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钢结构厂房结构设计浅析

作者：徐益敏

来源：《世界家苑·学术》2018年第07期

摘 要：现阶段，随着社会的发展，钢结构工程的发展也日新月异。钢结构厂房愈发普遍，凭借自身建设快、成本低等优势得到大范围使用。但钢结构厂房施工过程中受到一些因素影响，极易出现质量问题，有必要采取措施控制厂房施工质量。基于此，本文中详细分析钢结构厂房施工质量控制。如何在确保厂房施工质量前提下，实现低成本、高质量成了企业重点关注的问题。门式刚架在钢结构厂房中应用较为广泛，其与传统钢筋砼厂房比较有显著优点，其优点在于施工便捷、施工周期短、工程成本低、同时材料可回收利用等，因此厂房采用门式钢架结构形式，其经济效益和社会效益高。 关键词：钢结构；厂房结构；设计浅析 引言

钢结构厂房是一种在现今的工业厂房建设中较为常见的结构形式，其具有结构强度高、施工速度快等的优点，因此在现今各类工业厂房的建设过程中都有着广泛的应用。钢结构厂房相对于传统钢筋混凝土结构的厂房在施工难度上有所降低，其主体结构采用的是模块化的钢骨架，通过钢结构的安装和焊接实现钢结构厂房快速施工。钢结构厂房尽管施工速度快、工艺简单但是为了取得良好的施工质量，在钢结构厂房的施工过程中需要结合钢结构厂房的施工特点以及施工工艺做好钢结构厂房施工质量的控制。 1施工质量管理内容分析

钢结构厂房施工质量管理与控制要做好以下内容。①依托施工方案与工程情况明确工序情况，确保施工编制进度表的合理性；②施工现场生产过程中依据相关条件开展，制定详细的施工进度计划表、装置施工进度技术表等；③合理制定施工网络计划图，调整施工进度过程中存在的偏差与不足；④形成季度、年度施工进度计划方案。并绘制出人负荷图，通过对劳力动态的考核，得出施工工时的统计表，最终将相关数据纳入计划中，完成施工进度报告。 2厂房的结构设计

由于本工程的建筑平面尺寸比较大，结构布置成了该工程设计的重点和关键，尤其是要处理好横向温度伸缩缝及支撑的布置和如何选取支撑形式。 2.1 横向温度缝的设置

厂房的设计主要是按照CECS102：2002门式刚架轻型房屋钢结构技术规程的规定。该工程的横向宽度为180米，纵向长度为150米，按照规程的规定，其横向宽度是不符合规定的。

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针对这种大面积的厂房，首先要解决的问题就是要先处理温度伸缩缝。对于长框架所产生的温度伸缩缝问题，一般可以采取的解决办法包括两种：①消除温度变化所产生的应力，可以在柱顶或者梁中的合适位置处设置滑动支座；②在中部设置双柱，此外，可以将较长的一榀框架分成两榀，从而使框架的长度满足规程要求的横向温度区段的长度。在第一种处理方案中设置滑动支座，一种是将其设置在柱顶，另外一种则是将其设置在梁中反弯点处。根据其他工程的相关工程经验可以知道，设置滑动支座的这两种方法均在侧向位移和用钢量方面能够取得较好的效果，但是仍存在着一定的不足之处，比如说由于梁截面变化较大会对滑动支座的安装造成不利的影响，为了解决这一问题，需要设置大量的屋面支撑。在第二种处理方案中，设置双柱的措施需要设置一排钢柱，这样会导致用钢量的增多，但是这种方法可以很好地消除温度应力多产生的不利影响。因此经过综合的分析考虑，在该工程中，设计人员最终决定在横向中部设置双柱。

