摘要：随着我国经济的高速发展，工业项目结构形式也发生了很大变化，由最初的高大、浑厚的混凝土排架或框架形式转换成了钢结构形式。钢结构结构形式能充分利用钢材强度高、延展性好的优点，此类项目由专业厂家加工制作，施工吊装安装快捷，施工现场整洁干净，施工周期短，于是在各行各业涌现出了一批批钢结构厂房。基于此，本文作者结合自身实践就重型厂房的刚性及结构稳定性相关内容实施分析，以供参考。
关键词：重型厂房；有侧移和无侧移失稳；柱间支撑；屋架支撑
引言：随着我国经济的高速发展，工业项目结构形式也发生了很大变化，由最初的高大、浑厚的混凝土排架或框架形式转换成了钢结构形式。钢结构结构形式能充分利用钢材强度高、延展性好的优点，此类项目由专业厂家加工制作，施工吊装安装快捷，施工现场整洁干净，施工周期短，于是在各行各业涌现出了一批批钢结构厂房。由于钢结构能更好地实现大跨度、大柱距、大吊车的结构布局，所以能满足多样化的工艺平面布局要求，加上钢结构厂房质轻的围护结构，故而此类结构受到了更多用户的青睐，被更广泛地推广到各行各业。本文主要就典型重型厂房的刚性及结构稳定性设计的相关内容实施分析，总结此类项目的基本设计要则，以更好地缩短设计周期，降低设计人为成本，在结构方案上合理化控制工程造价，实现工业项目的人性化设计。
1刚架结构分析
1.1结构的刚性
结构抵抗拉伸的刚性，主要是决定于结构截面积的大小。截面积越大，结构抵抗拉伸的刚性就越大，变形就越小。
结构抵抗弯曲变形的刚性，主要看结构的截面积形状和尺寸大小。
结构抵抗扭曲的刚性除决定于结构尺寸大小外，最主要的是结构截面形状。如结构截面是封闭式的，则抗扭曲变形能力就较强；不封闭的则抗扭能力弱。
但单单通过增加截面面积的方式增加结构的刚性，显然是不经济的，所以就更有必要研究刚性结构，科学地利用他，使其在达到结构刚度的前提下更加经济地实现我们的目的。
1.2结构的稳定性
目前国内对刚架失稳模式的研究提出了多种有关刚架稳定的概念。在实际工程施工中，主要是以增加柱间支撑及屋架支撑等方式来增加厂房的整体刚性。在本文中主要是通过理论分析进行刚架稳定中侧移问题的阐述，对有侧移和无侧移进行了比较系统的总结。从而引出强支撑框架和弱支撑框架，进而介绍有侧移失稳的本质。从而为以后的刚架的设计及施工生产起到很好的指导作用。
1.3单层门式刚架厂房结构
在实际的厂房设计与施工中较为常用的是钢筋混凝土门式刚架。钢筋混凝土门式刚架的基本特点是柱和屋架（横梁）合并为同一个构件，柱与基础的连接为铰接或刚接。门式刚架种类很多，目前在单层厂房中用得较多的是两铰和三铰两种形式。同样，门式刚架也可用于多跨厂房。钢框架结构。钢框架结构的屋架、柱、吊车梁等主要构件均采用钢结构。厂房钢柱的上柱升高至屋架上弦，屋架的上下弦均与上柱相连接，使屋架与柱形成刚接，以提高厂房的横向刚度。
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1.4纵向排架结构体系
门式刚架厂房结构的纵向排架结构体系是由纵向柱列和基础、连系梁和柱间支撑等组成。
其作用是保证厂房结构的纵向稳定和承重，厂房纵向排架主要承受纵向水平荷载，如纵向风荷载、吊车纵向制动力、纵向地震作用和温度应力等。
1.5荷载分析
在一般的单层厂房中，横向排架是主要承重结构，而屋架、吊车梁、柱和基础是厂房中的主要承重构件。并承担永久荷载及可变荷载。永久荷载是长期作用在厂房结构上的不变荷载（恒荷载），如各种结构构件、围护结构以及设备的自重等。可变荷载是作用在厂房结构上的活荷载，主要有：雪荷载、风荷载、吊车荷载（包括吊车竖向荷载和吊车水平荷载）、积灰荷载、施工荷载等。
