时间：2022-08-21 04:42:16
关键词：钢结构厂房；设计注意事项；优化策略
中图分类号： TU391 文献标识码： A
随着科技的进步和社会的发展，钢材在建筑中派上了用场，也有了很大的发展，钢材本身具有较高的承载力，抗震的效果也很好，并且有较高的施工率。所以，现在的很多厂房都用钢结构代替了混凝土和瓦转。钢材因为重量小，所以施工的速度很快，也在很多民用的建筑中得到了应用。但是钢材也有一定的缺陷，本文就来根据钢材的缺陷来论述钢结构厂房设计的注意事项和优化策略。
一、钢结构厂房设计的注意事项
（一）防火和隔热问题
钢材感受的温度最高为400摄氏度，当高于这个温度的时候，钢材的硬度就会下降，在温度达到150摄氏度的时候，就要进行相应的防火和隔热措施，用来加强钢结构的导热性，避免钢结构因为高温而遭到破坏[2]。或者，可以在钢结构的周围浇筑一层混凝土以导出热量。如果要保温，就采用涂抹防火涂料进行保温，保温层的厚度根据当地不同的气候来决定。在防火隔热和保温问题解决中，也要考虑舒适度和工业实用性。
（二）温度伸缩缝问题
钢结构的形状会因为温度的变化而发生变化，这会影响厂房产生很大的温度力，所以，在钢结构厂房设计的时候，要注意避免温度力过大的问题，如果钢结构厂房面积很大，可以把厂房分几个温度区，在厂房内部设计温度缝，纵向横向都可以，钢结构来决定温度区的长短。
（三）防锈问题
钢结构的表面没有保护膜，暴露在空气中，时间一久就会出现锈蚀，如果钢结构的厂房所处的环境非常潮湿，那么发生锈蚀的可能性更大，速度更快，锈蚀不但可以让构件的厚度减小，还会在表面形成锈坑，导致钢结构构件过早的损坏，所以一定要注意这个问题。一般会在钢结构的表面涂抹防锈漆来保护钢结构不被锈蚀，涂抹的厚度和量同样要按当地不同的环境气候来决定。通常室内钢结构规定的厚度为110mm，涂抹两面。露天的钢结构规定厚度为160mm-200mm之间，钢柱脚在地下部分，必须采用强度大于C20的混凝土包裹，厚度为60mm[3]。
（四）抗震设计问题
抗震设计是非常重要的环节，在设计的时候，要注意三个方面。
1、稳定作用不足。钢结构厂房被破坏，一般是因为稳定作用造成的，所以必须合理的配置支撑系统，巩固厂房的稳定性。
2、刚度和质量分布均匀。在厂房设计中，要保障厂房刚度和质量分布均匀，避免因为结构的刚度不够而造成的影响。
3、结构连接点。要保证厂房不受地震的影响，在设计结构连接点的时候要保证连接点的破坏晚于构件的截面。这样能够更好的吸收地震能量。
（五）屋盖支撑问题
屋盖支撑的系统是由纵向支撑，横向支撑和垂直支撑构成的。在设计屋盖的时候，要考虑到厂房的高度，跨度和结构等因素。一般的屋盖支撑都是以垂直支撑为主的。因为施工条件的影响，所以不论是什么样的屋顶都要在天窗上弦和屋架上弦设计横向支撑。
（六）屋面设计问题
对于屋面的设计，要注意放水的问题。屋面放水的设计中坡度设计是根据实际情况来定的，容易积水就把坡度调大一些。使用彩钢板内板、保温层、隔气板和防水层构成的复合型屋面，也可以在双层那个彩色压型钢板下加保温棉，增加屋面的刚性。
（七）钢结构厂房力面的设计
钢结构厂房建筑有色彩、线条、变化和规模四个特点，在设计的时候要把握好这四个特点，设计厂房力面的时候，根据工艺技术确定怎么什么设置，做到立面简洁。彩色压型钢板颜色很丰富，体积也很轻巧，在设计的时候，不但要表现出厂房的恢弘大气，还要注重立面的效果。用彩色压型钢板的效果很好，线条能够突出建筑的特点，体现出了现代气息，也体现了设计者独特的设计理念。
二、钢结构厂房设计的优化对策
钢结构厂房具有明显的优点，同样的也有明显的缺点存在。钢结构厂房的设计者，要对钢结构建筑的建设和发展非常重视，跟随我国钢结构材料产量的增加，钢结构厂房的数量也越来越多，用途也越来越广。所以，对于钢结构厂房的设计，我们要根据几个方面论述其优化对策。
（一）促进钢结构厂房设计的统一标准建立
在钢结构厂房的建设过程中，设计内容和施工内容往往差异很大。使得，工程最后造成误差，这对厂房的质量有很大的影响，使厂房容易受到火灾，雷电等自然灾害的影响。所以，在厂房设计中，设计者要注重统一标准的建立，这有利于减少设计失误而造成的影响，对钢结构厂房结构的优化起到了作用。
（二）减少厂房设计的复杂程度
钢结构厂房的实用要求很高，在设计的过程中也有很多技术性问题，所以设计者要注重减少钢结构厂房设计的复杂程度，进行缜密合理的计算，让厂房设计更加的严谨。设计结果的简明可以加快厂房的施工建设，也可以避免出错。
（三）对钢结构厂房设计的优化
在钢结构厂房结构设计之前，设计者应该对钢结构标准的结构有一个明确的认识，并在这个基础上进行优化。钢结构厂房的优化要重点注意防火防雷这两个方面，然后还要兼顾优化厂房的耐久性、防水性、防腐性、保温性、隔热性等等方面，进行小细节优化，从而提高钢结构厂房设计水平。
（四）对抗震设计的优化
厂房结构的质量和刚度分布均匀，是厂房抗震能力的保障。所以，要避免因为结构刚度的不均匀而受到地震的破坏。厂房横向节后可以采用钢架使屋架和柱子之间产生固定的作用。
（五）对厂房耐热性的优化
钢结构厂房的防火能力很差，钢结构受热后就容易产生抗拉强度降低，硬度不够的现象。钢材受热100摄氏度，钢材的抗拉强度降低，塑性增大，而当钢材受热150摄氏度的时候，钢材的抗拉强度回升，但是塑性会降低。受热超过250摄氏度，钢材就出现徐变现象。所以，厂房的耐热性的优化非常重要，尤其要提高钢结构的耐热性，认真的涂抹耐热涂料。
结语：
随着我国技术的不断进步，钢结构的材料产量越来越大，也广泛运用到了人们的生活中。钢结构有着很多的好处，但同时也存在着一些问题，所以我们就要通过一些设计技巧和优化设计来解决这些问题，让钢结构材料得到更好的应用。通过本文的论述，在钢结构厂房的设计中，要从源头抓起，不仅要选用质量好的钢材料，规范的操作，合理的设计也是重要的步骤。要想建成一个耐用合格的钢结构工厂，除了要严格按照设计要求施工外，还要仔细规范的施工，不仅能保证施工人员的安全，也使钢结构厂房建成后更加安全可靠，从而提高效益。
参考文献：
本文探讨了目前钢结构抗震设计中存在的两个主要问题：其一是钢结构地震作用，由于多层和高层钢结构房屋被列入“建筑抗震设计规范”（GB9001－2001）中。没有考虑钢结构塑性好和弹性阶段阻尼比较小的特性，使得钢结构地震作用较大，偏高用钢量；其二是钢结构承载力抗震调整系数对梁和焊缝的规定与母材强度低于焊缝强度的实际而不符，本文对现在抗震规范作用的相关要求、“抗震动态与建筑工程理论设计原则”和UBC关于美国规范的地震波动作用进行了比较和分析，按照钢结构的承受能力将体系化分为四大类，在上述理论将体系调整系数引入，对结构的抗震作用，提出恰当意见，对梁柱刚性连接体系，从抗震设计角度分析，对设防烈度区分别建议了适合采用的连接形式，并给出了小震和大震下的设计验算公式。
关键词：
钢结构；地震作用；梁柱刚性连接；门式刚架抗震设计
