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[摘 要]随着我国社会主义经济的迅猛发展以及工艺技术的不断进步，对建筑形式也提出了越来越高的要求。钢结构厂房的产生是现代化发展的需要，其在建筑行业中具有较高的使用度，广泛应用于世界各地。本文简要叙述了钢结构厂房的优势以及在设计过程中的主要特点，阐述了在设计钢结构厂房中的重要内容，说明了钢结构厂房的设计应与实际施工相结合，才能有效减少施工的难度，实现最终预设的效果。
中图分类号：TU392.5 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）17-0191-01
1、工业轻型钢结构厂房的特点
钢结构一般分為普通钢结构和轻钢结构，它们之间并无明显的界限。其计算规则都是一样的。所谓轻钢结构，一般是结构荷载较小，结构杆件也较小，构件壁厚较薄的一类结构，一般采用门式钢架、屋架和网架为主要承重结构。正因为轻钢结构上作用的荷载较小，所以，使得结构效应产生的内力一般较小，这就使得结构的强度往往不成问题，而由于构件断面较小，截面惯性距较小，使得结构的刚度也随着减小，结构的整体和局部稳定成为在设计中必须引起重视的主要问题。这就是轻钢结构自己的特点。了解了这个特点，我们就可以采取相应的措施，比如可以采用增加支撑和拉条，以满足杆件的长细比要求，增设加劲肋以满足构件的局部稳定等。
2、单层轻钢厂房的结构选型与结构布置
钢结构设计的整个过程中都应该被强调的是“概念设计”，它在结构选型及布置阶段尤其重要。对一些难以作出精确理性分析或規范未规定的问题，可依据从整体结构体系与分体系之间的力学关系、破坏机理和工程经验所获得的设计思想，从全局的角度来确定控制结构的布置及细部措施。运用概念设计可以在早期迅速、有效地进行构思、比较与选择。所得结构方案往往概念清晰、定性正确，并可避免结构分析阶段不必要的繁琐运算。同时，它也是判断计算机内力分析输出数据可靠与否的主要依据。由于大型厂房专业多、配合多、工艺复杂等特殊性，为了满足工艺专业的功能需要，经常需要构思出一些非常规的结构类型，这就需要一定工程经验的积累及对“概念设计”具备一定深度理解的工程人员，发挥主观能动性，设计出经济、实用的工程。
钢结构厂房中应用较多的是框架、桁架结构型式。
结构选型时，应考虑它们不同的特点，在工业厂房中，当有较大悬挂荷载或移动荷载，就可考虑放弃门式刚架而采用网架。基本雪压大的地区，屋面曲线应有利于积雪滑落，降雨量大的地区类似考虑。建筑允许时，在框架中布置支撑会比纯框架有更好的经济性。结构的布置要根据体系特征，荷载分布情况及性质等综合考虑。一般的说要刚度均匀，力学模型清晰，尽可能限制大荷载或移动荷载的影响范围，使其以最直接的线路传递到基础，柱间抗侧支撑的分布应均匀，其形心要尽量靠近侧向力的作用线。
框架结构的楼层平面次梁的布置，有时可以调整其荷载传递方向以满足不同的要求。通常为了减小截面沿短向布置次梁，但是这会使主梁截面加大，减少了楼层净高，顶层边柱也有时会超限，此时把次梁支撑在较短的主梁上可以牺牲次梁保住主梁和柱子
3、单层轻钢结构厂房设计时的问题探讨
3.1 支撑系统的设计
为了保证单层轻钢结构厂房整体结构的稳定性以及满足各类机械设备的使用求，应根据单层轻厂房结构跨度、振动和吊车等设备来布置科学合理的支撑系统，单层轻钢结构厂房的支撑系统一般分为两类：柱间支撑和屋盖支撑。
