浅谈厂房钢结构设计常见问题

柳晓宇

身份证号：370686198906040416

浅谈厂房钢结构设计常见问题

柳晓宇

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随着我国经济体制从计划经济向着市场经济的转化进程加快，现代各种民营工厂遍布我国各地。这就要求在各地进行厂房建设工作，厂房建设最重要的部分是厂房结构设计部分，鉴于此，本文就厂房钢结构设计常见问题展开探讨，以期为相关工作起到参考作用。

厂房；结构设计；常见问题；应对方法

随着国家经济的发展以及钢材自身的诸多优点，钢结构在建筑领域已经成为了一种重要的结构形式。无论是在工业建筑还是民用建筑中，钢结构以其承载力高、施工周期短、综合效益高等优点引领着建筑行业。有优点就有缺点，与钢筋混凝土结构相比，钢结构的防火性能、抗腐蚀性能就有待提高，因此在技术控制上需多加留心。钢结构越来越多的运用在工业厂房建筑中，随之带来的问题也越来越多，因此对钢结构厂房问题的探讨显得尤为重要

1、设计原则及结构布置

厂房钢结构平台的结构布置主要是由工艺设备配置所决定的，合理的结构设计，既能满足工艺技术要求，又能在满足安全、稳定的前提下，能最大程度的做到经济、适用。独立钢平台多采用以下布置来满足结构的承载及稳定要求。

1.1 框架—支撑体系

该结构的特点为：支撑一般沿结构两个方向布置，也可在一个方向设置支撑，另一方向设计为纯框架。该结构支撑主要承担水平荷载，通过楼板与刚接框架共同形成了双重的抗侧力结构体系。支撑底部的层间位移较小，为弯曲型的竖向构件。框架底部的层间位移大，是剪切型的构件，这种体系侧向刚度较大、抗震特性良好，在水平力作用下，支撑承受轴向拉、压应力，该结构对增加构件强度还是控制变形，都十分有效。

1.2 纯框架体系结构

该结构体系承重和抵抗纵横两方向的水平力均由框架结构完成。在地震区时，框架纵、横梁一般采用与柱刚性连接，形成两方向的空间体系，该结构侧向刚度、延性均较强。有一定的空间整体作用。该结构主要特点是可以形成较大的使用空间，平面布置灵活，可满足多项使用功能，构件易于标准化和定型化，易于施工。

这两种体系相比较而言，由于框架结构梁柱连接位置节点域有着较大的剪切变形，而框架柱的腹板、翼缘板、水平加劲板厚度均较薄。同时框架结构体系的抗侧能力主要决定于梁和柱的受弯能力，要增强结构的抗侧刚度，只有增加主框架梁、柱构件的截面，而过大截面失去了框架结构的经济合理性。对于框架结构设有支撑和系杆的主要目的之一就是减小柱平面外的计算长度，使节点域剪切变形随支撑体系侧向刚度的增加而锐减，从而减小框架柱的截面。

2、厂房结构体系的选型问题

在进行厂房结构的方案选择时，主要从以下几个方面综合考虑确定，如技术经济分析、结构设计分析、建筑节能设计以及满足工艺流程等。其中，格构式钢框架也可选择，它由析架以及钢缀条柱构成平面框架，并使用双层保温压型钢板来为墙体以及屋盖进行围护。当然，柱一网架结构方案也是必不可少的方案之一。它的特点就是：承重结构主要采用钢筋混凝土柱或轻钢，上设双层保温压型钢板屋盖，并以钢网架为屋盖承重。墙体则以保温压型钢板或砌体作保温围护。现行方案具有经济性好、结构轻盈、造价较低、无论外形还是内部都较为美观、安装和制造周期短等优点，并且能够符合建设单位的要求，从而得以顺利实施。但是，已建结构也存在着结构刚度差、耐久性差等其固有的问题。尤其是一些高寒地区，由于存在长期积雪的可能，刚度问题以及围护结构的耐久性问题就会表现出来。

3、厂房的地基设计中常见问题

房屋必有地基，扎实的地基是安全的保障。在多层的厂房结构设计中，如果无详勘的地质报告，只凭建设单位的口头或笼统的参照附近建筑物的基础来进行设计，显然是不负责任的行为，更谈不上科学了。为了能够设计出安全的地基与基础，其设计人员就必须根据地质勘察的资料，对建筑场地进行全方位的考察，考察内容包括场地基础的类型、上部的结构、详细勘测数据等等。对于地基比较软弱的地方，可以采用换土垫层的措施，不能只凭经验来处理，需要有科学的测量数据来进行实测处理。有部分的设计者对软弱地基的危害认识不足，仅仅简单的采用砂石作为垫层处理一下，这显然是不够的。还需要将垫层的宽度和厚度计算出来，根据设计的厂房楼层的高低、地基需要的承载力情况来夯实地基，需要灌进混凝土的地方就得灌。在厂房设计中对梁柱和基础的负荷进行折减计算，根据现行设计规范采用荷载乘折减系数来计算其荷载值，再根据其荷载值来设计地基的参数。

4、厂房楼板设计中常见的问题

厂房楼板设计中需要注意以下几个问题：将双向板当成了单向板来设计。这么做，相当于计算与实际受力状态不符，从而会出现一个方向配筋过大，而另一方向仅按构造配筋，造成配筋不足，导致楼板出现裂缝；双向板有效高度取值偏大，双向板在两个方向均产生弯矩，由此双向板跨中正弯矩钢筋是纵横叠放的，短跨方向的跨中钢筋应放在下面，长跨方向的跨中钢筋置于短跨钢筋的上面，计算时应用两个方向的各自的有效高度来计算。一般长向的有效高度比短向的有效高度小。有的设计为图省事或对板受力认识不足，而取两个方向的有效高度一致进行配筋计算，致使长跨有效高度偏大，配筋降低，使结构构件存在安全隐患，甚至出现开缝的现象。

结束语：

综上所述，钢结构设计工作的质量是决定工业厂房安全性及稳定性的重要因素，因此要在考虑工业厂房工程实际情况的基础上优化钢结构设计工作。此外，在设计钢结构厂房的过程中要注意充分利用现代科技、信息技术，并积极融入现代化设计理念，不断优化钢结构设计方法及形式，通过优化设计方案减少钢材用量，从而实现降低工程造价及提高建筑质量的目的。

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