我国每年有超万亿吨之多的钢产量，加快我国的钢产业政策由长久采取的“节约钢材”变为“合理用钢”、“鼓励用钢”，所以钢结构的用量有良好的前景。我国为地震区的城市有很多，因此应该按照规范进行抗震分析和设计。
1钢结构抗震分析
1．1钢结构跃层加层动力分析概述古今中外，地震灾害造成的损失是难以估量的，在地震灾害中，我们付出的代价是惨重的，与此同时也取得了大量而宝贵的经验和知识。通过对震后的调查和研究表明，造成震害的主要原因之一是建筑立面与平面不规则。竖向抗侧力构件不连续是跃层加层房屋加固和改造形式的特点，从竖向看，抗侧力较小，在加层标高处，刚度易形成突变，因此从建筑立面规则性方面思考，此结构根本对抗震设计无用。所以为了避免抗震造成的不利影响，应采用有良好抗震性能的钢结构，能在一定程度上弥补跃层加层技术布置的不合理。钢材是匀质材料且各项同性，有延性好、质量轻、强度高的特点，为达到建筑抗震的要求，钢结构是使用的材料之一。当地震作用时，钢结构框架由于钢材强度高和均匀的材质，因而结构的稳定性和可靠性较大；钢结构房屋的自重轻，因为钢材的强度大和质量轻，从而地震波动作用对结构的作用会减小；因为钢结构延性性能较好，所以钢结构具的变形能力很大，房屋在很大的变形下也不会倒塌，从而结构的抗震安全性得以保证。
1．2抗震性能的特点良好的抗震性能是钢结构的特点，概括起来主要包括以下方面：（1）钢材材质均匀，受力性能各项同性，有韧性好、强度高、质量轻等优点，在震波的受力作用下，由于钢材的材质均匀，整体受力，质量轻，强度可靠，因而钢结构的房屋可靠性和稳定性大；（2）由于刚架结构自重轻和整体性好，较能承受地震的波动，使地震作用变小；（3）因为采用压型钢板，使墙面和屋面具有很好的蒙皮作用，使地震作用减少；（4）钢结构形式建筑的房屋，较低矮，亦使房屋能够承受地震波动；（5）采用端板半刚性连接梁一梁和梁一柱的刚架，当地震作用，外力很大，超过设计荷载时，弹塑性变形增大，弯矩增大，降低了受弯承载力，变形增大，具有良好的延性。
1．3结构地震反应理论分析方法从古至今，地震很难预测，预防措施是减少地震灾害最主要的方法，临时性的地震预报可减少经济的损失和人员的伤亡，但这是不可能的。结构抗震最好的预防措施是采取可行有效的设计方法，使结构抗震能力提高，避免结构的大裂缝和倒塌，避免经济损失和人员伤亡。随着科技进步、经济的发展、人们抗震理念的深入，建筑的抗震设计随着抗震理论的加深而成熟，抗震设计的科学领域已经形成且庞大。目前正在发展中的概率弹塑性理论和静力理论、反应谱理论、直接动力分析理论是结构抗震设计理论发展经历的4个阶段。结构地震反应分析方法的理论基础是根据结构抗震设计理论而定的，时程分析法、振型分解反应谱法和底部剪力法是地震作用分析方法的三个基本方法。
2钢结构抗震设计
2．1梁柱刚性连接抗震设计钢结构梁柱刚性连接脆性断裂是造成日本阪神地震和美国北岭地震人员伤亡和经济损失的直接原因。此后许多专家做了大量的实验，根据实验结论，提出了防止断裂的方法和预防措施，可以降低构件脆性，提高构件延性，防止节点处脆性破坏的发生，现行规范没有纳入这些成果。目前我国常用钢结构连接形式是栓焊混合连接梁柱刚性连接，它具有节省钢材、构造简单、节约工期等优点。但这种形式的节点不用于美国北岭，严重的脆性断裂是这次地震中房屋倒塌的主要原因，为此经专家分析发现，有效地提高节点塑性转动能力的方式就是在抗剪板和梁腹板之间补焊，为了避免现场焊接的梁柱连接缺陷也可以采用梁一梁拼接型式。
2．2门式刚架抗震设计门式刚架与传统的单层房屋有差距，因为自重相对较轻，采用轻型墙面和屋面。因此《抗规》规定，普通钢厂房的抗震规定对单层轻型的钢厂房不适用。《门规》对此做了如下规定：（1）从设计方面出发，单层轻型门式房屋钢结构的质量较轻，对7度以下抗震烈度设防地区，抗震验算不用进行，当抗震设防烈度大于s度时，结构的纵向和横向框架应该进行相关的抗震验算和分析以便于居住。（2）当由地震控制设计由效应组合作用时，在构造上，采取相应的抗震措施来针对轻型钢结构的特点。比如，按屈服强度的1．2倍来设计支撑连接处的承载力；宜加腋来提高斜梁下翼缘和刚架柱连接点处的承载力，应减小该处翼缘受压区域内的宽厚比；适当的用强度高的螺栓对构件进行加固和连接；把抗剪键设置造柱脚底板，要增强高锚栓的抗剪力和抗拔力应采取必要措施；适当的提高抗拔承载力和抗剪承载力和抗扭矩承载力。（3）低矮是单层轻型门式刚架钢结构房屋的特点（一般不超过18m，高度小于40m），且质量集中在上部，主要的受力形式是剪切受力，近似于单质点体系的结构，符合《抗规》第5．1．2条规定，进行抗震计算分析的方法可用底部剪力法；根据《抗规》第9．2．5条，结构阻尼比取0．045－0．050。应按照附录H．2和《抗规》9．2节来进行抗震设计单层及多层钢结构工业厂房（单层轻型钢结构厂房除外）。
3结语
在对美国UBC规范的地震作用、“建筑工程抗震性态设计通则”和现行抗震规范比较分析的基础上，从抗震设计原则出发，针对刚性连接的梁柱，对于结构，我国采用“小震不坏，中震可修，大震不倒”的设计理念，按大震验算和小震设计的方法来落实到设计规范上。线弹性和塑性是结构的特点，振型耦合的叠加原理可以来反应地震波动。结构的基础与土层之间无直接相互作用，所以全部支座处的地震波动相同，最大的地震反应是结构的最不利地震反应。
参考文献
［1］渡边邦夫．钢结构设计与施工．北京：中国建筑工业出版社，2006．
［2］王国周，瞿履谦．钢结构—原理与设计—．北京：清华大学出版社，2005．
关键词：钢结构厂房，结构设计。
Abstract: in recent years, China's engineering design technology has achieved remarkable results, had the very big enhancement. Among the steel structure workshop design is made a major breakthrough, better and better. As the steel structure of the stable performance is good, construction is convenient, the advantage of high compressive strength, more and more get the trust of enterprises and companies, is widely used. This is mainly discusses complex steel structure plant structure design, the design of some of the general requirements and problems of simple analysis and discussion. So as to provide the relevant personnel material.
