厂房设计中常见问题剖析

彭柱

（中机国际工程设计研究院有限责任公司　湖南　长沙　410000）

厂房设计中常见问题剖析

彭柱

（中机国际工程设计研究院有限责任公司湖南长沙410000）

结构形式；荷载取值；厂房的柱网

1　厂房的结构形式

1.1厂房常用结构形式

根据结构形式分：门式刚架结构、排架结构、框架结构、框排架结构。

根据材料分：钢结构、混凝土结构和混合结构。

1.2结构形式的特点

（1）门式刚架柱脚可以是固结和铰接，有吊车和高大厂房柱脚应采用固结，主体结构一般采用钢结构，无吊车时中柱可做摇摆柱，屋盖采用有檩体系，屋面维护结构宜采用彩板，墙面维护可以为彩板，也可为砖墙。

（2）排架结构柱脚为刚接，屋架或钢梁与柱顶铰接，柱可以是混凝土和钢结构。

（3）框架结构一般用于多层厂房。

（4）框排架结构适用于顶层大空间的厂房，屋盖宜采用无檩体系，当采用其他屋盖体系时，应加强屋盖支撑设置和构件之间的连接，保证屋盖有足够的刚度，以符合刚性杆的假定要求。

（5）钢结构是主要由钢制材料组成的结构。结构主要由型钢和钢板等制成的钢梁、钢柱、钢桁架等构件组成，各构件或部件之间通常采用焊缝、螺栓或铆钉连接。自重较轻，大部分在工厂加工，且施工简便周期短，广泛应用于大型厂房，一般结构件表面需涂防火涂料，不适用于强侵蚀环境。

（6）混凝土结构排架柱和屋架一般现场预制。

2　厂房荷载取值问题

2.1恒载取值

（1）门式刚架屋面自重较轻，彩板和檩条自重0.12～0.20kN/m2，而作用方向相反的风荷载基本风压至少为0.30kN/m2，由于风荷载参与组合下屋面构件自重对结构有利，故恒载取值偏大较多会使（恒-1.4风）组合效应减少，掩盖了下翼缘受压稳定的问题，恒载取值偏大较多还会对刚架柱脚锚栓和基础设计产生影响，柱脚由实际较为不利的拉弯状态变为较为有利的压弯状态，导致锚栓直径和基础尺寸和配筋偏小。

（2）墙梁计算时少算了一侧墙板自重对弱轴的影响。

（3）漏算了吊挂荷载和设备自重。

2.2风荷载取值（1）门式刚架自重轻，对风荷载非常敏感，在风吸力作用下往往会发生荷载效应反向情况，在基本风压较大的地区一般由风荷载工况控制设计，要根据实际情况选择风荷载体型系数。

对于门式刚架轻型房屋，当屋面坡度不大于10°、房屋平均高度不大于18m，房屋高宽比不大于1、檐口高度不大于房屋的最小水平尺寸时，风荷载体型系数按CECS102附录表A的规定，这些体型系数主要引用美国金属房屋制造商协会MBMA手册，这是由于低矮房屋受地面粗糙度的影响明显，湍流规律复杂，必须由边界层风洞试验确定体型系数，该风洞试验研究历经了10年，包含封闭式、部分封闭式、敞开式等主次结构，当不符合上述低矮房屋条件时，可按建筑结构荷载规范规定的体型系数执行.

（2）刚架计算未区分端区和中间区，维护结构计算未区分边缘带、中间区及角部不同的体型系数，对部分封闭式的房屋类型，仍采取封闭式的体型系数计算。

（3）刚架计算时漏算悬挑构件或屋面女儿墙风荷载。

（4）风荷载作用方向问题，风荷载体型系数表中正号（压力）表示风力由外朝向表面；负号（吸力）表示风力自表面向外离开。

2.3吊车荷载取值

（1）吊车梁计算时漏算轨道、轨道连接、走道板、管道和支架自重，导致吊车梁不安全。

（2）多台吊车仅按一台计算，导致吊车竖向和水平荷载偏小，或者是厂房长度较长而工艺一跨仅设一台吊车时建议结构设计按两台吊车设计，以免将来业主增加吊车导致厂房结构不安全。

（3）吊车工作制不正确，导致吊车梁或主结构计算不准确，电动单梁吊车一般用于10t及以下吊车，它的轮压总重和基本尺寸都小于桥式吊车，对吊车梁的变形控制松于桥式吊车。

（4）设计阶段建设方一般吊车还未订货，最后甲方选用吊车参数与结构设计吊车参数相差很大，建议将结构吊车参数写入工艺设备表，尽量用常用吊车的参数计算，并等建设方吊车订货后复核结构。

2.4雪荷载取值

对门式刚架轻型钢结构而言，沿海地区主要是抗风问题，而内地多雪地区需考虑雪荷载的不利影响，2008年的湖南雪灾引发的门刚倒塌事故应引起高度关注，湖南规定门式刚架轻型钢结构活荷载提高到0.70kN/m2。

