来说经济柱距无吊车时为8～9m，有吊车时为6～8m。当然最优柱距受跨度、吊车、层高、使用荷载、所处环境不同以及蒙皮效应、空间协同作用等等的影响而有所不同。
2 建筑材料的选择和节点构造的设计
建筑材料的选择和节点构造的设计，直接关系到轻型钢结构工业厂房适用、安全、经济、美观等。
（1）适用
轻型钢结构工业厂房的适用性首先在空间上要满足生产工艺的需求，然后要在室内物理环境上满足生产人员的劳动安全和职业卫生的要求。空间设计往往能得到重视，而室内物理环境的质量常有不尽人意的地方。主要表现在光环境、热环境、声环境几个方面：光环境。轻型钢结构工业厂房对于室内的采光要求很高，一方面是节约室内照明，一方面是可以保证生产的安全。一般轻型钢结构工业厂房进深都大，侧面采光只能解决靠近外墙的一小块区域的采光问题，绝大部分的区域需靠屋面采光。采光材料的选择应与采光要求和其它围护构件的耐久年性相适应，采光材料一般为玻璃纤维聚酯（FRP）采光板和聚碳酸酯（PC）采光板。热环境。
（2）安全
轻型钢结构工业厂房安全包含防火、防腐、抗震、抗风、防雷及防爆等方面，本文结合笔者自身的结构专业知识，谈一谈轻型钢结构工业厂房防火设计。轻型钢结构工业厂房设计非常重要的第一步是根据生产工艺、原料和产品的性质特点及其在整体中所占面积比例，确定该工业建筑的火灾危险性；并结合工程规模确定建筑耐火等级。需要注意的是多（单）层丁、戊类厂（库）房采用轻钢结构时是可以不做防火保护的（使用甲、乙、丙类液体或可燃气体的部位除外，且屋面为不上人屋面），这样能节约造价10%～20%。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆对于其它需做防火处理的钢构件在轻型钢结构工业厂房中一般采取刷薄涂型防火涂料。
（3）经济
轻型钢结构工业厂房经济的控制，最根本的在于建筑方案的优化设计。应根据企业的要求和生产的特点在包括项目的选址、总图位置的规划、单体规模的控制、建筑耐久年限和耐火等级的确定、防火分区的划分、建筑造型设计和建筑材料的选择等方面狠下工夫。除了结构上多方案比较得出最优的断面和柱距外，应结合建筑保温隔热、美观等要求选择强度高的夹心板，适当增大檩距减少用钢量；配合建筑、水、电、暖通、工艺等专业的要求适当增加吊挂荷载（尽可能均布），有利于降低用钢量；尽量采用定型的产品，减少异型构件带来的造价增加；尽量考虑压型钢板等构件的模数尺寸，减少材料损耗。
（4）美观
轻型钢结构工业厂房的特点是体量大、水平方向长、形体简洁，建筑构件类型少、规格统一，表观质感好；其整体外观上应是简洁、精致、现代的风格。因此轻型钢结构工业厂房造型的设计应根据其自身的特点，比如说外墙板：高（低）波压型彩钢板、弧形彩钢板、小型彩钢竖直安装平板、大型氟碳涂层水平安装夹芯平板等的材质变化、光影效果和线条对比形成的韵律感；构架：少量适宜的构架，如网架或点支玻璃雨棚、装饰性强的检修钢梯、避雷针，企业名称字牌等能起到画龙点睛的作用；
3 轻钢厂房结构设计
3.1 构件设计
构件设计时首先是选择材料，为了施工时工程管理方便通常主结构使用单一钢种，但从经济角度考虑又会选取不同强度钢材的组合截面。设计实践表明，当构件强度起控制作用时，适宜选取Q345，当稳定控制时则适宜选取Q235。但实践经验表明采用软件进行构件设计时，要注意以下一些问题：（1）软件在做构件的截面验算时，计算长度系数的取定有时会不符合规范的规定，特别是对于节点连接情况复杂或变截面的构件，结构工程师应该逐个检查。（2）对于构件强度不满足时，一般会加大组成截面的板件厚度，如抗弯不满足加大翼缘厚度，抗剪不满足加大腹板厚度。（3）对于变形超限，通常不应加大板件厚度，而应加大截面的高度，这样设计就比较经济。
3.2 节点设计
连接节点的设计是轻型钢结构厂房设计重要步骤，在结构分析前，应该对钢结构节点的形式预先确定，应避免最终设计的节点与结构分析模型中使用的形式不完全一致。在设计时根据传力特性不同，节点分刚接、铰接以及半刚接。连接的不同对结构影响较大，例如刚接节点虽然承受弯矩但不会产生较大转动，不符合结构分析中的假定，会造成计算数据的变形小于实际工程变形，因此合理地选取节点连接方式是一个关键问题。节点设计必须考虑安装螺栓、现场焊接等的施工空间及构件吊装顺序等。构件运到现场无法安装是初学者长犯的错误。此外，还应尽可能使工人能方便的进行现场定位与临时固定。
4 钢结构厂房现场安装连接
门钢的安装需根据设计图纸的要求精心施工，安装程序应保证结构形成稳定的空间体系，且不能使结构永久变形。运输存放安装以及后续的结构的涂装和隔热均应符合相应的质量验收标准。本工程现场安装连接主要采取以下措施：（1）钢柱与基础锚栓的连接采用双螺母加焊。（2）压型板与檩条采用自攻螺栓连接。（3）屋面檩条与檩托采用M12永久螺栓连接；屋面支撑采用M16安装螺栓加焊；钢架安装时先做好临时支撑，屋面檩条安装好后，将支撑花篮螺丝拧紧；各构件之间必须保证连接可靠。
结语
轻型钢结构不仅屋面荷载较轻，杆件截面较薄较小，而且钢结构还具有材质均匀、应力计算准确可靠、工业化程度高、加工制造简单、运输安装方便等特点，被广泛应用于工业厂房中。本文结合某轻型钢结构工业厂房实例，从柱网布置、屋面布置、柱间支撑布置、屋盖支撑布置、墙面结构布置提出了轻钢结构厂房设计布置，分析了轻钢厂房结构的构件设计和节点设计，阐述了轻钢厂房现场安装连接主要采取的措施。
参考文献
[1]钱永旺.浅谈轻型钢结构厂房设计的几个问题[J].山西建筑，2008，26（12）．
[2]张宜辉.浅谈轻钢结构门式钢架的设计体会[J].四川建材，2011（5）.
论文作者:秦树良
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第25期
论文发表时间:2018/1/29
标签：钢结构论文; 厂房论文; 构件论文; 结构论文; 节点论文; 工业论文; 屋面论文; 《建筑学研究前沿》2017年第25期论文;