带吊车门式刚架轻钢结构厂房基础反力的计算与设计探讨

摘要：带吊车门式钢架轻钢结构厂房，以其重量轻的优势成为现在建筑工程使用非常广泛地一种厂房结构，但是与钢筋混凝土结构的厂房相比，它的基础偏心距非常大，如果其顶部使用主钢架的混凝土结构来保证其稳定性，又难以真正符合工程建设实际工作或安全性的规定。通过采用补充组合工况的计算方法，针对其基础反力的计算以及设计弯矩问题进行了仔细的分析，并提出了一些切实可行的厂房基础工况控制方法。

关键词：门式钢架；轻钢结构；工况组合的控制；基础反力

中图分类号：C35文献标识码： A

随着经济的快速发展和技术的不断进步，我国建筑行业的建设水平在原来的基础上得到了很大的提高，其中建筑厂房的使用也由原来的钢筋混凝土结构转为门式钢架轻钢结构厂房。这种厂房具有钢架质量轻、围护板材轻等优点，能够适应现代快节奏的工程建筑，但是由于其水平荷载能力是随着结构自身重量的大小而不断变化的，当吊车荷载发生作用时就会造成厂房基础偏心距过大的问题，不利于厂房的设计和使用。而传统的设计方法不利于解决轻钢结构中的基础中弯矩大的工况问题，通过对带吊车门式钢架轻钢结构厂房，基础设计中遇到的困难和措施进行了分析。

一、轻钢厂房基础设计应达到的要求和具备的特点

（一）厂房基础的受力特点分析

钢结构厂房在搭建时，其柱脚形式主要有两种：分别是刚接柱脚和铰接柱脚，两种柱脚的特点和作用各不相同。其中厂房基础设计简单而且只受到轴心荷载作用的是铰接柱脚；而与之相对、常用于带吊车轻钢厂房的刚接柱脚，受到偏心荷载作用的影响比较严重，而计算基础设计中的偏心距e一般采用这样的公式即e=（M+Vh）/（N+G）来得出，其中M代表的是柱脚的弯矩，V代表的是柱脚水平的剪力，G代表的是基础底面以上承受的压重，N代表的是柱脚的轴力，h代表的是厂房基础的高度，而厂房基础承受的偏心荷载作用如下图所示：

图：基础承受的荷载

对于带吊车门式钢架轻钢结构工业厂房基础的受力特点而言，主要受到以下一些因素的影响：第一，吊车吨位较大的厂房，其横向水平位置只能用刚接柱脚来实现控制，其纵向水平的负荷一般用铰接柱脚固定。第二，厂房高度低、其结构自身的重量较轻，因而地震的影响力不是很大。第三，其重量较轻，而一般风荷载与吊车水平制动荷载相对较大，导致基础偏心距非常的大。

（二）厂房基础设计需要满足的条件

针对工业厂房的基础进行设计时，要参照《建筑地基基础设计规范》的相关原则来执行。由于偏心荷载的作用，导致其基础底面的反力并不是很均匀，随时都会发生严重的倾斜，而那些有吊车的工业厂房进行基底土压力分布时应该达到这样的要求：当地基承载力在180kPa以下时，吊车的起重量应该大于柱基是75吨的每单层厂房；当地基承载力在105kPa以下时，吊车的起重量应该大于15吨的露天柱基，这样最小的与最大压强的比值在0.25以上时，这个地基的承载力就达到了厂房基础的设计要求；对于一般的吊车承载柱基只需要最小压强的值在0以上即可。

二、对带吊车门式钢架轻钢结构计算工况的分析

带吊车门式钢架轻钢结构计算工况的上部情况分布应该依次是：恒载与活载相结合；恒载、活载和风载相结合；恒载、活载和吊车负载相结合；恒载、活载、吊车负载荷风载相结合。对于单跨、双跨和三跨而言，当上部钢架的计算工况是同样的，那么就必须考虑到风载和吊车负载作用力方向的搭配情况，乃至施工设计的带吊车数量等情况，而控制工况应当结合上面几种负载的搭配情况。

三、带吊车门式刚架轻钢结构厂房基础反力的计算与设计

要想分析带吊车门式刚架轻钢结构厂房钢架和基础反力时，必须结合偏心距最大的施工情况来进行，而结合了偏心距因素来分析设计和计算该种厂房的基础反力时，得到单跨、双跨和三跨的情况分别是下表所示的情况：

由上表可以得知，单跨中的施工情况*1（1）表示的是计算出来的基础反力的补充工况，他们对于基础产生了最大的偏心距和最大的弯矩，对于主钢架的情况中对于厂房基础形成最大的剪力和轴力的是恒载、活载和吊车负载相结合产生的，然后在这个基础上可以校对厂房的基础情况。

对于双跨中的工况*1（1）和*1（2）代表的是计算厂房基础反力的补充计算的施工情况，在这个施工中他们对于厂房基础产生了最大的基础偏心距和最大弯矩，对厂房基础产生最大轴力的是恒载、活载和吊车负载相结合的主钢架控制工况，再次基础上课已校对同类的厂房基础情况。

对于三跨中的施工情况*2（2）代表的是计算中柱基础的反力补充计算工况，而*1（2）工况代表的是计算出的边柱基础反力时的补充计算的施工情况，在这样的施工中他们对厂房基础产生了最大的基础偏心距和比较大的弯矩，这时的施工情况是恒载、活载和吊车负载相结合的主钢架控制工况，才只是对厂房的基础形成了较大的轴力和剪力，然后据此可以来核算同类的厂房基础情况。

由此可以得知，带吊车门式刚架轻钢结构厂房上部分的钢架控制工况一般都是由屋面活载、恒载荷吊车负载相结合，而主钢架计算结果很少受到多跨吊车荷载的影响，而风产生的荷载作用对于主钢架控制工况的影响并不是很明显，但是由于吊车门式刚架轻钢结构厂房属于轻质的房屋，其自身的重量不像钢筋混凝土结构的房屋自身重量非常大，相反正是由于它的重量非常的轻，所以一旦有风荷载的影响，它就会对厂房的基础产生很大的剪力、最大的弯矩和最大的偏心距，而轴力的影响则较小，因此厂房基础的控制工况却要实实在在的受到风荷载的影响，所以计算厂房基础的反力必须结合最不利的上部钢架工况和风载产生的最大偏心距。

结束语：

随着建筑工程的不断拓展，吊带车门式钢架轻钢结构厂房成为现代建筑工程中普遍采用的厂房结构，也是建筑工程的施工人员必须掌握的一种厂房搭建技术。通过分析轻钢厂房的基础设计特点及具体的工况，提出应当在有风产生的情况下，结合上部钢架在最不利的情况下算出的基础反力，才能作为最终的基础反力作用，对于厂房基础产生的最大的偏心距设计起到计算作用，从而保证厂房的设计的稳定性。

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