Keywords: steel structure workshop, the structure design.
中图分类号： TU2 文献标识码： A 文章编号：
1.钢结构厂房的结构
钢结构的厂房一般有屋顶结构、支撑柱、吊车梁以及各种支撑结构和墙架结构组成，大体可分为五个部分屋顶结构、横向框架、吊车梁和制动梁、墙架、支撑体系。结构设计的一般经历（1）结构方案的布置；（2）结构载荷的计算；（3）钢结构的内力分析；（4）构件的设计；（5）施工图的形成。
1.1 结构形式
门式刚架、排架、刚接框架是钢结构厂房的主要结构形式主。门式刚架通常适用于跨度9 ～ 36m、柱距6m、柱高4.5 ～ 12m、设有吊车起重量较小的单层工业房屋或公共建筑，设置桥式吊车时，宜为起重量不大于20t 的中、轻级工作制吊车;设置悬挂吊车时，起重量不宜大于3t; 对厂房较高( H ＞ 18m) 时单跨( 多跨) ，吊车起重量较大( Q ＞50t) 硬钩吊车的重型厂房，为保证厂房横向刚度要求，宜采用刚接框架形式; 其他的结构可采用排架结构形式。排架柱在基础处通常做成固定端，柱顶与屋架或横梁的连接可以做成铰接，也可以做成刚接。柱的上下两端均为刚接的排架，可以增加刚度和节约钢材。通常在采用重型屋盖的刚接排架中，为了减少柱上端的弯矩，可以在屋盖结构安装完毕后再将柱顶刚接，以减少由屋盖静荷载所产生的柱顶固定端弯矩。
1.2 柱间支撑的布置
柱间支撑的布置: 有吊车时，应在厂房单元中部设置上、下柱间支撑，并应在厂房单元两端增设上段柱柱间支撑; 抗震设防烈度为7 度时结构单元长度大于120m，8、9 度时结构单元长度大于90m，宜在单元中部1 /3 区段内设置上、下段柱间支撑。根据工程的特点，柱间支撑选择在厂房单元两端设上段柱柱间支撑，在厂房单元中部设置上、下柱间支撑。
1.3 刚接柱脚形式的确定
钢结构柱脚按结构内力划分，可分为铰接柱脚和刚性固定柱脚两大类。铰接柱脚仅传递竖向荷载和水平荷载。刚性固定柱脚，除了传递竖向荷载和水平荷载外，还要传递弯矩，计算和构造较复杂。刚性固定柱脚按其构造形式可分为三种形式: 露出式柱脚，埋入式或插入式柱脚，以及外包式柱脚。
2.钢柱钢材的用及要求
钢架结构中的一重要角色就是钢材，它对厂房的稳固、安全起着至关重要的作用，如果钢材选用不当，有可能造成厂房倒塌，对企业的造成巨大的经济损失。因此，对钢材要严格选用和合理配置。为了保证承重结构的承载能力和防止在一定条件下出现脆性破坏，应根据结构的重要性、荷载特征、结构形式、应力状态、连接方法、钢材厚度和工作环境等因素综合考虑，选用合适的钢材牌号和材性。一般可选用的钢材有: Q235 钢、Q345 钢、Q390 钢、Q420 钢。在钢结构设计中，应注明建筑结构的设计使用年限、钢材牌号、连接材料的型号( 或钢号) 和对钢材所要求的力学性能、化学成分及其他的附加保证项目。此外，还应注明所要求的焊缝形式、焊缝质量等级、端面刨平顶紧部位及对施工的要求。另外还应注明对有害元素的限值及对钢材塑性、韧性的要求，主要是对硫( S) 、磷( P) 含量的限值，S 会增加钢材的热脆性，P 会增加钢材的冷脆性，最后对碳( C) 的含量也应有限值，虽然增加C 含量会提高钢材的强度，但是会降低钢材的塑性及可焊性。对焊接结构及非焊接结构限制采用Q235 沸腾钢须注明。虽然现在随着炼钢技术的改进，沸腾钢在市场上已经很少遇到，但是一些小钢厂还会生产沸腾钢，所以对不能用沸腾钢的结构须明确指出。对钢材强度及塑性、韧性的要求。钢材的抗拉强度是钢材受力破坏时所能达到的强度值，屈服强度是设计时我们取用的强度值，抗拉强度至少大于屈服强度20%，作为结构的安全储备。伸长率的要求是对钢材塑性的要求，是为了保证结构的塑性设计而提出的要求。冷弯试验的合格保证及对冲击韧性的要求是为了防止结构发生脆性破坏而提出的，须严格执行。设计中须明确规定对需要验算疲劳的焊接、非焊接结构钢材冲击韧性的合格保证。
3.结构设计应注意的问题
关键词：大跨度房屋 钢结构 设计分析
中图分类号：TU391 文献标识码：A 文章编号：
1、前言
随着社会的发展与进步，钢结构在大跨度房屋设计中应用越来越广泛。钢结构相较于其他的材料结构有其鲜明的优点，比如有足够高的材料强度、较好的塑性和韧性、简单的制造工艺和较短的施工周期等。在实际的工程应用中，应该科学的对钢材进行筛选，尽可能的选择有较高强度和性价比相对高的钢材；在其结构选择上，根据其标准要求合理的选择相应的结构方案；在其连接处的设计中，尽量采用较为简单的力学传递结构，满足其应有的运动要求。此外，在实际的钢结构设计中，还要使钢结构在实际应用过程中满足其各个参数的要求，并根据实际需要做好防火和防腐等方面的设计。所以，应该优先选择通用性的钢结构构件，减少其制作安装的流程，提高材料的实用性。
2、大跨度房屋主要的钢结构划分
根据刚性差异，大跨度房屋钢结构可以分成以下三种：刚性结构、柔性结构和杂交结构。其中，杂交结构可以用两种方式来获得，一种是通过刚性结构和柔性结构的有机组合，另一种是利用变更传统结构的特点，这里我们更多来讨论刚性大跨度房屋和柔性大跨度房屋。
2.1刚性大跨度房屋结构
刚性大跨度房屋的组成结构主要包括钢梁和钢相架，且它们自身的刚度决定着刚性大跨度房屋总体的机构刚度。所谓的空间网格结构就是指结构组成是规则的空间单元，而空间结构的定义与其正好相反。
空间网格结构的形式主要有网站结构、网壳结构、组合网架结构和预应力网架结构等。空间网格结构一般由钢杆件组成，有众多优点，比如合理的受力、简单方便的计算过程、较大的刚度、优良的抗震性能、丰富的造型、较强的适应性等。
空间结构一般由钢梁或者钢析架组成，在跨度较大的情况下还应该用预拉力索来增加结构的刚度、减少钢的用量。除了与空间网格结构相同的优点之外，还有其它优点。如简单的结构体系、 更容易表现建筑造型。不过与空间网格结构作对比时，还有一些不足，如较多较复杂的构件和节点类型，较为繁琐的制作过程。