柱间支撑系统应设置在单层轻厂房的每一个温度区段内，而且要和屋盖水平支撑协调。单层轻厂房的纵向结构变形主要由下柱支撑的位置决定，而且对温度应力也有一定影响，所以下柱支撑一般设置在温度区段中部，这样单层轻厂房的纵向设备如吊车梁会随着温度的变化向两端伸缩。如果温度区段大于150m，要在温度区段内设置两道柱支撑，位置要在区段中间的1/3范围，间距要小于70m，以保证单层轻厂房的纵向刚度；如果小于150m，设置一道柱支撑就可以。
屋盖支撑系统一般由横向、纵向、垂直三类支撑和系杆组成，单层轻钢厂房的结构、柱网布置、振动吊车等设备是屋盖支撑布置的决定性因素。屋盖结构分为有檩和无檩两种结构体系，但都需要设置垂直支撑。由于受制于施工条件以及安装需要等，无论是有檩体系还是无檩体系的屋盖，都必须要在屋架和天窗上弦设置横向支撑。
3.2 伸缩缝的设计
众所周知，钢铁热胀冷缩的性质十分明显，如果在设计单层轻钢结构时没有考虑好温度伸缩缝的设计，那可能会因为温度的变化导致厂房变形。单层轻钢结构产生温度应力的因素有很多，例如：吊车轨顶的标高、柱子的刚度以及温差等等。如果单层轻钢厂房的平面尺度较大，通常在厂房的纵向或者横向设置温度伸缩缝，将大面积厂房分成若干个温度区段。温度伸缩缝具体位置的设置可按照钢结构设计规范。对于横向伸缩缝，可在连接处采用槽钢夹板滑动或椭圆孔滑动方式；对于纵向伸缩缝，通常在屋架处设置滚动支座。
3.3 单层轻钢结构的防腐蚀设
如果单层轻钢结构的表面没有经过特殊处理，长期暴露在空气中就会被腐蚀。如果厂房所处的环境湿度较大或者存在有腐蚀性物质，那厂房的腐蚀程度和速度将会更加明显。腐蚀会大大降低钢结构的强度和缩短厂房的使用寿命，所以必须对这一问题给予高度重视。在考虑腐蚀问题时，要综合环境条件以及腐蚀物质的性质，既要确保车间内部布置的科学合理，也要保证厂房结构的安全可靠。通常情况下，我们采取涂刷防锈漆的方法来应对腐蚀问题，单层轻钢构件的使用条件决定着涂层的厚度以及层数。一般在室内工作的钢构件（无其他腐蚀性物质），涂层总厚度达到100mm就可以，两道底漆和面漆；在室外工作的钢构件（无其他腐蚀性物质），涂层总厚度需要达到180mm，有些情况甚至超过200mm。在地面之下的钢柱柱脚，要用不低于C20强度等级的混凝土包裹，厚度要大于50mm；在有腐蚀性物质环境中工作的钢构件，受力焊缝厚度以及型钢的厚度要大于8mm。
3.4 单层轻钢厂房的抗震设计
单层轻钢结构厂房的抗震性能还是很好的，但是很多钢厂房由于设计的不合理，并没有发挥它应有的性能，导致结构破坏严重。在对钢厂房进行抗震设计时，应注意以下几个问题：1.厂房的总体结构及质量的布置要均匀，使支撑装置受力均匀、变形协调，因为导致厂房破坏的原因一般是由于支撑系统失稳造成的，而非强度不够，所以应避免因为分布不均问题对抗震性能造成影响；2.单层轻钢结构厂房的低周疲劳作用在地震情况下还是比较明显的，在设计连接点时，要保证节点破坏在构件全截面屈服之后，当构件进入塑性工作状态时，才能充分发挥抗震性能；3.当厂房的围墙小于9度时，墙板适合采用钢筋混凝土以及压型钢板、石棉瓦等轻型复合板材，砖墙不适合采用；当厂房的围墙大于9度时，应一律使用轻型墙板。
3.5 单层轻钢厂房的防火和防水设计
当温度大于100℃时，钢材的抗拉强度会随着温度的增高而降低，塑性则会增大；当温度达到250℃时，钢材会出现蓝脆现象，即：塑性降低而抗拉强度增高；当温度达到500℃时，钢结构会因为钢材强度不足而垮落。
参考文献
[1] 张浩.门式刚架设计的几个问题[J].安徽工程科技学院学报，2005.
