高级建筑职称评职范文钢结构工业厂房的设计

　　【摘要】：现代钢结构工业厂房因其施工速度快、自重轻、抗震性能好、环保等特点在建筑工程中已被广泛认可,在工业厂房设计中逐渐代替了笨重的钢筋混凝土结构而得到了普遍应用，本文就钢结构工业厂房的地基、屋面、防震等设计进行了简要分析研究。

　　【关键词】：钢结构工业厂房,地基设计,屋面设计

　　引言：

　　钢结构构件可以工厂化批量生产，施工简单，安装快捷，大大缩短施工周期;其次，钢结构工业厂房在自重方面：可减轻建筑物结构质量约30%，特别在地基承载力低和地震设防烈度较高的地方，其综合经济优于钢筋混凝土结构体系;在环保方面，钢结构体系属于环保型绿色建筑体系，钢材本身是一种高强度高效能的材料，具有很高的再循环价值，并且不需要制模施工。所以钢结构工业厂房越来越多。

　　一、钢结构工业厂房的设计原则

　　为了保证钢结构厂房的空间工作,提高其整体刚度,承受和传递纵向水平力,防止杆件产生过大的变形,避免压杆失稳,以及保证结构的整体稳定性,应根据厂房结构的形式,车间吊车的设置,振动设备以及厂房的跨度、高度,温度区段的长度等情况布置可靠的支撑系统。厂房每一温度区段应设置稳定的柱间支撑系统,并与屋盖横向水平支撑的布置相协调。下柱支撑的位置是决定厂房纵向结构变形方向的重要因素,并影响温度应力的大小,下柱支撑应尽可能设在温度区段的中部,使吊车梁等纵向构件能随着温度变化比较自由地向区段两端伸缩。当温度区段的长度不大时,一般在温度区段的中部设置一道下段柱支撑,但温度区段的长度大于150 米时,为了保证厂房的纵向刚度,应在温度区段内设置两道下段柱支撑,其位置应尽可能布置在温度区段中间三分之一的范围内,为了避免过大的温度应力,两道支撑的中心距离不宜大于72 米。另外钢结构工业厂房图纸的设计也非常重要，无论在什么样的工程中，图纸是工程施工的依据。在钢结构工业厂房的设计期间，要组织施工单位专业技术人员对图纸进行会审,检查施工图纸中的“错、漏、碰、缺”,力争把问题解决在施工之前,减少因图纸问题对工程质量、进度的影响。钢结构工程要针对制作阶段和安装阶段分别编制施工组织设计,其中制作工艺内容应包括制作阶段各工序、各分项的质量标准、技术要求,以及为保证产品质量而制订的各项具体措施。

　　二、地基设计

　　1.施工前准备：(一)施工前应验槽，将积水、淤泥清除干净，待干燥后再铺灰土。(二)灰土施工时，应适当控制其含水量，以用手紧握土料成团，两指轻捏能碎为宜，如土料水分过多或不足时可以晾干或洒水润湿。灰土应拌和均匀、颜色一致，拌好后应及时铺好夯实。铺土应分层进行。厚度由槽(坑)壁预设标钎控制。(三)每层灰土的夯打遍数，应根据设计要求的干密度在现场试验确定。(四)灰土分段施工时，不得在墙角、柱墩及承重宙间墙下接缝，上下相邻两层灰土的接缝间距不得小于0.5m，接缝处的灰土应充分夯实。当灰土垫层地基高度不同时，应做成阶梯形，每阶宽度不少于0.5m。(五)在地下水位以下的基槽、坑内施工时，应采取排水措施，使在无水状态下施工。入槽的灰土，不得隔日夯打。夯实后的灰土3日内不得受水浸泡。(六)灰土打完后，应及时进行基础施工，并及时回填土，否则要做临时巡盖，防止日晒雨淋。刚打完毕或尚未夯实的灰土，如遭受雨淋浸泡，则应将积水及松软灰土除去并补填夯实，受浸湿的灰土，应在晾干后再使用。