2.2柔性大跨度房屋钢结构
从受力体系来看，柔性大跨度结构可分为竖直平面、水平层面以及空间三大类。竖直平面受力体系包括张力弦屋架、预张力索衍架体系。水平层面受力体系包括单层预张力索网体系和张力膜结构体系。空间受力体系包括空间预张力索网格体系、索弯顶和张拉集成体系。
3、结构设计存在的问题及分析
3.1存在的问题
由于大跨度房屋钢结构有其他各种材料结构不可代替的优越性，使得它越来越被广大的遇着所接受，相应的跨度也越来越大，超过30米跨度的房屋结构已经屡见不鲜。但是因为钢材的多用性和实用性，钢材的价格波动较大，二钢柱的用量往往大于钢梁的用量，又因为防火涂料的昂贵性，从而使得不少的技术人员提出并采用了传统的的钢筋混凝土柱和H钢屋梁来代替原先设计中的钢材。实际上，这些设计的内容已经给相关的设计人员带来了一种新的设计理念和设计结构体系。但是由于我国目前并没有针对此种结构设定专门的参数，使得此种结构方式在实际中容易出现细节的含糊，给房屋的安全带来不必要的隐患。所以对于此种结构，应该先对其在实际中需求的参数极限值进行详细的分析和探究，清楚的认识其内部的受力特点，这样才能使得整个结构更加的合理和安全。
3.2结构计算应考虑的问题
对于上述问题中用传统的钢筋混凝土柱和H钢屋梁来代替原先设计中的材料的结构体系，如果没有设置拉杆，就会使得计算过程变得极为繁琐，但如果无视其跨度的大小，仅仅采用通常平面系的计算机软件计算，则会给结构留下一定的安全隐患。就目前而言，平面杆系计算机软件是在两个基本的假设基础上进行各种受力分析的，第一是平截面假设，即每一个构件受力过程中杆件的截面不变；第二是杆件相互之间的夹角不变，即在实际的受力中，钢梁和钢柱之间的夹角相互保持不变。这种假设主要是为了门式钢架而设定的，基本符合受力简图，但是这种假设对于当下的结构不适用，也不符合其受力简图。其具体在于先下的人字型的钢梁的推理过大，因为拱脚没有相应的拉杆或者柱没有充足的抗推力，构件就会产生很大的水平位移，造成钢梁夹角的改变，这与前面的两个假设中的夹角不变假设相互冲突，不便于计算；其次，因为拱脚水平位移加大，钢筋混凝土有了其附加的弯矩，即存在二阶效应问题，但是相应的软件计算中由没有考虑二阶效应。擦外，由于悬索效应的影响，位于屋面上的钢梁内力将会急剧的增加，其剪力也会急剧的增加，造成更加不利的情况，这些都是目前的计算机软件不能解决的问题，所以电算的结果势必会有很大的误差，直接利用电算结果进行设计显然是不合理的，会有其必然的安全隐患。
4、大跨度房屋钢结构的设计要点
按照荷载类型，大跨度房屋的荷载主要可分为永久荷载、可变荷载和偶然荷载。其中，永久荷载的代表值采用的是标准值。可变荷载的代表值则根据设计要求采用标准值、组合值、频遇值或准永久值。而偶然荷载的代表值则通过建筑结构使用的特点来确定。
4.1 永久荷载
永久主要是指屋盖结构自重和屋面覆盖材料自重。在大跨度房屋结构方面主要是利用一些经验公式或者是计算机的软件来计算屋盖机构的自重。但是要注意的是，如果在整个系统中有擦体系的话，还要注意擦条的自重。其中屋面覆盖材料的自重主要是根据实际的情况来统计和计算所有相关机构和材料的自重。
4.2 可变荷载
在大跨度房屋钢结构的应用中，可变荷载有以下几种。
(1)屋面活荷载。一般由屋面的水平投影面来决定。对于不上人屋面，其屋面均布荷载采用标准值0.5kN/m2，但是当施工力度或者是维修程度较为严重的时候，应该按照其实际的情况进行具体的采用，或者在施工的过程中采取特殊的举措，例如上人屋面,屋面均布活荷载标准值采用2.0kN/m2。
(2)雪载荷。屋面的雪载荷主要由屋面的形状以及风向决定的。在大多数的情况下，屋面的雪载荷往往小于本雪压。其主要的原因是因为雪花从坡度大的曲面屋顶滑落，位于平屋顶上的雪被风刮下，有时候雪还会屋顶的散热所融化。但是有时候也会产生积雪，此时应该考虑使用较大的雪载荷，以避免屋顶所收载荷过大而引发一些不必要的麻烦。
(3)风荷载。风荷载是指当建筑物阻碍空气的流动，在建筑物的表面形成的压力或者吸力。风荷载具有静力和动力两种特点，其静力部分主要是稳定风，动力部分主要是脉动风。其中稳定风可以根据静力学求得，而动脉风应根据动力学理论知识求得。
(4)温度作用。
在由于温度变化而出现温差的情况下，因打垮的房屋钢结构的杆件不能自由的变形，从而会在杆件中产生应力，这种应力被称为温度应力。当年的最高温度或者最低温度会影响温差以及结构合拢时的温度，所以在设计中需要考虑这一点。至于温度应力的计算则需要参考空间结构的相关规定。
(5)支座位移。
由于位移的不均匀沉降而引起大跨度房屋钢结构的构件内附加应力。
4.3 偶然荷载
在分析大跨度房屋钢结构的过程中，偶然荷载主要指的是地震作用。建筑物因为地面运动而产生的一种惯性作用就是地震作用，属于一种动力作用。它的大小不仅和结构的固定振动特性有关，由和地面运动的特性有关。
5、结语
随着社会经济的发展，大跨度房屋结构设计已经成为了当今社会的发展主流，大跨度房屋的结构设计也会随着人们的需求有其新的意义和内涵。作为一个大跨度房屋钢结构的设计者，在当下更应该对钢结构的发展和其核心的内容进行深入的了解，积极的借鉴国内外其他区域的大跨度房屋钢结构的设计理念和设计经验，充实自身的设计思路和对整个设计系统的规划，从而使得大跨度房屋钢结构设计在未来有其新颖性和创新性。
6、参考文献
[1] 郭彦林,王小安,张庆林,姜子钦.波浪腹板门式刚架轻型房屋钢结构设理论及应用[J].建筑结构,2011,04:11-19.
[2] 郭彦林,刘锋,兰涛,姜子钦,陈航.波浪腹板构件的设计原理与工程应用[J].施工技术,2012,14:20-25.
[3] 王元清,石永久,陈全.大跨度预应力混凝土空心板及其在多层轻型房屋钢结构中的应用[J].新型建筑材料,2004,02:59-61.