[2] CECS102：2002门式刚架轻型房屋钢结构技术规程[M].北京：中国计划出版社，2003.
作者简介
丁海燕，身份证号：321088197604150027。
史阳，身份证号：321027198706026918。
朱磊，身份证号：32108819880912795X。
中图分类号：TU392.5 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）17-0191-01
1、工业轻型钢结构厂房的特点
钢结构一般分為普通钢结构和轻钢结构，它们之间并无明显的界限。其计算规则都是一样的。所谓轻钢结构，一般是结构荷载较小，结构杆件也较小，构件壁厚较薄的一类结构，一般采用门式钢架、屋架和网架为主要承重结构。正因为轻钢结构上作用的荷载较小，所以，使得结构效应产生的内力一般较小，这就使得结构的强度往往不成问题，而由于构件断面较小，截面惯性距较小，使得结构的刚度也随着减小，结构的整体和局部稳定成为在设计中必须引起重视的主要问题。这就是轻钢结构自己的特点。了解了这个特点，我们就可以采取相应的措施，比如可以采用增加支撑和拉条，以满足杆件的长细比要求，增设加劲肋以满足构件的局部稳定等。
2、单层轻钢厂房的结构选型与结构布置
钢结构设计的整个过程中都应该被强调的是“概念设计”，它在结构选型及布置阶段尤其重要。对一些难以作出精确理性分析或規范未规定的问题，可依据从整体结构体系与分体系之间的力学关系、破坏机理和工程经验所获得的设计思想，从全局的角度来确定控制结构的布置及细部措施。运用概念设计可以在早期迅速、有效地进行构思、比较与选择。所得结构方案往往概念清晰、定性正确，并可避免结构分析阶段不必要的繁琐运算。同时，它也是判断计算机内力分析输出数据可靠与否的主要依据。由于大型厂房专业多、配合多、工艺复杂等特殊性，为了满足工艺专业的功能需要，经常需要构思出一些非常规的结构类型，这就需要一定工程经验的积累及对“概念设计”具备一定深度理解的工程人员，发挥主观能动性，设计出经济、实用的工程。
钢结构厂房中应用较多的是框架、桁架结构型式。
结构选型时，应考虑它们不同的特点，在工业厂房中，当有较大悬挂荷载或移动荷载，就可考虑放弃门式刚架而采用网架。基本雪压大的地区，屋面曲线应有利于积雪滑落，降雨量大的地区类似考虑。建筑允许时，在框架中布置支撑会比纯框架有更好的经济性。结构的布置要根据体系特征，荷载分布情况及性质等综合考虑。一般的说要刚度均匀，力学模型清晰，尽可能限制大荷载或移动荷载的影响范围，使其以最直接的线路传递到基础，柱间抗侧支撑的分布应均匀，其形心要尽量靠近侧向力的作用线。
框架结构的楼层平面次梁的布置，有时可以调整其荷载传递方向以满足不同的要求。通常为了减小截面沿短向布置次梁，但是这会使主梁截面加大，减少了楼层净高，顶层边柱也有时会超限，此时把次梁支撑在较短的主梁上可以牺牲次梁保住主梁和柱子
3、单层轻钢结构厂房设计时的问题探讨
3.1 支撑系统的设计
为了保证单层轻钢结构厂房整体结构的稳定性以及满足各类机械设备的使用求，应根据单层轻厂房结构跨度、振动和吊车等设备来布置科学合理的支撑系统，单层轻钢结构厂房的支撑系统一般分为两类：柱间支撑和屋盖支撑。
柱间支撑系统应设置在单层轻厂房的每一个温度区段内，而且要和屋盖水平支撑协调。单层轻厂房的纵向结构变形主要由下柱支撑的位置决定，而且对温度应力也有一定影响，所以下柱支撑一般设置在温度区段中部，这样单层轻厂房的纵向设备如吊车梁会随着温度的变化向两端伸缩。如果温度区段大于150m，要在温度区段内设置两道柱支撑，位置要在区段中间的1/3范围，间距要小于70m，以保证单层轻厂房的纵向刚度；如果小于150m，设置一道柱支撑就可以。