1.6柱网
单层厂房承重柱的纵向和横向定位轴线在平面上形成的有规律的网格称为柱网。柱子纵向定位轴线间的距离称为跨度，横向定位轴线的距离称为柱距。确定柱网尺寸时，首先要满足生产工艺要求，尤其是工艺设备的布置；其次是根据建筑材料、结构形式、施工技术水平、经济效果，以及提高建筑工业化程度和建筑处理、扩大生产、技术改造等方面因素来确定；此外，还应满足模数制的要求。
1.7屋盖支撑
屋盖支撑包括上弦横向水平支撑、下弦横向水平支撑、下弦纵向水平支撑、垂直支撑及系杆等。
1）横向水平支撑。横向水平支撑是由交叉角钢和屋架上弦或下弦组成的水平桁架。其作用是，加强屋盖结构在纵向水平面内的刚度，将山墙抗风柱所承受的纵向水平力传到两侧柱列上去，布置在温度区段的两端。设置在屋架上弦平面内的称为上弦横向水平支撑；设置在屋架下弦平面内的称为下弦横向水平支撑。
2）纵向水平支撑。纵向水平支撑一般是由交叉角钢等钢杆件和屋架下弦第一节间组成的水平桁架。其作用是加强屋盖结构在横向水平面内的刚性；在屋盖设有托架时，还可以保证托架上缘的侧向稳定，并将托架区域内的横向水平风力有效地传到相邻柱子上去。
3）垂直支撑。垂直支撑一般是由角钢杆件与屋架的直腹杆或天窗架的立柱组成的垂直桁架。屋架垂直支撑根据屋架高度不同做成十字交叉形或W形天窗架，垂直支撑一般做成斜叉形。垂直支撑的作用是保证屋架及天窗架在承受荷载后的平面外稳定；并传递纵向水平力，所以垂直支撑与横向水平支撑配合作用。
4）柱间支撑。柱间支撑的作用是保证厂房的纵向刚度和稳定性，吊车纵向制动力和山墙纵向风荷载及纵向地震力经屋盖系统传递到两纵向柱列上去。通过以上各支撑的共同作用，使作用在仓库或厂房上的荷载合理的分布并有组织地传递出去。
2有侧移失稳和无侧移失稳
通过上文的结构形式分析，我们知道了厂房的各部分构件在厂房的整体结构中所起的作用及其所承受的荷载。刚架稳定分析中一个很重要的问题就是确定刚架的失稳模式，这对于计算刚架的稳定承载力是很重要的。我们以单层单跨刚架为例说明刚架的失稳形式。
单跨对称刚架，受两相同的柱顶集中荷载，可能发生对称性变形失稳，也可能发生非对称性失稳。发生对称性失稳时，变形大致呈左右对称形状，刚架节点无侧移但有转角，通常称之为无侧移失稳；发生非对称性失稳时，变形大致呈左右反对称形式，刚架同层节点向同一个方向发生相等侧移并有转角，这种失稳形式称为有侧移失稳。
实际工程中所关心的是最不利情况下的承载能力，最低承载能力的平衡路径在实际工程结构分析中最有意义。结构可能发生的失稳形式不仅与结构本身有关，还与结构所承受的荷载形式及分布有关，这一点在分析具有缺陷敏感的结构时必须非常重视。当结构存在多条失稳分支时，结构的几何缺陷将严重影响结构的失稳形式，从而影响结构的极限承载能力。
结语
本文主要利用门式刚架厂房结构实例的方式对从整体上对刚架稳定中侧移问题进行了阐述，理解钢结构稳定性设计的有关规定，更好地选择钢结构稳定计算的图表或公式。以及平衡在对刚架结构进行失稳计算后，怎么进行参数的计算与选择等。
参考文献
[1]薛浩然刘畅，某焊管线主厂房结构设计[J].钢结构,2010.06
[2]孙珏,玻璃厂厂房结构设计的几个要点[J].建材世界,2010.06
论文作者:王永亮
论文发表刊物:《防护工程》2018年第27期
论文发表时间:2018/12/19
标签：结构论文; 荷载论文; 屋架论文; 纵向论文; 厂房论文; 横向论文; 形式论文; 《防护工程》2018年第27期论文;