关键词：钢结构厂房 厂房设计 注意事项
传统厂房构建，主要使用的是钢筋混凝土，与现阶段厂房构建的发展趋势不适应。因此，越来越多的厂房设计者倾向于使用新材料，以保证厂房效能的发挥。而在此过程中，钢结构厂房就成为应用的主要对象，被大量使用到厂房工程中去，发挥着越来越重要的作用。因此，我们有必要积极去探析钢结构厂房设计中需要注意的问题。
一，钢结构厂房设计工作管理的必要性
从理论上来讲，钢结构厂房在施工速度，承载能力，抗震性能，整体刚度等方面发挥着很大的优势，但是钢结构厂房由于自身材料的缺陷性，同样在部分性能发挥方面存在漏洞。因此，我们有必要在钢结构厂房设计阶段，开展管理和控制活动，以保证规避缺陷，发扬优势，最大化的发挥钢结构厂房的效能。具体来讲，钢结构厂房设计工作管理的必要性可以从以下几个方面来探析：其一，钢结构厂房设计工作管理，有利于促进钢结构整体性能的发挥，保证其符合厂房建设的需求；其二，钢结构厂房设计工作管理，有利于保证钢结构缺陷的规避，是促进经济效益提高的关键所在；其三，钢结构厂房设计工作管理，有利于促进钢结构厂房建设的规范化，是保证钢结构厂房项目顺利进行的重点环节。
二，钢结构厂房设计过程中应该注意的问题
2.1钢结构厂材料的保温隔热和防火效能
从理论上来讲，钢结构的温度达到400度。当钢材温度达到150度的时候，其强度会出现下降的情况，此时就应该积极做好保温隔热和防火设计工作，以保证刚才的导热性能，使得其不至于受到高温作用而难以发挥作用。对此，一般情况下，会采取以下几方面的措施进行完善：其一，在钢结构构件周围浇筑混凝土或者安装耐火性强的转，以保证其保温隔热性能；其二，在钢结构附近安置硬质板材，将相关的热量导出，实现散热的目的；其三，依据当地实际气候，采用厚涂型的防火涂料对于钢材进行保温，以营造比较好的工况环境。
2.2屋盖支撑系统和屋面设计工作
实际上，屋盖支撑系统主要设计到横向支撑，纵向支撑，垂直支撑和系杆结构。在构建支撑系统的过程中，应该注意以下几方面的问题：其一，综合考虑厂房的跨度，高度，柱网布置，屋盖结构形式，吊车设置和吨位大小等因素，做好合理的工作规划；其二，屋盖设置垂直支撑；其三，在无檩体系大型屋面面板处理过程中，三点与屋架之间需要进行焊接，但是往往由于施工条件的原因，在屋盖上都应该做好横向支撑；其四，在此过程中，如果厂房屋架间距超过一定范围，或者在厂房内部设置有吊车和振动设备的话，就应该积极做好纵向支撑的设置工作。以上是屋盖支撑系统的设计工作。另外，我们还应该高度重视屋面的设计工作，具体来讲，需要注重以下内容：其一，树立防水设计意识，将防水设计作为重点来开展；其二，综合考虑屋面坡度，天沟形式，单坡屋面长度等因素，开展屋面设计工作；其三，积极弄清楚当地气候，在掌握其自然规律的同时，做好爬坡度的调整，保证做到具体问题具体分析；其四，对于单坡屋面来讲，其长度应该有温度和降雨来决定，保证其符合当地的气候特点；其五，对于单坡长度超过一定范围的情况，应该积极做好特殊处理，以保证发挥相应的效能。
2.3温度伸缩缝的设计工作
从理论上来讲，钢结构厂房的打下受到很多方面因素的影响，而柱子的刚度，温度和吊车轨顶高度有着很大的关系。从这个角度出发，在构建面积比较大的工程的时候，往往可以将厂房进行划分，在厂房中设置相应的温度缝，要么是横向设计的，要么是纵向设计的。至于温度伸缩缝的处理方式，可以依据实际情况，采用双柱方法，或者单柱方法。另外，还需要注意的是：对于纵向温度缝来讲，应该设置相应的滚动支座；对于横向温度伸缩缝来讲，应该设置椭圆孔滑动或者槽钢夹板滑动的方式来进行操作。
2.4钢材的防锈处理过程
如果将没有进行有效处理的钢结构放置在空气中的话，时间一长就会受到锈蚀作用的影响。尤其对于部分厂房来讲，其位置本身就处于侵蚀性较强的潮湿环境中，钢结构厂房的锈蚀情况往往更加严重。从理论上来讲，钢结构一旦被锈蚀，钢构件的界面厚度会不断减小，这会导致钢结构应力集中的情况，也就是说此时的钢结构使用寿命被严重缩短，造成了资源的极大浪费。对于这种情况，我们应该在设计之初，就采取对应的措施进行改善和调整。具体来讲，其主要涉及到以下几个方面的内容：其一，总结和归纳厂房腐蚀情况，全面掌握厂房的布局，材料的选择和车间的工艺结构，为制定对应的防腐蚀方案打下基础；其二，积极使用防钢结构腐蚀的方法，在钢结构表面涂上一层防锈漆，科学确信其涂层的数量和厚度；其三，特殊处理露天环境下的钢结构，保证其厚度和成熟，使得其处于良好的保护条件下，避免侵蚀情况的恶化。
2.5钢结构厂房的立面设计工作
一般情况下，钢结构建筑特征表现为规模大小，色彩颜色，线条搭配和变化等方面的内容。在此方面，也需要高度重视设计工作的开展。具体来讲，需要注意以下几个环节：其一，依据工艺需求，秉持简洁统一原则，设计相应的节点，处理好色彩搭配工作；其二，在设计钢结构厂房的时候，对于重点区域做出特殊标记，保证以冷色调的方式来进行强调，以达到比较好的立体效果；其三，为了达到比较理想的采光要求，应该积极将采光窗设置在墙面上。
三，钢结构厂房设计工作质量提高的策略
上述仅仅是从细节技术角度上去探析钢结构厂房设计工作，实际上钢结构厂房设计工作质量的提高，还需要做好很多方面的工作。具体来讲，其主要涉及到：其一，钢结构厂房设计工作人才的培养。严格控制钢结构设计人才的进入机制，考核施工队伍的资质，保证钢结构厂房设计工作人力资源的专业性；其二，制定健全的钢结构厂房设计规章制度，将其作为规范钢结构厂房设计工作的行为标准，使得各项工作开展都有理有据；其三，建立有效的钢结构厂房设计监督机制，对于设计方案的合理性，经济性进行综合考量，在此基础上确定通过；其四，不断将先进的技术纳入到钢结构厂房设计工作中去，实现工作质量的不断提高。
四，结束语
综上所述，钢结构厂房设计工作需要做好多方面的工作。作为钢结构厂房设计人员，应该不断总结和归纳自身钢结构建设经验和教训，查缺补漏，学习先进的钢结构构件原理和技巧，为开展更加深刻的钢结构厂房设计工作打下基础。我相信，随着钢结构厂房设计经验的积累，钢结构厂房运用前景将越来越光明。
参考文献
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关键词：混凝土柱实腹钢梁；结构设计
中图分类号：U445.47+2 文献标识码：A
1工程概况
某复合材料厂房建筑面积为1.56万m2，厂房采用混凝土柱实腹钢梁结构，钢梁与混凝土柱通过铰接支座连接。厂房柱高为10m，柱距为6.5m，局部抽柱，厂房柱网为（4x20m）x（30x6.5m）。厂房屋面为结构找坡，坡度3％，厂房共设置起重量为5t的桥式吊车共8台，厂房纵向设置三道柱间支撑。钢梁采用焊接H型钢，Q345B,钢梁主要截面：H600x220x8x12，H（600-780）x220x8x12。该厂房屋面为轻型屋面，厂房外墙为压型钢板、保温板组成的复合板材。厂房效果图见图1。