屋盖支撑系统一般由横向、纵向、垂直三类支撑和系杆组成，单层轻钢厂房的结构、柱网布置、振动吊车等设备是屋盖支撑布置的决定性因素。屋盖结构分为有檩和无檩两种结构体系，但都需要设置垂直支撑。由于受制于施工条件以及安装需要等，无论是有檩体系还是无檩体系的屋盖，都必须要在屋架和天窗上弦设置横向支撑。
3.2 伸缩缝的设计
众所周知，钢铁热胀冷缩的性质十分明显，如果在设计单层轻钢结构时没有考虑好温度伸缩缝的设计，那可能会因为温度的变化导致厂房变形。单层轻钢结构产生温度应力的因素有很多，例如：吊车轨顶的标高、柱子的刚度以及温差等等。如果单层轻钢厂房的平面尺度较大，通常在厂房的纵向或者横向设置温度伸缩缝，将大面积厂房分成若干个温度区段。温度伸缩缝具体位置的设置可按照钢结构设计规范。对于横向伸缩缝，可在连接处采用槽钢夹板滑动或椭圆孔滑动方式；对于纵向伸缩缝，通常在屋架处设置滚动支座。
3.3 单层轻钢结构的防腐蚀设
如果单层轻钢结构的表面没有经过特殊处理，长期暴露在空气中就会被腐蚀。如果厂房所处的环境湿度较大或者存在有腐蚀性物质，那厂房的腐蚀程度和速度将会更加明显。腐蚀会大大降低钢结构的强度和缩短厂房的使用寿命，所以必须对这一问题给予高度重视。在考虑腐蚀问题时，要综合环境条件以及腐蚀物质的性质，既要确保车间内部布置的科学合理，也要保证厂房结构的安全可靠。通常情况下，我们采取涂刷防锈漆的方法来应对腐蚀问题，单层轻钢构件的使用条件决定着涂层的厚度以及层数。一般在室内工作的钢构件（无其他腐蚀性物质），涂层总厚度达到100mm就可以，两道底漆和面漆；在室外工作的钢构件（无其他腐蚀性物质），涂层总厚度需要达到180mm，有些情况甚至超过200mm。在地面之下的钢柱柱脚，要用不低于C20强度等级的混凝土包裹，厚度要大于50mm；在有腐蚀性物质环境中工作的钢构件，受力焊缝厚度以及型钢的厚度要大于8mm。
3.4 单层轻钢厂房的抗震设计
单层轻钢结构厂房的抗震性能还是很好的，但是很多钢厂房由于设计的不合理，并没有发挥它应有的性能，导致结构破坏严重。在对钢厂房进行抗震设计时，应注意以下几个问题：1.厂房的总体结构及质量的布置要均匀，使支撑装置受力均匀、变形协调，因为导致厂房破坏的原因一般是由于支撑系统失稳造成的，而非强度不够，所以应避免因为分布不均问题对抗震性能造成影响；2.单层轻钢结构厂房的低周疲劳作用在地震情况下还是比较明显的，在设计连接点时，要保证节点破坏在构件全截面屈服之后，当构件进入塑性工作状态时，才能充分发挥抗震性能；3.当厂房的围墙小于9度时，墙板适合采用钢筋混凝土以及压型钢板、石棉瓦等轻型复合板材，砖墙不适合采用；当厂房的围墙大于9度时，应一律使用轻型墙板。
3.5 单层轻钢厂房的防火和防水设计
当温度大于100℃时，钢材的抗拉强度会随着温度的增高而降低，塑性则会增大；当温度达到250℃时，钢材会出现蓝脆现象，即：塑性降低而抗拉强度增高；当温度达到500℃时，钢结构会因为钢材强度不足而垮落。
参考文献
[1] 张浩.门式刚架设计的几个问题[J].安徽工程科技学院学报，2005.
[2] CECS102：2002门式刚架轻型房屋钢结构技术规程[M].北京：中国计划出版社，2003.
作者简介
丁海燕，身份证号：321088197604150027。
史阳，身份证号：321027198706026918。
朱磊，身份证号：32108819880912795X。