上海船厂船舶有限公司 上海 201204
摘要：随着社会经济不断发展，我国现代工业产业发展迅速，无论是企业规模还是企业生产能力，均得到了长足的发展和提高，对于重型甚至超重型设备的实际需求日益增大，相应提高了对于重型工业厂房的设计建设要求。重型厂房结构设计是一项系统、复杂的工作，直接决定了厂房建设质量和运行性能，保障设计科学、合理具有重要的现实意义。笔者从结构形式和荷载计算两方面入手，就单层钢框架重型厂房相关结构设计要点，发表几点看法，以供相关人员参考。
关键词：钢框架；重型厂房；结构设计
随着城市化、工业化建设进程不断加快，我国现代工业产业发展迅速，尤其在企业规模和生产能力方面，得到了质的提高和发展，对于重型甚至超重型设备提出了更高的需求，相应提高了对于重型工业厂房的设计、建设要求。结构设计是重型厂房设计建设的基础环节，其直接决定了厂房的结构稳定和运行质量，故而需引起相关设计人员的重视和关注，严格遵照相关标准规范完成设计。本文即从厂房结构形式和荷载计算两个角度入手，就单层钢框架重型厂房相关结构设计要点，进行了分析和探讨，具体内容如下：
一、钢框架重型厂房相关结构布置和结构形式设计要点分析
（一）柱网布置及计算单元要点分析
在确保厂房刚度和强度符合设计标准要求的基础上，设计人员应尽快控制减少柱距与跨度的类别种类，以减低工程施工难度，提高工程施工整体质量。柱距L取值阶段，设计人员应综合跨度、高度额定起重量等因素进行确定。通常情况下，跨度大于30.0m、高度高于14.0m，且吊车额定起重量在50.0以上的重型厂房，应优先选择12.0m的柱间距设计，以确保设计的经济性。如各项参数均小于上述标准，设计人员可视情况选择6.0m的柱间距设计，以确保设计整体的科学性和适用性。如厂房使用轻型维护结构，则设计人员应选择15.0m、18.0m或24.0m的大柱距设计，可以满足厂房的实际建设需求。另外，在柱网布置阶段，可能受工艺要求或其他因素影响，需要在局部扩大柱间距，此时，设计人员应综合现场实际要求进行设计更改。
以某钢结构厂房为例，其柱网布置图如下图所示。由于横向轴L与纵向轴B交汇处并未设置柱子，导致kB和mB间的柱距局部增大。这种情况通常被称为拔柱。
图一 柱网布置“拔柱”状况示意图
（二）横向框架及其截面选择要点分析
目前，横向框架梁与柱子间的连接方式，分为刚接框架和铰接框架两种，前者具体是指衡梁与柱子通过刚接连接的方式完成连接，后者则是指衡梁和柱子通过铰接连接的方式完成连接。对于重型厂房结构设计来说，柱脚应选择刚接设计，以降低上柱柱顶的弯矩值，同时增大横向框架具有的实际刚度。对于吊车起重量较低的轻型维护结构，应优先选择铰接框架的方式，将衡梁和柱子铰接在一起；如厂房为重型厂房配置有双层吊车、硬钩吊车等设备，则应优先选择刚接连接的设计方案。
（三）柱间支撑布置相关基本要求分析
柱间支撑可有效承受山墙上的风荷载、纵向地震力和吊车纵向水平荷载，同时完成荷载的传递，在厂房结构设计阶段，设计人员应重点控制柱在平面外的长度计算，以确保厂房纵向刚度符合相关设计标准要求。此外，每列柱都需要设置相应的柱间支撑，并且下层柱间支撑应优先布置在温度区段中间位置，以降低纵向温度应力的不良影响，提高设计的科学性和合理性。
二、钢框架重型厂房荷载和内力计算要点分析
（一）荷载计算要点分析
荷载计算首先要区分不同荷载对应的基本内涵，永久荷载具体包括屋架、屋面恒载及其他构件自重和围护结构的自重；可变荷载主要包括雪荷载、屋面活荷载、风荷载、积灰荷载和吊车荷载；施工荷载则主要风荷载的实际应用，具体数值可通过以下公式计算：
Wk=βzμzμsW0
上述公式中，Wk表示风荷载标准值，具体是指垂直于建筑物、沿建筑物表面方向作用的荷载。其在水平方向上的投影可用如下公式表示：
P0=N/bh=Wk/cosα
其中b表示宽；h表示跨度方向长；P0表示Wk在水平上投影的值。
（二）刚架内力计算分析
为进一步降低刚架内力计算难度，在实际计算过程中，可通过当量惯性矩阵的引入，实现格构式到实腹式换算。另外，刚架的内力分析，应严格遵照叠加原理进行。内力分析过程中，针对几类基本类型完成分析即可，就单跨钢架来说，以永久荷载、右风荷载、吊车刹车以及屋面活荷载为主。
三、吊车梁结构设计要点分析
吊车梁的荷载计算，可通过以下公式获得：
Pmax=1.4αPk，max
上述公式中，Pk，max表示吊车最大轮压标准值，α表示动力系数。得到吊车梁荷载后，设计人员还应对吊车横向水平力进行计算，并完成对吊车梁截面强度和整体稳定性的验算，以综合性确定吊车结构设计，保障重型厂房的结构稳定和运行安全。
结语：
综上所述，重型厂房结构设计是重型厂房设计建设的基础环节，直接决定了厂房的结构稳定和运行安全。因此，相关设计人员需全面重视重型厂房相关的结构设计工作，综合各方面要求和设计标准，科学进行重型厂房结构设计，重点完善全钢结构重型厂房的结构设计，以满足重型厂房的实际设计要求，促进我国现代工业的进一步发展。
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论文作者:郑杰
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第13期
论文发表时间:2017/10/12
标签：荷载论文; 厂房论文; 吊车论文; 结构设计论文; 框架论文; 设计人员论文; 结构论文; 《建筑学研究前沿》2017年第13期论文;