图1 厂房效果图
结构主要设计参数：该厂房位于江苏省镇江市，建筑物的安全等级为二级；结构设计使用年限为50年；基本风压：0.40kN/m2，地面粗糙度为B类；基本雪压：0.35kN/m2（设计基准期50年）；抗震设防烈度7度，设计地震分组为第一组，设计地震加速度为0.15g；建筑场地类别III类；多遇地震场地设计特征周期为0.45s；抗震设防类别为丙类。
2厂房方案比较
本厂房为轻屋盖厂房，屋面恒载为0.45 kN/m2，考虑到厂房跨度较小为20m，屋面恒载较小，柱距为6.5m。考虑到项目成本控制，设计过程中本厂房进行了门式刚架结构和混凝土柱实腹钢梁结构体系的方案比较。门式刚架结构的用钢量约为55kg/m2，混凝土柱实腹钢梁结构的用钢量仅为20 kg/m2，混凝土柱为C30钢筋混凝土336 m3。因此混凝土柱实腹钢梁的方案经济性远高于门式刚架结构。混凝土柱实腹钢梁结构典型剖面图见图2。
图2 实腹钢梁典型剖面图
3厂房结构设计
混凝土柱实腹钢梁结构为近几年出现的新的结构形式，我国没有针对此类结构体系的设计规范。该类结构设计能否按照《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》进行设计，能否按照上述规程选取设计参数。
1. 钢梁腹板的高厚比控制
《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》6.1.1.1条规定钢梁的腹板高厚比不应大于250（235/fy）1/2，设计钢梁截面为H（600-780）x220x8x12，钢梁腹板最大高厚比为94.5，满足《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》，但不满足《建筑抗震设计规范》。混凝土柱实腹钢梁结构严格意义上不能按照门式刚架体系进行设计。但是根据《建筑抗震设计规范》（2010版）9.2.14第2款，轻型屋盖厂房，塑性耗能区板件的宽厚比限值可根据其承载力的高低按性能目标确定。参考欧、日、美等国家的抗震设计规范，根据实际工程的计算分析发现，可采用性能化设计按照“高延性、低弹性承载力”和“低延性、高弹性承载力”的抗震思路来确定板件的宽厚比，即当构件的强度和稳定的承载力均满足高承载力（两倍多遇地震作用下的承载力，γGSGE+γEh2SE≤R/γRE）时，可采用《钢结构设计规范》弹性设计阶段的板件宽厚比要求进行控制。混凝土柱实腹钢梁体系设计过程中需要按两倍多遇地震组合进行计算，钢梁应力在两倍多遇地震组合作用下应满足设计要求。经过计算该复材厂房钢梁应力比为0.91，满足设计要求，因此可按钢结构弹性设计阶段板件高厚比控制。
针对轻型屋盖结构的混凝土柱实腹钢梁结构，屋面荷载较小，地震作用小，同时实腹钢梁不是抗侧力构件。需对该结构体系的钢梁进行两倍多遇地震组合的补充计算。综上，混凝土钢梁结构厂房实腹钢梁的高厚比控制，应该综合考虑屋面荷载大小，设防烈度情况以及钢梁的跨度。
2. 超长厂房温度伸缩缝的设置
本工程主厂房排架结构长度195m，超过《混凝土结构设计规范》8.1.1条100m的要求。但考虑厂房外墙为压型钢板、保温板组成的复合板材，设计过程中我们在厂房纵向未设置温度缝。设计中对厂房柱纵向温度的作用进行计算，根据温度计算结果增大柱弱轴方向纵向受力配筋的配置。
3. 混凝土柱顶纵向系杆的设置
《建筑抗震设计规范》9.1.24条规定，8度时跨度不小于18m的多跨厂房中柱和9度时多跨厂房各柱，柱顶宜设置通长水平压杆，此压杆可与梯形屋架支座处通长水平系杆合并设置。该厂房位于江苏省镇江市，抗震设防烈度为7度，设计中采用钢梁间压杆兼做柱顶压杆，钢梁间压杆标高比柱顶标高高380mm，用梁间压杆兼作柱顶压杆满足规范要求。当厂房设防烈度为8度及以上时，柱顶设置压杆会使结构体系整体性增强，有利于结构抗震。
4结论
混凝土柱实腹钢梁结构经济性能较好，适宜于中等跨度、轻型屋面、地震烈度较低地区的工业厂房。该类厂房设计实腹钢梁腹板高厚比要求除应满足《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》的要求外，钢梁应进行两倍多遇地震组合作用下的补充计算。对于轻质外墙的厂房，当厂房纵向长度较长时，可以通过增强钢筋混凝土柱弱轴两侧钢筋的方法抵抗厂房的纵向温度应力，以实现厂房纵向不设置温度缝的目的。
参 考 文 献：
[1] GB50011-2010 建筑抗震设计规范[s].北京：中国建筑工业出版社，2010。
[2] GB 50009-2012 建筑结构荷载规范[s].北京：中国建筑工业出版社，2010。
[3] CECS 102：2002门式刚架轻型房屋钢结构技术规程
[4] GB50010-2010 建筑抗震设计规范[s].北京：中国建筑工业出版社，2010。
作者介绍：姓名 徐清奎
工作单位 中国航空规划建设发展有限公司
【关键词】砌体结构房；抗震；措施
澳大利亚科学家Tom Chalko博士发现，如今的地震活跃程度是20年前的五倍之多。美国地质调查局数据库中记录的1973年-2007年间超过386000次地震的分析证明了，自1990年以来地球上全球每年地震能量的增长非常迅速。我国是一个地震多发国家，房屋的结构设计及抗震性能受到人们的关注。城区旧有砌体结构房屋值得特别关注。为保证城区旧有砌体房屋在地震中不被破坏，保障居民住用安全，需要对经过鉴定不符合抗震要求的旧有房屋进行有效的抗震加固。加固时需遵循规定的方法和程序。
一、抗震加固程序
抗震加固一般按照以下程序进行：抗震鉴定、加固设计、设计审评、工程施工、工程验收等。未经鉴定的房屋，不得做加固设计，没有设计或设计未经审查批准的工程不得施工；施工未完成或施工质量不合格的工程不得验收。
1.抗震鉴定
抗震鉴定就是按照我国现行的建筑抗震鉴定标准对城区旧有房屋的抗震能力进行鉴定。经鉴定不合格的工程，提出抗震加固计划逐级上报上级主管部门，经批准后，列年度加固计划。
2.抗震加固设计
列入年度计划的加固工程，加固前必须进行加固设计。设计文件包括：技术说明书、施工图、计算书和工程概算等。
3.设计审批
所有抗震加固设计方案和概算都要经加固单位的上级主管部门组织审批。审批内容包括：是否符合鉴定标准和工程实际，设计数据是否准确，方案是否合理和便于施工，设计文件是否齐全等。
4.工程施工
