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摘要：门式钢架轻型钢结构以其突出的特点在建筑行业得到广泛应用。文章探讨了钢结构的性能，分析了钢结构在工业厂房设计、应用中的特点，阐述了钢结构厂房设计中的十个细节问题及其解决对策。
关键词：门式钢架轻型钢结构；厂房；可靠性
1前言
门式钢架轻型钢结构有其自身的特性，将其应用于工业厂房之中，可以较好地提升工业厂房的承载能力、抗震性能和整体刚度。然而，在钢结构厂房设计中也要注意相关细节问题，并找出相应的解决对策。
2轻钢结构性能及钢结构工业厂房设计的特点
轻钢结构材料具有强度高、质量轻的特点。在相同的荷载和约束条件下，钢结构材料表现出比钢筋混凝土自重更小的优点。同时，钢结构工业化生产效率高、工期短，具有良好的抗震性能和延展性能，可削弱地震对结构的破坏性影响。钢结构材料还具有良好的耐热性能，并体现出对环境污染较小的优势。
钢结构厂房设计具有自身的特点，具体表现在：①自重轻，跨度大；②抗震性和抗冲击性良好，具有极强的刚性和变形能力；③防火性和防腐蚀性高，并表现出极高的密封性；④回收利用便捷，环保性能优越；⑤工业化、机械化程度高，易于加固、接高、隔断等改造。
3钢结构厂房设计的常见细节问题及解决对策
3.1屋面设计
钢结构厂房屋面尤其要注重防水设计，要结合屋面坡度、天沟类型、单坡屋面长度，合理确定屋面防水施工工艺和技术，并根据当地温度、降雨量情况进行适当调节和处理。
3.2温度伸缩缝设计
钢结构厂房对温度比较敏感，为了避免温差对钢结构厂房的影响，要进行温度伸缩缝的合理设计，可在柱顶或梁中部位置设置滑动支座或双柱。滑动支座设置于柱顶或梁中反弯点处，可以较好地保证侧向位移效果，然而其缺陷在于不适用于梁截面变化较大的厂房结构，需要更大的屋面支撑；而设置双柱的方式则可以较好地消除温度应力的不良影响。
3.3荷载设计
钢结构厂房设计要注重荷载取值的计算，充分考虑工业厂房的实际使用情况及环境、气候等影响因素，提升钢结构厂房的可靠性。
3.4柱的设计
钢结构厂房的钢柱截面由型钢截面和组合截面构成。在型钢截面柱的设计中，要考虑型钢种类及其型号的差异性；而在组合截面柱的设计中，则要考虑构件受力性质、大小等因素。
3.5支撑系统设计
①支撑体系设置。可以沿纵向设计若干道屋面水平支撑，同时设计与其数量相同的柱间支撑，并在靠近中间的两道支撑处设置下柱支撑，以较好地连接各个平面的框架，提供侧向支撑点，合理传递风力、温度应力、地震力等纵向荷载。②支撑形式设计。可以设计一定厚度的砖墙，并在钢柱处设置锚固钢筋，以提升结构的整体刚度。柱间支撑要注意选取硬度较大的角钢作为支撑。③隅撑的设计。单纯依靠屋面、柱间支撑还难以确保钢结构厂房的整体稳定性和纵向刚度，还要设计隅撑和檩条，以减少屋面梁的长度，使结构支撑点的设置距离相对较小。
3.6节点设计
节点连接方式的设计关乎钢结构厂房的安全性，可以结合钢结构传力的特点，考虑施工场地、现场环境、吊装顺序等因素，选取刚接、半刚接、铰接等不同的节点连接方式。同时，还要注意钢结构焊缝连接和螺栓连接的不同特点：焊缝连接无须附加连接板，也无须开孔，操作便捷且具有良好的密封性，但在焊接操作中易受到焊接残余应力和残余变形的影响而出现低温冷脆的现象；螺栓连接易于安装和拆卸，但要对准螺栓孔方可拼装，一般来说，要用高强螺栓连接梁柱节点位置，用普通螺栓连接檩条及梁柱连接处。
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3.7防锈处理
