多跨重型钢结构厂房结构设计

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摘要：文中以某单层多跨重型钢结构厂房为工程设计实例，对排架柱和吊车梁设计进行了分析。排架柱的设计可采用牛腿面下方缀条格构式的方式，可以满足设计要求。吊车梁的设计应满足高度较大、翼缘稍宽的原则。此外，还应设置纵向加劲肋，增加腹板抗弯能力，以增强吊车梁的整体刚度。

关键词：钢结构厂房；排架柱；吊车梁；结构设计

引言

自改革开放以来，我国钢铁生产力不断提高，促使我国钢铁产量稳居世界第一［1］。与此同时，相关政策的调整，推动了钢结构在我国的空前发展［2］。钢结构以其在工业厂房结构设计中的开间大、重量小、施工效率高和抗震性好等优点［3］，迅速取代钢筋混凝土厂房和砖柱厂房。近现代，大型工业制造业的快速壮大已经使得钢结构厂房的需求不仅仅局限于轻型钢结构厂房，这就要求重型钢结构厂房生产车间来满足其生产需求。相比于轻型钢结构厂房，重型钢结构厂房具有高度大、柱距大并且内部吊车起重量大等优点［4］。本文以多跨重型钢结构厂房为研究对象，进行了相关结构设计的研究工作。

1工程概况

本工程为单层多跨钢结构厂房，跨度为1×14.8m+1×30m+4×27m，柱距为9.0~15.0m，建筑面积为15946m2。屋面采用彩板，墙面采用彩板，基础采用桩基础。本工程安全等级为二级，主体结构设计使用年限为50年。建筑抗震设防类别为丙类，抗震设防烈度为七度，设计基本加速度为0.10g。厂房所在地区基本风压为0.35kN/m2，地面粗糙度为B类，刚架、檩条、墙梁及维护结构体型系数按《建筑结构荷载规范》取值。屋面恒载（含檩条自重）为0.3kN/m2，屋面活荷载为0.3kN/m2，屋面雪荷载为0.35kN/m2，檩条活荷载为0.5kN/m2。

2结构设计

2.1钢柱设计分析

对该钢结构厂房的钢柱结构进行单元划分并计算其内力，取各工况内力最大值，得到钢柱内力。由计算结果可知，最大轴力出现在单元2和单元5处，最大弯矩出现在单元3处，故上述单元是最危险单元，需要着重考虑。由此本设计中单元2、单元3和单元5均采用面积较大的缀条格构式柱，可见其在多跨重型钢结构厂房中的合理性。具体分析来看，大重量的起重机对钢柱造成的弯矩影响已经不可忽视，钢柱成为典型的压弯构件，普通钢柱并不能满足设计要求，故本设计中牛腿面以下采用缀条格构式钢柱。

2.2吊车梁设计分析

对该钢结构厂房某一单跨吊车梁进行弯矩和剪力的计算，并对其他跨进行吊车布置和受力分析，得出不同布置方案下的最危险受力跨吊车梁计算结果。分析可知，对于该吊车梁宜设置制动结构，采用制动板和边梁或相邻两跨吊车梁的上翼缘板组成的制动梁。结合本项目特点，对局部存在不等跨的情况可采用变高度变截面形式设计，本工程宜选用高度较大、翼缘稍宽的焊接工字型吊车梁。此外，重型钢结构厂房中大起重跨吊车梁的腹板高厚比很大，容易造成局部失稳，故在大起重吊车梁中还应设置纵向加劲肋，增加腹板抗弯能力，以增强钢梁整体刚度。

3结论

本文以多跨重型钢结构厂房为研究对象，进行了相关设计研究工作。本文通过对多跨重型钢结构厂房的设计研究，发现：（1）重型钢结构厂房大起重跨的柱处于压弯状态，柱的设计采用牛腿面下方缀条格构式和牛腿面上方普通钢柱拼接的方式，可以满足设计要求，并且经济环保方便牛腿节点的拼接。（2）重型钢结构厂房大起重跨的吊车梁竖向弯矩、水平弯矩和剪力都比较大，吊车梁的设计应满足高度较大、翼缘稍宽的原则。此外，还应设置纵向加劲肋，增加腹板抗弯能力，以增强钢梁整体刚度。（3）重型钢结构厂房与轻型钢结构厂房的设计差异主要集中在吊车梁系统，以及其对柱的受力影响。故在屋面和墙面等方面的结构设计，采用普通轻型钢结构厂房设计准则即可。

参考文献

［1］陆平军.中国钢铁行业的现状和展望［J］.市场论坛，2019（03）：71-72，79.

［2］罗永峰，曲扬.重型厂房钢结构抗震设计方法研究现状［C］.第十六届全国现代结构工程学术研讨会论文集，2016（01）：915-920.

［3］赵会兰.钢结构设计在工业厂房结构设计中的应用探讨［J］.建材与装饰，2020（13）：107-108.

［4］高之耀.某重型钢结构厂房的结构设计分析和研究［D］.青岛：青岛理工大学，2013.

作者：张伏右 单位：福建省冶金工业设计院有限公司