大吨位吊车重型钢结构厂房的设计

摘要：随着中国经济的飞速发展，中小企业的壮大，对大吨位吊车重型钢结构厂房的需求日益增长。在这样快速的发展之下，各地中小型的设计院、设计公司的设计能力不足的问题日益突出而大吨位吊车重型钢结构工程，尽管以其现有的设计条件完全能够进行设计，但因经验不足而不敢承接或因工期太短而无法承接。本文通过介绍了大吨位吊车重型钢结构厂房的组成和传力途径，介绍了在大吨位吊车重型钢结构厂房的设计应该注意问题，为后期的设计奠定了良好的基础。

关键词：大吨位吊车；重型钢；结构厂房

中图分类号：F407文献标识码： A

前言

工业厂房是应工业生产的要求而建造的。并随着工业生产的发展而发展。随着经济的发展，大吨位吊车重型钢在厂房中的应用也是越来越多。但是往往因为一些问题考虑的不够周全，导致在后期因为某些原因导致不敢承接。本文通过介绍了大吨位吊车重型钢结构厂房的组成和传力途径，介绍了在大吨位吊车重型钢结构厂房的设计应该注意问题，为后期的设计奠定了良好的基础。

1.大吨位吊车重型钢结构单层厂房

1.1结构组成

对于重型结构的单一厂房来说，一般都采用的是排架的结构。采用这种结构的主要原因就在于排架结构自身的特点。同时也是从钢筋混凝土厂房的排架结构中延伸出来的。排架结构系统可以分为两部分，其一是横向排架。横向排架是厂房结构的基本要素，由横向柱、层架和基础部分构成。柱子下端和基础连接的时候通常则采用的也是钢接。在屋盖的结构中，一般有屋面板、天窗架、天沟板、屋架、屋盖支撑等。在钢结构的厂房中，屋架和顶柱也常常采用钢接的方式，而在钢筋混凝土结构的房建中一般情况下还是采用铰接的方式。钢结构用插入式柱脚与基础整浇，混凝土结构用杯口基础。维护钢结构系统主要包括外墙，抗风柱等基本元素梁组成，其作用和优势就为了保证厂房内部由一个良好的生产环境，承受作用在墙面上的承受力。

屋盖系统和维护系统的材料变化较快。由最早的大型屋面板、砖墙向轻型材料发展，目前应用较多的是压型钢板复合板材。轻型材料的应用，不仅减轻了主结构承受的荷载，在地震中也有较好的表现。

1.2载荷力和传播途径

单层工业厂房承受的荷载分为竖向荷载和水平荷载。水平荷载有：风荷载、吊车水平制动力；竖向荷载有：屋面荷载、各个构件的自重。钢结构单层厂房多采用和钢筋混凝土厂房相同的排架结构体系，其相互之间的结构如下图。

图为排架结构体系传力路线（竖向荷载）

图为排架结构体系传力路线（横向水平荷载）

图为排架结构体系传力路线（纵向水平荷载）

2.重型钢结构厂房设计中应注意的主要问题

虽然钢结构厂房中有很多的有点，但是也存在一定的缺点，这些缺点在设计中不得不考虑，在设计中起到了决定性的作用。

2.1温度伸缩缝

当因为温度的变化而引起钢结构厂房中构件膨胀的自由运动方向受到约束时，构建中就会产生温度热应力。这些应力主要取决于被约束的构件的运动方向，即为膨胀或收缩。因此，必须按照结构的长度设置伸缩缝，用来吸收结构在使用过程中因为温度变形而引起的整体的变形。根据相关的数据和计算的结果中可以得出，变化产生的变形可以用来确定伸缩缝的间距或者是伸缩缝所产生的类型，从而保证构件可以自由的伸缩。