由于钢结构材料的自身特性，必须重视钢结构厂房的防锈处理设计。要明确和把握钢结构厂房的选址、布局、材料、车间工艺等，并要预先在钢结构表面涂抹防锈漆。结合钢结构构件的使用环境，合理确定防锈漆涂层的数量、厚度；一般来说，防锈漆的外部厚度应当在150～200um、内部厚度在100um为宜。未来还应当加强对高性能涂料、不易锈蚀的耐候钢的研究，以期更好地提升钢结构厂房的质量。
3.8隔热及防火设计
钢结构材料受温度变化的影响，会出现强度、塑性、徐变等，为此，要做好钢结构材料的保温隔热和防火设计。可以采用浇筑混凝土、安装耐火砖的方式，增强钢结构的保温隔热性能。同时，可通过截流法、疏导法等措施，实现对钢结构的防火保护。以截流法中的喷涂法为例，它是将具有隔热性能的防火涂料喷涂于钢结构表面，不受限于钢结构的几何形体变化，具有易于操作的特点，能够较好地提升钢结构厂房的耐火等级。
3.9抗震设计
钢结构厂房设计要注重地震对厂房的破坏性影响，确保钢结构厂房结构平面的完整、对称，使其质量和刚度分布均匀合理、质心与刚度中心相重合。同时，还要做好柱间支撑的设计，通过科学合理的计算，确定钢结构厂房柱间支撑的合理数量、间距，使柱间支撑与钢柱稳固连接。钢结构厂房的高宽比设计要科学合理，能够起到良好的减震效果。
3.10地下室设计
钢结构厂房地下室的内部结构设计也是不可缺少的重要部分，要着重分析地下室结构的抗浮、防水和防震等问题，切实有效地提出解决对策。具体来说，主要的抗浮防水措施有：测量并确定抗浮设防水位；增加基础配重；提高基坑坑底的设计标高；主要的抗震设计：使地下室建筑深埋高度超出地下室的外地面高度。
4屋面支撑以及柱间支撑
4.1屋面支撑设计
钢结构厂房屋面支撑力正常来讲并不大，为使屋面支撑力得到真正提升，对杆件截面的合理选择就显得尤为关键。相关人员可以采取单角钢来完成交叉斜杆的设计，而对于非交叉斜杆设计来讲，则需尽可能选取双角钢。如果房屋较高，那么屋架跨度也会比较大，此时伴随着风压的不断增加，相关人员需以桁架体系为根据，完成对杆件截面内力的计算。
4.2柱间支撑设计
柱间的支撑包括上层支撑与下层支撑，为预防柱间支撑刚度出现过大的情况，进一步避免温度应力增大的后果，在实际计算支撑腹杆的过程之中，相关人员可以根据柔性拉杆来完成。另外，若是吊装作业中使用吊车荷载较小的话，柱间支撑也可采取圆钢来作为材料，若是吊车能承受较大荷载的话，柱间支撑则应采取槽钢材料，角钢也能起到较好的效果。
4.3确保隅撑的合理设置
对于单层钢结构产房支撑结构设计来讲，隅撑主要能够起到避免柱内侧翼缘与梁下翼缘可靠性不足的作用。由于刚架斜梁需要承担压力变化不固定，钢结构厂房整体稳定性也无法得到保障，此时将隅撑有效利用起来，能够在最大程度上确保钢架结构稳定程度达标。另外，在连接恒荷载与活荷载的基础上，梁下翼缘与梁上翼缘均受到压力的前提下，有效将钢梁于檩条相连，也能够使支撑稳定性得到保证。
5结束语
钢结构厂房设计要充分考虑实际情况，科学合理地进行各个部门的设计，使钢结构厂房设计达到最优化，提升钢结构厂房的安全性，突显钢结构厂房的优势特点，并在未来的设计中不断拓展和深化。逐渐解决钢结构厂房设计中的问题，拓宽钢结构的使用范围，向经济、科学、低碳环保的方向发展。
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论文作者:何萌萌
论文发表刊物:《建筑模拟》2019年第4期
论文发表时间:2019/4/10
标签：钢结构论文; 钢结构厂房论文; 屋面论文; 荷载论文; 截面论文; 刚度论文; 结构论文; 《建筑模拟》2019年第4期论文;