关键词：钢结构；门式钢架；吊装；屋面防水；BIM技术
引言
建筑结构产业中比较传统的形式是钢结构厂房。随着科学技术的高速发展，钢结构厂房被广泛的应用到实际工作中，但随着技术发展的先进性，钢结构厂房的施工必须保证较高的质量。但由于门式钢架钢结构厂房的工程存在很多的施工环节，施工过程中同时使用手工作业与机械化作业，自然环境因素对安装工作产生影响，并且操作人员欠缺专业的技术水平，通常一些施工工程的质量因此出现问题。
1钢结构概况
车辆维修用房为单层厂房（无地下室），建筑面积7530m2，檐口高度12.4m。钢结构为双跨，单跨跨度35.8m，钢结构横向总长104m，纵向总长71.6m。钢结构柱距8.0m，最大柱距8.4m，立柱高度11.7m。车辆维修用房屋面采用双层压型钢板屋面+100mm厚玻璃丝绵保温层，屋面坡度5%。其中屋脊板采用0.6mm厚镀锌钢板。配餐中心高架库为单层厂房（含地下室），建筑面积3115m2，檐口高度19.4m。配餐中心高架库建筑特点注重生产流程工艺，提高餐食生产的机械化、自动化程度，采取重生产、轻装修的建筑理念。钢结构为单跨形式，跨距23m，钢结构横向总长127m，纵向总长23m。钢结构柱距9m，最大柱距9.5m，立柱高21.7m，其中地下室立柱为高5m的钢骨柱。配餐中心高架库屋面采用双层压型钢板屋面+100mm厚玻璃丝绵保温层，屋面坡度5%。其中屋脊板采用厚镀锌钢板。车辆维修用房及高架库厂房纵向约每隔3个开间设1道柱间支撑。柱间支撑为2层，采用双角钢。为保证钢架侧向刚度，在钢架横梁下翼缘及柱内翼缘两侧布置隅撑（端部仅布置在内侧）。隅撑采用单角钢，另一端连在檩条或墙梁上。钢架采用扭剪型高强螺栓拼接，连接接触面采用抛丸除锈，梁间通过翼板坡口对接熔透焊，腹板采用高强螺栓连接形式。柱、梁翼缘的连接焊缝全部为一级焊缝。
2关键技术解决措施及方案
2.1合理确定结构形式
本工程中，主厂房包括办公区、卸料区，其中，办公区为厂房整体面积的1/4，是带夹层的2层钢结构厂房，应用的是钢筋混凝土楼板。一般情况下，设计中，厂房所采取的结构形式为门式钢架，原因在于其具有形式简洁、施工方便以及传力路径明确的优势。但是，本工程中的厂房，存在夹层部分以及钢梁、混凝土楼板，因此，不符合门式钢架结构形式的适用范围。若是按照钢框架进行建模计算，钢结构的相关设计标准中，与门式钢架相比，钢框架的长细比、截面高厚比等均高出一个等级，基于此，若是按照钢框架结构形式进行设计，就会导致用钢量的大量提高，不仅使结构变得更为复杂，也无法展现门式钢架厂房简洁明确的设计理念。针对门式钢架局部带夹层的情况，对往年类似工程案例进行查阅，发现，主要解决方法主要有两种：第一，根据门式钢架的结构形式，进行整体性设计，对于局部夹层，按两种不同结构形式对夹层上下两个部分进行计算，对局部夹层的钢柱连接节点、钢梁，按照刚接的方式考虑，对夹层以上、夹层以下的部分，分别按照门式钢架、钢框架结构的形式计算；第二，于局部夹层位置设缝，将主体结构完全断开，使其分为两个部分，然后再分别按照门式钢架、钢框架结构的形式计算。但本工程厂房内配置了吊车，因此，宜采用第一种解决方法，将建筑当作一个整体，采取其他措施对局部夹层位置出现的平面刚度变化实施内部消化处理，这样使得其结构整体性更符合实际。
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2.2严格按照设计标准和规定原则进行设计