为了可以通过纵向的热应力效果，一种相对于昂贵但是比较简单的方法就是在伸缩缝之间采用双钢架的方式，钢架之间的距离应该保证脚底板不会相互碰撞。结构的两边有单独的檩条作为支撑和相互维护的板，其中在屋顶和墙面之间是可以伸缩连接的。另一种方法是比较经济的方法，就是释放纵向残余的热应力。具体的方法就是在伸缩缝的地方设在伸缩缝的檩条上设置一个椭圆的长孔来进行对该点的热应力进行吸收。在确定伸缩缝的形式后，需要根据允许最大温度区段的长度来确定温度缝的位置。

2.2支撑系统设置

钢结构厂房中支撑系统的主要作用有：能够充分的保证厂房的空间工作性能，提高结构的整体刚度，承受以及传递水平荷载，防止产生压杆失稳等。具体的支撑系统的形式应该是从从工作吊车的布置，厂房的结构形式，设备类型及布置以及温度的划分等方面综合考虑。钢结构厂房支撑分为柱间支撑和屋盖支撑。

厂房每一温度区段都应该进行设置稳定的柱间支撑系统，并且要保持和屋盖横向水平支撑的布置相协调。厂房纵向结构变形方向的决定性因素就是下柱支撑的位置。下柱支撑应尽可能的设置在温度的中部，使吊车梁纵向构件能够随时的根据温度的变化进行两端的伸缩。

上段柱支撑除在下段柱设有支撑的柱间内布置外，同时也为了满足构件的安装要求，提高钢结构厂房纵向的地震作用，还应该在温度区段的两端柱之间设立支撑。此外，在进行对下柱支撑设置的时候，应满足厂房工艺和建筑门洞的要求，相应的采用十字交叉式支撑的方式。

2.3屋盖支撑系统

组成屋盖支撑系统的大要素为横向支撑、垂直支撑及系杆和纵向支撑。它们布置的影响因素有很多，是根据实际的情况而决定的。一般情况下，影响屋盖支撑系统布置的原因主要包含：柱网布置、厂房跨度、振动设备情况、吊车设置及吨位大小。

2.4抗震设计

和钢筋混凝土的厂房相比起来，钢结构厂房具有较好的延性。钢结构厂房能够更多的检测出地震能量，因此在发生地震的时候，钢架构厂房有着很优越的抗震性能。但是如果因为钢结构厂房的特性而忽略大吨位吊车重型钢结构厂房抗震设计的重要性，设计过程中出现不合理，当发生强烈的地震时，也有可能对厂房造成较大破坏，甚至产生严重后果。

在进行钢结构厂房抗震设计时主要有以下方面考虑进行综合的考虑：①为了保证结构受力均匀，应该尽量减小由于刚度不均而导致抗震的效果不佳，在进行对厂房设计的时候应该满足钢度和质量两者之间应该均匀分布；②作用在钢结构厂房上的地震作用，可以降低周疲劳的作用，这一点和普通的载荷作用和效果都不相同，在进行设计的时候应该加以重视；③在进行钢结构设计时，必须保证结构构件的破坏先于节点或连接的破坏。此外，还需进行塑性设计，保证结构构件能够吸收大量的地震能量，充分发挥其构件的抗震能力；④考虑到钢结构厂房一般产生失稳破坏，由于构件强度不足而产生的破坏情况极少，所以再设计的时候，应该考虑如何才能增大结构体系的刚度，从而提高厂房的整体稳定性。这就需要设计者在进行设计的时候，对于支撑系统的布置要结合综合建筑施工的实际情况进行分析和检测。

结束语

钢结构专业的创新与其他行业又有不同的特点，这种方法突破了排架结构用于重钢厂房，门刚结构用于轻钢厂房的限制。总之，在进行对大吨位吊车重型钢结构中的厂房设计的时候，不能随随便便盲目的进行，应根据其优缺点，首先选择合理的结构形式；其次应根据以上几个方面做出完整的设计，全面保证在大吨位吊车重型钢结构的厂房。

参考文献

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