工业厂房结构设计特殊性问题探讨

摘要：厂房结构具有较大的净空和跨度，因而构件的内力和基础受力均较大。对于未来，我们会对厂房结构设计提出更加完善的、更加严谨的思路。本文简单探讨了工业厂房结构设计的特殊性，并提出一些看法，供同行参考。

关键词：结构设计；厂房荷载；

中图分类号：TU318文献标识码： A

0. 引言

结构厂房的设计，应根据其特点进行建筑结构设计，使设计安全可靠，经济合理且美观大方，具有时代感。

1. 结构设计思路及其步骤

1.1材料

（1）所有钢梁、钢柱连接板均采用Q235D，其机械性能抗拉强度屈服点及延伸率和化学成分C、S的极限含量均应符合GB-T700之规定，并应符合GB50011-2001之规定。（2）手工电弧焊焊条采用E43SX型，其性能应符合现行国家标准。自动或半自动焊接时采用H08A焊丝和相应的焊剂，性能符合相应国家标准。（3）高强度螺栓均采用摩擦行，其性能应满足现行国家标准，设计图中高强螺栓除注明才均为10.9级。（4）普通螺栓采用符合现行国家标准规定的Q235B级钢制作，并应符合现行国家标准。（5）所有结构材料均应符合GB50011-2001中第3.9.2条之规定。

1.2结构制作

（1）所有钢机构构件应严格按照《结构工程施工及验收规范》GB50205-2001进行加工制作。（2）结构主材的工厂对接焊缝、钢架节点的端板与梁柱翼缘，腹板的连接、焊接应符合二级焊缝质量要求，其余均按三级。（3）设计图中所标支撑各干件在节点板上满焊，焊缝长度要求与被焊干件等强计算，最小焊缝长度不得小于120mm。

1.3结构安装

（1）结构的安装应符合《结构工程施工及验收规范》GB50205-2001中的有关规定。（2）高强度螺栓的安装应符合现行国家标准《结构高强度螺栓焊接的施工及验收规程》ZGZ82-91。（3）所有地角螺栓均为C级螺栓，采用双边垫圈，柱底板下单螺母，柱底板上为双螺母，拧紧后把螺纹打乱，以防松动，安装前应检验基础轴线位置和地脚螺栓的位置，尺寸应符合设计要求，0.100以下，基础顶面以上，柱脚部分300mm均用C20素混凝土包裹。（4）钢架安装应从有柱间支撑的两榀开始，防止侧向失稳，拉条的张紧程度以不将构件拉弯为原则。

1.4除绣及涂漆

涂装工程应在构件制作质量检验符合标准后进行。（1）除绣，在制作前钢材表面应进行除绣处理，除绣质量等级应不低于国家现行标准《涂装前钢材表面锈蚀和防锈蚀等级》GB8923的Sa21/2级。（2）涂漆，钢材经防绣处理后应立即喷吐车间保养底漆，然后再涂2道红丹底漆，制做完毕再涂两道面漆（其中一道应在安装于工地后涂刷），漆膜总厚度不小于125um。（3）涂漆时应注意，凡是高强度螺栓焊接范围内，不得涂刷油漆，并按规范要求摩擦面的摩擦系数应≥0.45。（4）结构在使用过程中应定期进行维修或维护。

2. 建筑平面设计

2.1柱网的选择

由车间的长，宽，跨度尺寸柱距的要求确定柱子的位置，柱在平面中排列所形成的网络为柱网。柱网的选择实际上是厂房跨度和柱距的选择。

2.2剖面设计

厂房的生产工艺流程对剖面设计的影响很大，因而在满足生产工艺要求的前提下，经济合理的确定厂房高度及有效利用和节约空间，解决好厂房的采光和通风，使其有良好的室内环境，合理的选择屋面排水，围护结构的形式及其构造，使厂房具有随气候条件变化影响小的围护功能，进而保证生产的正常进行及为工人创造良好舒适的生产环境，同时满足建筑工业化要求。

2.3厂房高度的确定

单层厂房的高度是指地面至屋架下表面的垂直距离，一般情况下，屋架下表面的高度即是柱顶与地面之间的高度，所以单层厂房的高度即是地面到柱顶的高度。有吊车厂房柱顶标高的确定：厂房柱顶标高：H=H1+h6+h7。式中：H―柱顶标高，应符合3M模数；H1―轨顶标高；h6―轨面至车顶高度；h7―小车顶面至屋架下弦底部的安全高度；屋脊标高的确定：H″=H′+×i。式中：H″―屋脊标高；L―厂房跨度；i―屋脊坡度，一般取1/10。