施工单位必须有施工执照，必须按图施工，并严格遵守有关施工验收规范。要做好施工记录，特别是隐蔽工程，要保护施工 ，积极采用先进的施工方法。
5.工程验收
所有完成抗震加固的工程，都要认真验收。正式的工程验收具有的条件是：工程所属单位已同施工单位进行了初步施工验收；设计、施工等资料齐全；初步施工验收时所提出问题已作了处理。
二、抗震加固措施
进行抗震加固设计时一般由具有设计资格的设计单位进行设计。设计时应根据房屋的具体情况，选择适当的加固 ，使其受力明确、施工方便、经济适用，常见措施如下：
1.增强房屋整体性加固
（1）多层砖房外加圈梁及钢拉杆
采用外加圈梁加固多层砖房，以提高其整体性。一般应优先采用现浇钢筋混凝土圈梁，外加固圈梁应靠近楼盖设置，并应在同一水平标高交圈闭合。内墙圈梁可采用钢拉杆代替，钢拉杆设置的间距应适当加密，且应贯通房屋的全部宽度，须设在横墙处，同时应锚固在纵墙上。横墙承重的房屋，除顶层必须每开间设钢拉杆外，7度区的墙体砌筑砂浆强度等级小于M10的四层及四层以上房屋，8度区墙体砌筑砂浆强度等级小于M2.5的三层及三层以上的房屋及9度区房屋，其楼层每开间设钢拉杆。其他情况下，房屋楼层钢拉杆宜每层隔开交错设置，或各层每开间设置。纵墙承重和纵、横墙处可不设。一般宜每层每开间设置钢拉杆。多层砖房的每道内纵墙均应用钢拉杆与外山墙拉结。
钢拉杆与墙体或圈梁的联结，可在外墙上或圈梁内通过钢垫板用螺帽拧紧。当拉杆较长时，宜在中段用花篮螺丝作为系紧装置，将拉杆拧紧。外加钢筋混凝土圈梁与砖墙的联结方式有砂浆锚筋、普通锚栓和胀管螺栓等。
（2）楼盖、屋盖加刚性面层
在多开间设置横墙房屋中，当楼、屋盖采用装配式钢筋的混凝土梁板，而其整体性特别差时，可在楼、屋盖上做30～40mm厚的钢筋网水泥或细石混凝土面层，使其成为整体装配式楼、屋盖，对单开间或间设置的横墙房屋，为减少结构自重增加对结构抗震不利的影响，一般可做20mm的面层即可。
（3）增设钢筋混凝土构造柱
当房屋总高度超过规定的限值较多和楼梯间在房屋的尽端时，除按要求增设圈梁外，还需在外墙的阳角处每隔4～8m内外墙交接处的外侧以及房屋尽端楼梯间两侧横墙的外侧，增设钢筋混凝土构造柱与圈梁及墙联结在一起，以增强房屋的整体性。在屋盖及每层楼盖处，有钢筋混凝土构造柱的横墙应设在钢拉杆，且外墙应设圈梁。如原房屋已有圈梁或现浇钢筋混凝土楼盖时，则应处可不再增设钢拉杆或圈梁，但外加钢筋混凝土构造柱与原圈梁或现浇钢筋混凝土楼盖应有可靠拉结。外加钢筋混凝土构造柱宜在每层1/3及2/3高位置处根据砖横墙的类别选用钢筋或压浆锚杆与横墙拉结。
2.砖柱的加固
（1）多层的砖柱抗震加固
可采用钢筋网水泥浆套层，钢筋混凝土套层及四角包角钢等方法来提高其强度和延性。钢筋网水泥砂浆套层和钢筋混凝土套层一般都采用直径为φ8～φ10的竖向钢筋，间距为100～200mm，箍筋直径采用φ6mm，间距小于或等于150mm，钢筋网水泥砂浆套层厚度为30mm，强度等级为M5～M10的砂浆，钢筋混凝土套层厚度为60～100mm，强度等级为C15细石混凝土。
（2）出屋面女儿强加固
当女儿墙高度超过抗震设防要求，而建筑要求不能拆时，可将外加钢筋混凝土构造柱延伸压顶；在两根构造柱之间的女儿墙上适当位置，拆除部分女儿墙外加钢筋混凝土小立柱；最后在女儿墙顶部加做钢筋混凝土压顶，并与构造柱和小立柱整体浇注，提高女儿墙的整体性。
3.墙体加固
（1）增设抗震墙
当多层砖房因横墙间距过大或刚性多层砖房墙体抗震强度不足时，可以增设抗震墙使其满足要求。新增设抗震墙可以是钢筋混凝土或配筋砖砌体。为使新增设抗震墙起到良好的抗震作用，施工新增设的墙体上下要与楼板或梁顶紧，保障能够传递剪力，两端要与墙或柱进行拉结。在刚性地面上后砌砖墙时，如承载力不足需重做基础或加固基础。
（2）压力灌浆加固
压力灌浆加固适用于以剪切为主、墙体厚度不小于240mm、砌筑砂浆等级不大于M2.5的实心砖墙。根据砖墙实际抗震能力和要求，还可与砂浆面层或钢筋网水泥砂浆面层联合加固墙体。灌浆加固前，应首先用水泥砂浆抹严墙面漏浆的孔洞与缝隙。清水砖墙勾缝不牢时，应将松动部位清理，然后进行勾缝封闭。水泥墙面空鼓处，应铲除并以抹面封闭，然后自下而上顺序进行灌浆。
三、结论
城区旧有砌体结构房屋加固应根据房屋抗震鉴定情况进行处理，处理时应特别注意受力部位。抗震加固时尽量采用新材料、新工艺，同时，兼顾结构的安全、使用、耐久和美观。
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关键词：钢结构工业厂房；设计问题；施工问题及对策
1 钢结构工业厂房的简要论述
1.1 钢结构工业厂房的设计原则。在对钢结构工业厂房进行设计工作时，我们必须要充分的考虑到工程项目的自身特点和实际情况，科学的选择施工材料、构造措施以及结构的方案，从而保证钢结构的构件在运输、使用以及安装过程中的刚度、强度以及稳定性都是符合相应的质量要求的，同时也满足防腐蚀和防火规范中的具体要求，为了尽可能的减少制作和安装的工作量，建议选择标准化的通用构件。
在钢结构的设计文件中，对于建筑结构的钢号、连接材料的型号以及设计使用年限等内容，都应清楚的标明，同时文件中还应清楚的写明端面刨平顶紧部位、焊缝质量等级以及焊缝的形式等施工要求。
1.2 钢结构工业厂房的优点。与其他类型的工业厂房相比，钢结构工业厂房主要具有以下三个显著的优点：一是钢结构工业厂房的自重非常轻，与钢筋混凝土的结构体系相比，钢结构工业厂房的经济优势较为明显；二是借助于我国现有的生产技术，钢结构构件已经可以实现大批量的生产了，其施工简单、操作方便并且安装快捷；三是我国现阶段在全面的推行环境保护工作，而钢材具有高效能和高强度的施工材料，施工时也并不需要进行制模的操作，有利于环保工作的顺利开展。
2 钢结构工业厂房设计中应注意的问题
2.1 关于保温隔热与防火设计钢材。由于钢材具有非常好的导热性能，所以，钢结构工业厂房对于温度就会非常的敏感，那么在设计的过程中，就要重视对钢结构工业厂房进行隔热处理工作，如果没有采取合理的隔热处理措施，就会造成大量的经济上和资源上的浪费。当温度超过了100摄氏度时，就必须对钢结构工业厂房采取隔热保护措施，同时还要注意防火的问题。一般情况下，我们主要采取两种应对高温的措施，一是可以在钢结构的表面涂上一层隔热防火材料，应在详细的分析实际情况后计算得出涂层的厚度；另一种则是在钢结构工业厂房的外面包裹一层具有良好耐火性的材料。
