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摘要：文章以单层钢结构厂房结构设计为研究核心，以设置重载吊车为研究方法，从多个角度出发，构建起高效的单层钢结构厂房设计机制，满足工业生产对于建筑结构的基本要求。
关键词：单层钢结构；重载吊车；厂房结构；设计手段
前言
为了进一步提升单层钢结构厂房的结构强度，挖掘其在原料运输、产品装卸与存储方面的积极作用，各大工厂在厂房结构设计的过程中，纷纷进行重载吊车的设置，这种装载模式在实践中的落实，切实增强了工业生产效能[1]。但是重载吊车的装载无形之中增加了单层钢结构厂房横向载荷与纵向载荷的水平，对建筑结构的强度带来极为不利的影响。基于这种特性，文章在分析单层钢结构厂房结构特点的基础上，从多个维度出发，对单层结构重载吊车设计方案与方法进行优化，以期为后续建设工作的开展创造条件。
1.单层钢结构厂房的结构特点
单层钢结构厂房通常情况下由屋盖结构、支撑柱、吊车梁、支撑墙架等空间结构组成，同时为了确保结构稳定性，在单层钢结构厂房设计的过程中，会在横向框架上，进行柱、横梁以及桁架的设置，通过这种方式确保单层钢结构厂房自身在水平以及竖直方向上的荷载，其结构如下图所示：
通过抗风柱、排架柱、屋面板等结构的合理配置，使得单层钢结构厂房能够有效应对各类各个方向上的载荷，结构稳定性与结构强度得到稳步提升。同时由于多使用框架结构，因此整个结构厂房结构的使用空间较大，极大地满足了工业生产活动中原料存储、运输、产品生产、存储的客观要求，为相关生产活动的开展创造了极为便利的条件。在单层钢结构厂房重载吊车设置的过程中，要求设计人员与技术工作者要以GB 50017-2003《钢结构设计规范》的要求来对整个设计流程进行梳理，控制钢架侧移以及吊车梁变形的幅度，实现重载吊车单层钢结构厂房结构的轻型化与便捷化。
2.单层钢结构厂房重载吊车设计问题分析
重载吊车的工作特性要求单层钢结构厂房在设计的过程中，要对梁柱形变量进行有效控制，根据GB 50017-2003《钢结构设计规范》的技术要求，对单层钢结构的主刚架进行严格的设计与参数控制，要求在仅有一台吊车水平刹车的情况下，柱顶水平位移不超过额定的数值。对于中级与轻级吊车，虽然GB 50017-2003《钢结构设计规范》中没有明确的规范，但是考虑到吊车载重能力等方面的问题，要求对水平刹车过程中刚架整体载荷进行控制。但是从实际情况来看，在重载吊车设计的过程中，如果完全按照GB 50017-2003《钢结构设计规范》的要求进行设计施工，需要提升钢量指标，以此来提升整个单层钢结构厂房对于吊装工作的承载能力，避免重载吊车工作中出现各类安全问题，保证正常生产活动的有序开展。
3.单层钢结构厂房重载吊车设计的方法
单层钢结构厂房重载吊车设计活动的有序开展，要求设计人员在明确单层钢结构主要结构特点与设计问题的基础上，以现有的技术条件为支撑，从多个层面上，进行综合性考量，形成现代高效的重载吊车设计模式。
3.1荷载分析
单层钢结构厂房的结构载荷可以划分为竖向荷载与水平荷载两部分，竖向载荷又可以划分为结构自重、吊车竖向载荷、屋面载荷等几个层面，同时为了确保荷载分析的全面性，在屋面荷载分析的过程汇总，对静荷载、活荷载、雪荷载以及积灰荷载几项重要的参数厘清，避免屋面荷载估计不完整对设计工作的不利影响。在水平荷载的分析过程汇总，要对风荷载、吊车水平荷载与地震作用，使得单层钢结构厂房重载吊车设置工作能够有效满足实际的使用需求。以某地单层结构厂房结构重载吊车设计为例，在设计过程中，按照50年一遇的风压为基准，确定压力为w0=0.5KN/m2，地面粗糙程度划分为B类，屋面载荷经过计算确定为0.35KN/m2，雪荷载为0.65KN/m2，基于这种情况，在重载吊车结构设置过程中，需要可以选用500kN的中级软钩吊车，这一级别的吊车跨度为22.5m，轮距为4.8m，吊车宽度为6.33m，总重量为459.25kN，通过对重载吊车基本参数的控制，能够最大程度上确保重载吊车与单层钢结构厂房结构保持协调，避免出现荷载过大的情况，导致结构性损伤。
3.2单层钢结构布局的完善
在单层钢结构布局重载吊车设置的过程中，对刚架的主体部分进行强度增加，在选择过程中需要对钢材料型号进行合理化选择，在钢材型号选择完成之后，对主刚架的柱类型进行优化，从普遍情况来看，选用阶形柱以此来提升结构的整体强度。在对单层钢结构机械能节点计算的过程中，需要跟实际结构强度要求，对铰接与固接进行选择，铰接通常情况下用于约束限制移动但是并不限制转动，固接则既能够限制移动又能够限制转动，单层钢结构节点很难做成纯刚接或纯铰接。同例如对于柱子来说一般柱脚加肋，柱脚锚筋在底板边缘比较偏向刚接。相反如果钢柱柱脚截面缩小，或者不加肋且锚筋更接近截面则更偏向铰接，因此在节点计算的过程中，就需要进行综合考量。基于柱子下半段所处压力较大，可以对结构布局方式进行优化。具体来看，采取工字型截面布局方式，使得重载吊车在运行过程中产生的荷载能够被有效分担。除了进行上述操作之外，在设计过程中，使用PKPM软件，借助于现代化的软件，对单层钢结构厂房结构重载吊车进行三维模型的搭建，在设计过程中，对三维模型中的梁、柱等结构数据进行准确输入，通过这种方式，确保重载吊车在水平制动系统设计过程中，对截面梁以及槽钢的有效选择，避免出现横梁参数不合理，造成的结构性损伤，减少安全事故的发生概率。
3.3结构设计方法
在结构设计过程中，为了减少施工成本，避免钢材的浪费，在结构设计阶段，设计人员需要将主刚架柱、吊车梁、制动装置进行系统化考虑，并以GB 50017-2003《钢结构设计规范》为导向，对各主要结构的技术参数进行规定，例如在主刚梁竖向挠度的限值应控制1/180，使得刚架应力、梁挠度以及重载吊车运行中产生的侧移量不超过GB 50017-2003《钢结构设计规范》的技术规定，使得单层钢结构厂房结构始终符合重载吊车的实际运行要求。除了进行主刚设置之外，还需要加强厂房整体耕读，对于重载吊车使用刚接柱脚的方式，使得基础设计过程中，单层钢结构的基础结构底部承受较大的弯矩与水平剪切力，避免地基中出现现拉应力。
4.结语
为了确保单层钢结构厂房重载吊车结构设计工作的有序进行，文章在全面分析单层钢结构厂房结构院里的基础上，明确重载吊车设置过程中存在的主要问题。以现有的设计手段与技术能力为基本框架，构建起单层钢结构厂房重载吊车设计新模式。
参考文献
[1]王慧萍，董军，金晓兰.设置重载吊车的单层钢结构厂房结构设计[J].钢结构，2014，29（12）：36-39.
论文作者:陈建文
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第6期
论文发表时间:2018/7/17
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