廣州鋼結構重型鋼結構廠房結構設計淺析

佛山市正聯鋼構有限公司，技術實力雄厚的佛山鋼結構公司。

在工業建筑中，鋼結構以其獨特的性能被廣泛采用，為滿足生產需要，跨度大、高度大以及大噸位行車重型鋼結構廠房不斷涌現。隨著鋼結構的發展，重型鋼結構廠房在工業建筑中的比重越來越大，主要領域用于冶金、機械、船舶等工業建筑。本文結合浙江寧波地區某生產車間的結構設計，重點介紹重型鋼結構廠房結構特點及結構設計中一些注意事項和要點，供類似設計中參考。

　　1、重型鋼結構廠房結構特點

　　廣州鋼結構重型鋼結構廠房結構相對于輕型門式剮架結構具有以下特點：

　　1.1結構用鋼量大。該類廠房柱距、跨度、高度一般較大。且吊車工作級別、荷載較大，因此導致構件超長、超寬、超重現象，用鋼量一般超過60kg/m2。由于該類廠房結構構件重量較重，且上部荷載較大，相應基礎費用也較高，同時地震反應也較為敏感。

　　1.2軸網布置不規則。受工藝條件限制，廠房柱距一般為9~12m，局部柱距由于抽柱，柱距達到24m甚至更大。

　　1.3結構整體剛度要求高。因吊車沖擊荷載對結構的影響，在結構的縱向及橫向應提高結構整體剛度，以減小整體結構的震動。

　　1.4節點構造復雜。節點設計應考慮超大、超寬、超重構件的制造、運輸、安裝的工藝要求，并滿足抗震構造措施及剛性假定的規定。

　　2、結構設計

　　結構設計按《鋼結構設計規范》、《建筑抗震設計規范》和《建筑結構荷載規范》等相關規范設計。

　　2．佛山鋼結構1主要荷載

　　廠房結構所受到的荷載主要有豎向荷載：包括結構自重、吊車豎向荷載、屋面活荷載及走道板活荷載；水平荷載：包括風荷載、廠房積灰荷載，吊車水平荷載、地震荷載等。上述荷載中除一般輕型屋面自重按0.50kN/m2輸入外，其它結構自重由程序自動計算。風荷載按《建筑結構荷載規范》選用風荷載體形系數后，由程序自動布置。屋面活荷載取0.3kN/m2，屋面積灰荷載在水平投影面，距高爐中心50m內取1.0kN/m2，距高爐中心50~100m時取0.5 kN/m2，走道板活荷載取2.0kN/m2?；撅L壓0.4 kN/m2。吊車荷載按照廠家提供的數據進行輸入。

　　2．2主要結構布置

　　排架柱為單階柱，上階柱采用工字型實腹焊接截面柱。下階柱除承受上柱荷載外，還需承受噸位較大的吊車荷載，如果采用實腹工字型截面柱．則柱截面會很大，不經濟，下柱采用格構式鋼管混凝土柱設計方案。充分利用了鋼管和混凝土兩種材料的力學性能，減少了柱子截面尺寸，且外形美觀。肩梁采用單腹壁肩梁。

　　2．3屋面斜梁設計

　　(1)撓度控制：屋面斜梁撓度限值按《鋼結構設計規范》（GB50017-2003）附錄A規定，[Vt]　　 (2)腹板高厚比控制：當屋面梁軸力相對較小時?？砂础朵摻Y構設計規范》(GB50017-2003)4.3.1款規定，承受靜力荷載和間接承受動力荷載的組合粱宜考慮腹板屈曲后強度，并滿足第4.4節相關要求?？紤]腹板屈曲后強度的屋面斜梁腹板可以設計的較薄，且無需設置中間橫向加勁板，但考慮到腹板的焊接變形往往難以得到保證，因此重型鋼結構廠房的屋面斜梁腹板厚度不宣設計過薄，一般最小取6.0mm，且h/t不大于150。

　　2．4柱子系統設計

　　排架柱以邊柱為例。如圖1所示。

　　鋼柱為單階柱。上柱采用實腹式柱，下柱采用格構式鋼管混凝土柱。鋼管材料選用Q345B鋼，管內用C45混凝土填充，綴條采用空心鋼管。澆灌混凝土的孔開在肩梁以下，孔徑約200mm，可在工廠開孔，但不宜將孔板割掉，以免雜物掉進管內．待管內混凝土被振搗密實并達設計強度的50％以后，方可焊接孔板。鋼管中混凝土應采用壓力灌漿法澆筑，為使管內混凝土密實，在肩梁上翼緣板各開有直徑為30mm的泄氣孔:，灌漿時應振搗密實，直到泄氣孔冒漿為止。鋼管中的混凝土必須在吊車及墻架系統安裝前澆灌，待混凝土強度達到70％以上，方能安裝吊車及墻架系統。下柱長15.18m，在柱腳處和下柱的中部分別設置了一道橫隔(橫隔間距不宜大于柱長邊的9倍和8m)。

　　柱腳采用插入式柱腳。

　　肩梁采用單壁式肩梁，腹板高度為1800mm。與鋼管相交的加勁做成一塊整板，下柱的鋼管切口，將加勁板插入鋼管的切口內，這樣的構造做法使吊車梁傳來的豎向荷載有效的傳遞至下部鋼管混凝土柱內，提高了節點的整體受力性能。

　　2.5柱間支撐設計

　　為保證廠房的縱向剛度和空間剛度，承受山墻風力、吊車縱向剎車荷載、溫度應力和地震作用，沿廠房縱向設置上、下柱間支撐。下柱柱間支撐設兩道，原則上應該布置在溫度區段中間三分之一處，但是工藝要求，有些位置不能布置柱間支撐，將其位置做適當的調整以滿足工藝要求。上柱支撐設四道，上柱支撐除在設有下柱支撐的柱間布置外，在溫度區段的兩端另設兩道。

　　2．6吊車梁與柱的連接

　　吊車梁下翼緣與柱的連接，一般采用普通螺栓固定。吊車梁上翼緣與柱的連接通常采用板鉸連接，因為板鉸連接的縱向約束效應小，適用于重級工作制吊車梁，板鉸及其連接應能保證傳遞梁端最大水平反力．鉸板孔徑較栓徑大1mm，其加工應按照精制螺栓要求進行，鉸板栓孔的受力方向端距不得小于1.5d。由于吊車的起重量較大，在吊車梁的高度中部增設與排架柱相連的垂直隔板，此隔板為構造加強，無需計算。