徐波
中国建材国际工程集团有限公司深圳分公司
【摘 要】随着我国制造行业的蓬勃发展，各类重型工业厂房的建设不断增加。这种厂房工艺需求程度较高，吊车吨位大及厂房面积大等特征，在结构设计上具有一定的难度。本文根据工程案例，对工业厂房的基础、钢架选型、桁架等结构设计思路进行分析，并提出18m,24m桁架的处理方法，有效减少工程造价。
【关键词】两层工业厂房;桁架;托梁;悬臂吊
一、钢结构工业厂房的优缺点
（1）钢结构工业厂房的优点
钢结构工业厂房具有施工简易、灵活应用于各类生产活动等特点，各类构件可以在工厂进行大批量生产，让施工更加快捷，在施工周期方面具有非常大的优势。先进的材料具有自重轻，与其它工业厂房相比较，整个建筑的重量轻30%左右，特别是在地基承受力较低或地质问题频发的地区，比较更明显。在当今寸土寸金的时代里受到建筑结构设计、建筑设计人员的青睐。另外就是环保方面，这也是我们现如今共同关注的问题之一，环保问题关系到整个社会下一代人的生存质量和发展。因此，世界各国都在不断的积极投身到环保工作当中在这种大的潮流驱动下，钢材作为一种高强度、高能效的材料，由于其钢结构体系本身就是一种绿色环保型的建筑结构体系，其再循环利用的可能性和必然性都要比其他材料的工业厂房建筑大得多综合上述优势，专家认为，钢结构的工业厂房无论从经济还是从长远考虑，其综合性能优于钢筋混凝土结构体系。
（二）钢结构工业厂房的缺点
任何东西的存在都具有两面性，钢结构工业厂房同样也需要对其进行两面性的分析它所具有的优点所有人都有目共睹，但是基于这种优点下的缺点也不容被忽视的，主要表现在以下几点:第一，防火性能差钢结构工业厂房的主体结构由于没有钢筋混凝土和水泥混凝土的隔绝，一旦发生火险，后果是严重的因此，从任何一方面考虑，钢结构工业厂房都应做好防火工作第二，易锈蚀钢的主要成分是铁，在潮湿的空气当中，很容易发生化学反应而被锈蚀被锈蚀之后的钢如不及时处理，锈蚀的速度将会成倍增长。
二、工程概况及特点
本工程为超重型数控机床产业化建设项目超重型厂房，建成后主要用于精密仪器装配及数控机床装配。厂房总长180m，柱距6m，共两跨24m+18m 2层，设双层吊车。其中南跨（A\B轴)上层吊车2t，轨高22m;下层吊车32t,轨高9.3m,悬臂吊1.5t,轨高7.47m;北跨(B-C轴)上层吊车2t，轨高22m;下层吊车lOt，轨高9.3m。根据工艺要求在14.45m标高处设2层楼面，端部跨18.00m标高处设3层楼面。厂房剖面图如图1所示。
图1主厂房剖面图
三、工程地质情况
根据岩土工程勘察报告，建筑场地类别为III类，属于对建筑抗震有利地段。场地岩土为:第①层杂填土，第②层粉质黏土，第③层砂质粉土，第④层粉质黏土，第⑤层粉细砂层，第⑥层粉质黏土，第⑦层细砂层，第⑧层粉质黏土。厂房采用钻孔灌注桩基，桩端土为第⑤层粉细砂层，桩长约16m，单桩竖向承载力特征值Ra =950kN。其他设计条件:风荷载:0.45kN/m2(基本风压);地面粗糙度类别为s类;抗震烈度s度(0.20g);屋面恒荷载: 0.5kN/m2;屋面活荷载:0.3kN/m2; 2层楼面恒荷载:2.SkN/m2; 2层楼面活荷载:10kN/m2。
四、上部结构设计
（1）厂房结构体系
结合工艺布置流程，厂房采用横向框排架结构体系，厂房纵向设置柱间支撑以及和吊车系统组成的纵向传力体系。横向排架结构中，上段柱为焊接工字型钢柱，下端柱通过计算和技术经济指标比较，采用焊接工字型钢柱;经过计算后，A轴下柱截面为H1000mmX500mmX18mmX25mm,上柱截面为H800mmX350mmX 14mmX20mm;B/C轴下柱截面为H1000mmX500mmX18mmX25mm,上柱截面为H700mmX350mmX 14mmX20mm; D轴下柱截面为H900mmX500mmX 18mmX25mm，上柱截面为H700mmX350mmX 14mmX20mm。根据工艺需求A-B轴7.47m标高处设1.5t悬臂吊，9.3m标高处设32t桥吊;⑥-D轴9.3m标高处设10t桥吊。为节省空间，将7.47m处牛腿两吊车共用，牛腿高度为600mm。具体节点做法如图2所示。
图2 钢柱牛腿节点
由于2层楼面活荷载为10kN/m2，采用传统的实腹式钢梁已不经济，通过比较后采用析架梁，整个楼面采用主次梁结构。与传统的实腹式钢梁相比，析架采用稀疏的腹杆代替整体腹板，并且杆件主要受力形式为轴向受力，能有效减少结构自重和造价。因此，析架适用于大跨度或高度较大的结构。在本工程中，荷载大、跨度大，在高度上也具备设置析架的条件，并可在此高度范围内布置各种工艺管道，充分利用了这部分高度空间。在这个项目中所采用的24m跨析架截面高2700mm , 上下弦截面HW400mmx400mm x 13mmx 21 mm，其他杆件为HW300 mm x 300mm x l Omm x 1 Snun与H W200mm x200 mm x8mmx 12mm，截面尺寸如图3所示;18m跨析架截面高2700m，上下弦截面HM 390mm x 300mm x 10mm x 16mm，其他杆件为HW300mm X 300mm X10mm X 15mm与HW200mm x200mmx 8mmx 12mm，截面尺寸如图4所示。楼面板采用压型钢板组合楼板，橱享200mm。
本项目支撑布置为在两端边跨设置上柱及中柱支撑，在中部设置两道上、中、下刻乳州日注及中柱支撑采用双肢单槽钢，下柱支撑采用双肢双槽钢，计算确定支撑截面大小，并通过设置缀条保证支撑平面外稳定。屋面设置3道纵向支撑，同时在柱间支撑对应位置设置横向支撑。屋面支撑均采用单角钢。
（2）厂房钢架计算
采用中国建筑科学研究院PKPM系列软件进行计算主要计算结果: 吊车水平荷载产生的横向变形，吊车梁轨道标高处位移比:1/7598；风荷载作用下柱顶最大水平向(X向)位移比:1/2893; 梁最大挠跨比(恒十活):1/498; 梁最大挠跨比(活):1/11620。
五、结论
在土地资源日益紧张的大中城市内，如何更有效地利用空间成了新的发展模式，在工业厂房中设置2层工作楼面成了最好的选择。通过减小柱距，设置钢析架可以有效地满足工业厂房中大跨度，重荷载的要求。本工程结构方案在2层钢结构厂房方面作为一个实例，为厂房的设计和工业建筑的发展提供了一个参考。
论文作者:徐波
论文发表刊物:《低碳地产》2015年第13期
论文发表时间:2016/8/18
标签：厂房论文; 截面论文; 荷载论文; 吊车论文; 楼面论文; 工业论文; 钢结构论文; 《低碳地产》2015年第13期论文;