2.4通风设计

厂房的通风方式有两种，即自然通风和机械通风，该厂房采用自然通风。自然通风是利用空气的自然流动将室外的空气引入室内，将室内的空气和热量排至室外，针对该厂房的特点可利用室内外的温差造成的热压和风吹向建筑物而在不同表面上造成的压差来实现通风换气，不失为一种经济合理的通风方式。因此，在厂房的平面布置上要使厂房长轴与夏季主导风向垂直，且厂房宽度12m＜16m，便于组织穿堂风，以侧墙上的侧窗和山墙上的大门作为主要的通风道。

2.5厂房的保温，隔热设计

为保证厂房的围护结构具有一定的保温性能和在构造上的严密性，屋面和墙面均采用轻质高强的压型钢板，内夹一定厚度的聚苯板用来保温隔热。

2.6定位轴线的确定

单层厂房的定位轴线是确定厂房主要承重构件位置的基准线，同时也是设备安装，施工放线的依据。依据我国现行的《厂房建筑模数协调标准》中的规定，定位轴线的划分与柱网布置是一致的，通常把厂房定位轴线划分为横向和纵向。垂直与厂房长度方向的称为横向定位轴线，平行于厂房长度方向的称为纵向定位轴线。除山墙处端部刚架柱的横向定位轴线与抗风柱内缘相重合外，其余横向定位轴线与中间柱的中心线相重合，纵向定位轴线与吊车轨中心线的距离为750。端部排架柱的中心线自端部横向地位轴线内移600，因此端部实际柱距减少了600，为5400。

2.7建筑立面设计

为使立面简洁大方，比例恰当，达到完整均匀，节奏自然，色调质感协调统一的效果。本厂房的立面采用水平划分的手法，在水平方向设整排的矩形窗，组成水平条带，增加立体感。低侧窗为水平推拉窗，高侧窗为上下翻转的悬窗，在正立面开有2.4m×2.4m的门，门上设有外挑900的雨棚。在水平方向附有不同色彩的板带，增强立面效果。

3. 檩条的设计

3.1檩条的选择和在屋架上的布置和搁置

实腹式檩条的截面高度h，一般为跨度的1/35～1/50，故初步选用檩条为卷边槽形冷弯薄壁型钢C180×70×20×2.5。实腹式檩条的截面均垂直于屋面坡面，且卷边C型槽钢的上翼缘肢尖（即卷边）朝向屋脊方向（以减小屋面荷载偏心而引起的扭矩）。屋脊檩条的布置采取双檩方案，双脊檩之间的间距为0.2m，双脊檩与跨中线等距（0.1m），且此双檩条由圆钢相连，其余檩条水平邻距为1.5m，跨度6m，于1/2跨度处设一道拉条，在檐口处还设有撑杆和斜拉条。屋面为压型钢板，屋面坡度i=1/10（α=5.71°），为限制檐缺口处边檩向上或向下两个方向的侧向弯曲所设的撑杆要求为长细比λ≤200，选用外径Φ20，壁厚3的钢管。

3.2檩条计算

3.2.1设计荷载：

（1）恒载：屋面板（含避雷系统、保温棉、支座等）自重：0.3 kN/m2。（2）活载(根据规范)：0.5 kN/m2。（3）雪荷载：0.65kN/m2。（4）风荷载：基本风压：0.45kN/m2，高度变化系数：μz=1.184（h≈17m）（指廊），μz=1.084（h≈13m）（连廊），风载体型系数：随坡度而变。（5）结构重要性系数：1.1。

3.2.1设计所采用计算方法及公式:

（1）荷载组合：a．当活荷载＜雪荷载时: 恒荷载＋雪荷载；当活荷载＞雪荷载时:恒荷载＋活荷载。b．考虑风荷载最不利组合:恒荷载＋风荷载；c．考虑检修荷载组合：恒荷载＋检修荷载。（2）内力分析：按弹性理论分析，在均布荷载作用下跨中弯矩最大，检修荷考虑作用在跨中。

4. 结语

本文介绍了工业厂房结构设计的设计思路，并指出工业厂房结构设计过程中常碰到的一些带有特殊性的问题，提供一些具体的结构做法和一些设计参数的确定方法。

参考文献：

[1]GB50Ol7―2003结构设计规范[S]

[2]GB50009―2001建筑结构荷载规范[S]

[3]建筑结构可靠度设计标准（GB50068-2001）

[4]建筑抗震设计规范（GB50011-2001）