2.2 支撑结构布置

（1）支撑体系的布置。支撑体系的主要作用包括以下几点：第一，可以把各个平面的框架连接起来，组成具有空间刚度和稳定的一个整体结构；第二，为结构和构件提供侧向支撑点，确保其平面外稳定性；第三，让风力、温度力、地震力及吊车的纵向水平力等纵向荷载的传递能够更加明确、合理、简捷；第四，让结构的安装更简单、方便。通过以上的支撑体系布置原则，本工程沿厂房纵向设置4道屋面水平支撑；另外在与屋面水平支撑相同的柱间，需设置柱间支撑，需注意的是工作人员只能在靠近中间的两道支撑处设置下柱支撑，这样是为了方便释放出温度应力。（2）支撑形式的选取。门式刚架轻型结构具有很多的优势：由于构件承受的荷载小而且构件自重轻，因此构件截面较小，跟普通的钢结构相比，门式刚架的次构件和主构件的相对刚度是比较大的，而且它的次构件因为面板的蒙皮效应，可以对主构件的侧向位移起到约束作用。根据建设方的施工要求，本次项目工程的围护需采用240毫米的厚砖墙，在钢柱处设置锚固钢筋与钢柱拉结。砖墙的刚度的确是比较大，可以让结构的整体刚度在一定程度上得到提高及降低结构的侧向位移。不过本次工程的厂房比较高，平面尺寸又大，加上每跨内两台吊车的影响，所以为了更好地确保刚架构件平面外的稳定，工作人员需要采取以下几点措施：对于所有的柱间支撑都要用到比较强的角钢支撑，而张紧的圆钢交叉支撑则用在所有的屋面水平支撑。（3）隅撑的设计。通过布置屋面、柱间所有的支撑系统，可以有效保证构件的传力途径以及厂房骨架的整体稳定性和纵向刚度。但是这样设置的支撑点距离就比较大，如果按照这样进行设计，会导致经济性较低。同时对于钢结构厂房来说，屋面板也会提供一定刚度作用。因此，针对于钢结构厂房设计，为了能有效减少屋面梁的平面外计算长度，可通过设置隅撑和檩条来实现，隅撑间距即是梁的平面外计算长度。布置隅撑应每隔一根檩条就设置一对隅撑，而且在靠近屋脊处的檩条处也应设置隅撑。 2.3刚架梁的设计

刚架梁采用楔形梁的方式，作为受弯构件，弯矩大的地方对应梁的大端，分段点位于结构弯矩零点附近。钢梁采用分段拼接的方式，既是结构受力要求，也是运输要求，一般分段长度不超过12m。隅撑是轻型屋面结构特有的构件，它的作用是减少刚架梁平面外计算长度。过去

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认为隅撑为刚架梁平面外侧向固定支座，取隅撑间距为刚架梁平面外计算长度，但新门刚规范重新定义带隅撑梁的设计，隅撑作为刚架梁的弹性支座，且钢梁翼缘截面越大，隅撑对钢梁的约束相对越弱，故刚架梁平面外计算长度要大于隅撑间距，需通过隅撑间距等参数计算梁整体稳定。

2.4钢柱的设计

选择钢柱结构形式时，需要依据柱的高度及荷载和所需截面尺寸，选择方便制作和安装的形式。实腹式柱构造简单，制作方便，但房屋高度较高，吊车较大的工程中，格构式柱较实腹式柱节省钢材，当下柱的截面高度小于等于1000mm时，可采用实腹式柱，反之则采用格构式柱。格构式下柱通过调整截面和两分肢间距，可按等稳定原则，实现两轴方向的稳定承载力相等。格构式下柱属于组合截面，组合截面的分肢采用缀材连接，形成一个整体共同工作；缀材分为缀板和缀条，缀条为轴心受压构件，缀板是压弯构件，因缀条计算简单方便，且能承受更大的荷载，故常用缀条形式。 结语

钢结构厂房在工业领域中有着广阔的应用前景，随着我国工业的快速发展钢结构厂房的建设将进入一个发展的高峰期。钢结构厂房具有着诸多的优点，为确保钢结构厂房能够取得良好的应用效果在钢结构厂房的建设质量应当对钢结构厂房建设施工中所存的问题进行分析并提出针对性的解决措施，同时在钢结构厂房施工技术方面加强对于钢结构厂房施工技术的研究投入，并加强对于钢结构厂房施工过程的管理，从施工技术、组织管理等多个方面入手共同做好对于钢结构厂房施工质量的把控。 参考文献

[1]司守田.钢结构厂房施工质量控制要点[J].科技创新与应用，2018（05）：122～123. [2]孙义何.钢结构厂房施工与安装质量控制要点分析[J].计算机产品与流通，2017（08）：230+232.

（作者单位：金华山旅游经济区管理委员会园林环卫消防中心）