　　2. 工业厂房地基的处理，在施工过程中如发现地基土质过硬或过软不符合设计要求，或发现空洞、暗沟等存在，应本着使建筑物各部位沉降尽量趋于一致，以减小地基不均匀沉降的原则进行地基处理。我们以砖井或土井的处理为例说明。砖井在沟槽中间，井内填土已较密实，则应将井的砖圈拆除至沟槽底以下1m(或更多)，在此拆除范围内用2：8或3：7灰土分层夯实至沟槽底：如井的直径大于1.5m时，则应适当考虑加强上部结构的强度，如在墙内配筋或做地基梁跨越砖井。若井在基础的转角处，除采用上述拆除回填办法处理外，还应对基础加强处理，(一) 当井位于房屋转角处，而基础压在井上部分，并且在井上部分所损失的承压面积，可由其余基槽承担而不引起过多的沉降时，则可采用从基础中挑梁的办法解决。(二)当井位于墙的转角处，而基础压在井上的面积较大，且采用挑梁办法较困难或不经济时，则可将基础沿墙长方向向外延长出去，使延长部分落在老土上。落在老土上的基础总面积，应等于井圈范围内原有基础的面积(即A1+A2=A)，然后在基础墙内再采用配筋或钢筋混凝土梁来加强。 如井已回填但不密实，甚至还是软土时，可用大块石将下面软土挤紧，再选用上述办法回填处理。若井内不能夯填密实时，则可在井的砖圈上加钢筋混凝土盖封口，上部再回填处理。

　　三、 屋面设计

　　屋架结构体系有无檩和有檩两种方案。有檩体系特点为构件重量轻、用料省、运输安装较轻便但其屋盖构件数量较多、构造较为复杂、屋盖的横向整体刚度较差。

　　1.屋架形式的确定，屋架形式的选择与屋面坡度、天窗形式、与柱子的连接方式、经济指标以及运输和施工等因素有关。

　　2. 檩条形式的确定 檩条宜优先采用实腹构件，檩距及跨度较大时也可以采用空腹式或格构式构件。檩条一般设计成单跨简支构件，实腹式檩条也可以设计成连续构件。

　　3.结构方案的设计要点和计算方法 ，(一) 支撑的布置 支撑的布置必须根据厂房的柱网布置、厂房的跨度和高度、屋面材料、屋盖结构形式、屋架间距、吊车起重量及其工作制、有无悬挂起重运输设备或其它振动设备、地震设防烈度等具体情况综合考虑。(二)屋架纵向支撑屋架纵向支撑应设在传递排架横梁支座反力的平面内，与横向支撑组成封闭型的支撑框架，以增强厂房骨架的空间刚度。(三)屋架垂直支撑及系杆 由于本工程在屋架端部设有托架，可兼作垂直支撑。根据屋架垂直支撑布置原则，例如，若屋架跨度小于30米，仅需在跨度中央设置一道垂直支撑。为保证温度区段内所有屋架受压弦杆在安装和使用阶段的稳定或减少受拉弦杆的长细比，应在厂房两端屋架横向支撑桁架节点间沿纵向设置通长的水平系杆。(四)支撑杆件的设计，支撑杆件一般按长细比选择截面，若压杆的容许长细比为200，有重级工作制吊车的厂房拉杆的容许长细比为350，其余情况拉杆的容许长细比为400。交叉斜杆和柔性系杆按拉杆考虑，非交叉斜杆和横杆以及刚性系杆按压杆考虑。当支撑桁架跨度较大、风载较大或承受地震力以及做弹性支承时，尚应计算其内力。(五)檩条的设计，檩条一般垂直于屋顶坡面放置，此时，檩条承受双向弯曲其竖向荷载的坡向分力，在计算檩条时应完全计入。

　　四、对钢结构工业厂房抗震性设计的重点

　　在总体布置方面要求厂房结构的质量和刚度均匀分布,使厂房受力均匀,变形协调,尽量避免因结构刚度不均匀对抗震造成不利影响，厂房横向结构宜采用刚架或者使屋架与柱有一定固结的框架,以便充分利用钢结构的受力性能并减少横向结构变形;其次，钢结构厂房的破坏一般情况不是由于杆件强度不足而常常因为杆件失稳而造成,所以合理布置支撑系统,保证厂房结构整体稳定性,对钢结构厂房尤为重要;最后，在地震作用下,存在着低周疲劳作用,设计时应注意其对厂房的影响。对结构连接点的设计,应保证节点的破坏不先于结构构件的全截面屈服,应使结构构件能进入塑性工作,充分吸收地震能量发挥其抗震能力。

　　五、结束语

　　我国的工业建设得到了极大的发展，众多工厂不断竣工。每一间工业厂房都是由许多分部分项工程(如土石方工程、砌体工程、地基基础与桩基础土建工程、钢筋混凝土工程、结构安装工程、屋面工程、装饰工程等)组成，每个分部分项工程的特点、规模和实际情况各不相同，都可以应用不同的施工技术和施工机具来完成。钢结构工厂的完善是一个很漫长而艰巨的任务，同时也是一个研究的新趋势，具有很大的社会意义。

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