单层多跨钢结构厂房的结构设计如此复杂，最根本的还是需要设计工作人员严格按照设计标准和提前规定的具体原则进行设计，做好厂房柱网、钢架、纵向跨度，柱距统一、强度和刚度的需求等，主要需要在设计时期做好相关风险的规避和成本的预算工作，为后期施工、建设、交付、运行提供最大的便捷。满足工程建设的需求，最大程度保障整个单层多跨钢结构厂房的结构设计具有安全性和经济性。
2.3控制柱脚锚栓标高及定位
在门式钢结构中，基础及柱脚锚栓的标高和定位的确定是比较严格的，钢柱的安装质量受到柱脚锚栓标高及定位的直接影响,根据实际经验可知，下列方法对此操作的作用比较大：首先模子的制作可以以施工图中螺栓的相对位置为依据,以成组的形式进行预制:螺栓用定位模进行固定,然后用钢筋框将其焊牢固;为了方便预埋时的使用，要预制2块定位模板。预埋时用螺母戴住套住模板的螺栓,模板标高、轴位及螺栓露出长度被很好的控制,将螺栓与基础筋调整好后将其连接焊牢。
2.4安全性与经济性的平衡
工业钢结构厂房结构设计中，保障安全性的基础上，也要重点注意经济性。对于钢结构厂房来说，由于内饰较为简洁，因此，施工方法是否简易便捷、结构布置是否合理等，直接决定着钢结构厂房的经济性。本工程中，从结构形式方面考虑，其处于轻型门式刚架、钢框架结构之间，因此，设计人员应合理选择，才能确保结构的经济性。若是单纯按钢框架结构来进行设计，确保能够满足柱顶位移等相关标准要求的前提下，厂房用钢量一般会大于每平米50千克；若是厂房局部按钢框架结构来进行设计，其余按照门式刚架设计，那么厂房用钢量则会降低到每平米45千克。与此同时，对于抗风柱、水平支撑、柱间支撑等构件，选择合理的结构参数，合理地进行结构选型，也可以降低厂房用钢量，从而有利于提高厂房的经济性。除此之外，设计中，若计算结果不符合要求，设计人员为确保结构的安全性，一般会应用加大构件截面的方法，但通常截面增加多，应力比增加少，所以应对结构形式进行适当调整，站在全面的角度上考虑，进行反复计算，减少厂房用钢量，确保经济性。
2.5BIM技术应用
在Tekla模型基础上，建立钢结构BIM模型，根据BIM模型与加工完成后的三维扫描模型对比，确定加工误差，形成门式钢架构件制造质量验收方法。同时根据钢结构深化设计模型，进行钢构件加工图数值化放样，导出预制加工图，并生成构件清单。将构件型号尺寸、钢材材质、钢材供应商、构件加工厂等信息录入BIM信息系统，进行工厂化加工，可有效提高构件预制加工准确性和速度。通过BIM虚拟预拼装技术、安装模拟技术、数字化测控技术、高精度就位技术相结合，真正实现门式钢架结构的数字化安装。构建可实现优化设计、施工可视化模拟、施工仿真分析、过程控制、数据集成与共享等功能的工具系统及方法，解决建造过程中的技术深化难题及生产加工难题，实现基于
BIM技术的高效管理。
结语
本文通过对单层多跨钢结构厂房的结构设计和地震作用进行了具体的分析，了解到了厂房设计过程中单层多跨钢结构容易变形、格构柱整体和局部不一致、设计不够准确容易出现误差、自然灾害影响较大的问题，提出了相关建议，希望为单层多跨钢结构厂房的结构设计提供新的思路和方法。
参考文献
［1］王鸣，王磊，陈爱明，等.大跨轻型门式刚架钢结构厂房施工技术实践［J］.福建建设科技，2018（6）：49-51.
［2］周渊.单层多跨钢结构厂房的结构设计及地震作用分析［J］.低碳地产，2016，2（20）：411.
论文作者:席建永
论文发表刊物:《城镇建设》2020年2月第5期
论文发表时间:2020/4/30
标签：钢架论文; 单层论文; 厂房论文; 钢结构论文; 结构论文; 夹层论文; 形式论文; 《城镇建设》2020年2月第5期论文;