（1）基本雪压取值偏小，不符合GB50009第6.1.2条规定。该条明确：“对雪荷载敏感的结构，基本雪压应适当提高。”门式刚架轻型钢结构雪荷载超过自重较多，建议按百年一遇的基本雪压考虑，以提高结构的安全度。

（2）屋面雪荷载的取值应注意屋面积雪分布系数（详见GB5009 -2012的表7.2.1），雪荷载大于活荷载的会直接影响结构的安全，规范规定：设计建筑结构及屋面的承重构件时，屋面板和檩条按积雪不均匀分布的不利情况采用；屋架和拱壳按全跨积雪的均匀分布、不均匀分布和半跨积雪均匀分布的最不利情况采用，框架和柱按全跨积雪的均匀分布情况采用。尤其对檩条，应充分考虑雪荷载的不利影响。

3　厂房的柱网

单层厂房跨度以3m为模数，纵向轴线一般中柱对中，边柱在柱外皮，重型厂房为保证吊车的侧边安全距离，需加入插入距；单层厂房柱距一般为6m、12m，屋面维护结构为彩板时，常采用8m、9m。

4　厂房的高度

（1）厂房高度由工艺定，带吊车的厂房根据吊车轨顶标高、吊车的高度、安全距离及上部灯具和管线确定屋面梁底或屋架下弦。

（2）厂房女儿墙的高度注意要高于屋脊的屋面板。

5　半龙门吊车

半龙门吊车一侧轨道在地上，另一侧轨道在吊车梁上，一般吨位较小，跨度不大，要特别注意吊车跨度为轨道间距离，并要考虑吊车侧边的安全距离。

6　厂房内的隔墙

厂房内的隔墙有到顶和不到顶两种，一般做外包墙，如纵向隔墙顶高度高于吊车轨顶，在计算吊车安全距离时要注意墙厚的影响。

7　门式刚架轻型钢结构的支撑和刚性系杆的布置

门式刚架轻型钢结构是单层厂房常用结构形式，适用于主要承重结构为单跨或多跨实腹门式刚架，具有轻型屋盖和轻型外墙、无桥式吊车或起重量不大于20t的A1～A5工作式桥式吊车或3t悬挂式起重机的单层钢结构，当多层建筑的顶层为门式刚架轻型房屋钢结构时，也可参照执行。

（1）屋盖横向支撑宜设在温度区间端部的第一个或第二个开间。当端部支撑设在第二个开间时，在第一个开间的相应位置应设置刚性系杆。

（2）柱间支撑的间距应根据房屋纵向往距、受力情况和安装条件确定。当无吊车时宜取30～45m；当有吊车时宜设在温度区段中部，或当温度区段较长时宜设在三分点处，且间距不宜大于60m。

（3）当建筑物宽度大于60m时，宜在内柱列适当增加柱间支撑。

（4）当房屋高度相对于柱间距较大时，柱间支撑宜分层设置。

（5）在刚架转折处（单跨房屋边柱顶和屋脊，以及多跨房屋某些中间柱柱顶和屋脊）应沿房屋全长设置刚性系杆。

（6）由支撑斜杆等组成的水平桁架，其直腹杆宜按刚性系杆考虑。

（7）在设有带驾驶室且起重量大于15t桥式吊车的跨间，应在屋盖边缘设置纵向支撑桁架。当桥式吊车起重量较大时，尚应采取其他有效技术措施增加吊车梁的侧向刚度。

8　钢结构的防锈和防火

钢结构的防锈和涂装应综合考虑结构的重要性、环境的腐蚀条件、维护条件及使用寿命，以及施工条件与工程造价等因素，合理选用除锈方法与等级、涂料和涂装要求。

（1）首先根据钢结构所在地区确定对结构的侵蚀作用分类，再根据侵蚀作用类别和构件种类确定除锈方法和等级，最后根据适用环境构件确定油漆种类。

（2）喷刷防火涂料只需进行1～2遍底漆涂装。

9　厂房设计收集原始资料的要求

（1）建筑场地有关的地质资料，若建设场地无地质资料时，可收集附近建筑的地质资料作参考，并说明附近建筑距本工程的距离，参考地质资料的年代。

（2）建筑场地的地形及环境，如场地高差情况、周边建筑及构筑物的情况及距本建筑物的距离；场地交通条件，地下是否有防空洞、市政管线、通讯电缆等障碍等。

（3）当地的施工能力，与本工程有关的如钢结构、预制混凝土构件、地基处理及桩基施工能力和习惯作法。

（4）当地采用的通用图、地方标准、有无对设计特殊要求的地方文件；尤其对荷载等安全方面与标准规范不同的要求等。

（5）甲方对建筑结构设计有无特殊要求，如预留接建跨、拆除原建筑物等。

（6）对改、扩建工程应有原工程的现状资料，包括原有施工图、竣工图及现场实测资料，原有建筑的质量情况。

TU391

A

1673-0038（2015）29-0056-02

2015-7-3

彭柱（1972-），男，中级，本科，主要从事结构设计工作。