2.2 立面设计工作。对于那些采用轻质钢结构的建筑工程项目来说，其主要具有规模、色彩、变化以及线条四大特点。虽然在采用了彩色的压型钢板后，能够凸显出轻钢结构建筑具有丰富的色彩，但是在设计钢结构工业厂房时，施工工艺一定会对厂房的体型产生限制作用，同时工程的施工成本也会有所增加。而为了避免此类问题的发生，设计师在设计钢结构工业厂房时，建议尽可能的选择冷色调，这样不但能够提升工业厂房的档次和气势，同时也使得钢结构工业厂房看起来更加的立体。
2.3 钢结构工业厂房抗震性设计工作的重点。在对钢结构工业厂房进行抗震设计工作时，主要有以下三个设计的重点内容：第一，结构的刚度分布必须是足够均匀的，否则就会对抗震工作造成不利的影响；第二，在钢结构工业厂房的抗震设计工作中，科学的布置支撑结构是一项非常重要的内容；第三，要充分的考虑到地震对钢结构工业厂房影响的基础上，应始终保持结构构件是出于塑性的工作状态下的。
2.4 应合理的设置温度伸缩缝。由于钢材料自身的独特特性，钢结构工业厂房与其他类型的工业厂房相比，其对温度的变化情况会更加的敏感，只要温度稍有变化，钢结构都有可能出现变形的情况，并且材质和温差等因素也直接决定了结构的变形程度。如果钢结构工业厂房有很大的平面尺度，那么在其纵向位置或是横向位置处就应设置温度伸缩缝。通常情况下，应采用的处理方法为双柱的方法，如果是横向的温度伸缩缝，那么在檀条和框架梁的连接处建议采用槽钢夹板滑动或是椭圆孔滑动的方式，而如果是纵向的温度伸缩缝，则应在屋架的支座位置处设置一个滚动支座。
2.5 重点关注屋盖支撑系统及屋面的设计工作。在布置钢结构工业厂房的屋盖支撑系统时，我们应综合的考虑柱网布置、厂房的高度和跨度、吊车吨位的大小、振动设备的情况以及屋盖的结构形式等因素，通常情况下，在屋盖的结构中都必须设置垂直支撑的结构，同时在天窗架上弦和屋架上弦还应设置相应的上弦支撑结构，如果在厂房内部有较大的振动设备或是屋架的间距超过了12m，那么还应设置相应的纵向水平支撑结构。在对屋面进行设计工作时，我们经常会用到以下两种方法：一是复合柔性钢屋面系统，其由保温层、隔汽层、防水层以及屋面彩钢板内板组成，受温度的影响较小，但是成本较高；二是双层彩色压型钢板内夹保温棉，这种做法应用较为广泛，但易受温度影响，并且存在着明显的热胀冷缩的问题。
3 钢结构工业厂房施工中的常见问题和解决对策
3.1 钢结构工业厂房施工中的常见问题。在对钢结构工业厂房进行涂层作业时，气温条件对钢结构整体工程的质量是会产生决定性的影响的，因此，进行涂层作业时应将温度控制在5-40摄氏度的范围内，如果气温超过了40摄氏度，建议立刻停止涂层的作业；而当气温低于了5摄氏度时，那么则建议选择低温涂层材料进行涂层作业。当构件的温度超过了40摄氏度时，在钢结构表面涂刷油漆时就一定会出现气泡，漆膜的附着力就会大大的降低。
3.2 钢结构体系中存在的若干问题。现阶段，研究人员在对网壳结构的稳定性进行研究时，其中最核心的问题就是怎样才能准确的反映出弯矩和轴力的耦合效应。而在大跨度结构的设计工作中，局部稳定性与整体稳定性的相互关系也是一个值得深入研究的问题。一般情况下，对大跨度的结构进行设计时，我们都会采取一个统一的稳定安全系数，而局部的稳定性与整体稳定性之间的相互关系却无法准确的反映出来。另外，在对钢结构体系稳定性的研究工作中，很多客观的随机因素也会对其产生影响，而现阶段我们所能解决的对结构产生随机影响的问题还主要集中在随机荷载的输入以及确定的结构参数等问题上，而在实际的施工作业中，结构参数还是有很多不确定性和随机性，那么结构的响应也会存在较大的差异。因此，以随机参数为基础的干扰性屈曲、跳跃型失稳问题以及结构极值失稳等问题应成为重点研究的课题。
通过以上的论述，我们对钢结构工业厂房的简要论述、钢结构工业厂房设计中应注意的问题以及钢结构工业厂房施工中的常见问题和解决对策三个方面的内容进行了详细的分析和探讨。与其他类型的民用建筑不同，钢结构工业厂房的内部结构会受到设备布置情况的影响，因此，在对其进行设计时，就应充分的考虑到这一问题。而在钢结构工业厂房实际应用的过程中也确实暴露出了一定的问题，我们应从设计和施工等方面详细的分析问题产生的原因，并且制定出有针对性地解决对策，从而促进钢结构工业厂房得到进一步的普及和应用。
参考文献
关键词:多层砖房;抗震设计;整体性施工;抗震圈梁
中图分类号:TU352文献标识码:A文章编号:1009-2374(2009)24-0125-02
房屋的抗震计算只能从理论上说明房屋的抗震强度,房屋的实际抗震能力还有赖于抗震构造措施是否有效和合理,这是计算中无法详尽考虑的重要因素。历次震害调查的经验说明,即使在受侵害十分严重的地方,仍然存在不少完好的房子,这些未破坏的房子并未采用特殊的材料,主要是场地选择和构造措施比较符合抗震原则。因此,只要抓住房屋的抗震要领,各种房屋就能在一定程度上达到抗震要求。
一、正确选择结构形式
房屋的体型宜简单(如楼梯间平面不宜突出,尽量不做凹阳台);墙体布置均匀、对称。不要把楼梯间设置在房屋的两端和转角处;尽量不做顶层空旷的房间。
多层砖房的墙体是承受地震荷裁的主要构件,房屋中要有一定数量的承重实心砖横墙,它的布置要均匀对称,厚度不小于24cm,最好贯通整个房屋的宽度和高度。对于较高大的门窗洞口应采用钢筋混凝土框加强。
承重横墙的间距取决于横墙的抗剪能力和楼盖的水平刚度。横墙的抗剪能力按抗震计算决定;在满足计算要求的情况下,横墙的最大间距宜遵守相关的规定。
楼盖的水平刚度与承重横墙的间距有关,承重横墙间距太大,楼盖的水平刚度则相对降低,这样,就不能把全部地层力通过楼盖传给横墙,造成纵墙在楼盖支承处产生侧移,从而增加了纵墙破坏的可能性。
因此,多层砖房最好采用横墙承重或纵横墙承重;即使采用纵横承重,也必须按抗震要求配备一定数量的横墙,并对横墙的最大间距作一定的限制。
二、加强房屋的整体性
砖石结构房屋主要矛盾是整体性差。因此,房屋的纵横墙间距要适当,房间的平面尺寸不宜过大,门窗孔位置不要破坏纵横墙的拉结。各种设备管道尽量不要预埋墙内。此外,还应该注意以下几个问题:
(一)墙体间的连接
墙体在交接处应同时咬搓砌筑。设计烈度为7度时,在高大房间的外墙转角处和内外墙交接处,以及设计烈度为8度和9度时(不论房间大小)在房屋墙转角处和内外墙交界处,应沿墙高每10皮砖在灰缝内配置2φ6钢筋,并在每边墙内伸入1m。
为加强房屋转角处的抗震能力,外墙转角处的钢筋,宜沿窗口上下拉过第一开间的横墙,并沿山墙拉递;在房屋总高度一半以上处,这些钢筋的间距应该加密。
后砌的非承重隔墙,在与承重墙或柱的交接处,应沿墙高每15坡砖用2φ6钢筋拉结(如图1所示);当设计烈度为8度和9度时,宜将它的顶部与楼板或梁拉结。
(二)预制构件间的连接
为了加强顶制板楼盖的空间刚度,极端宜留有锚固钢筋用互拧结,板间宜留有较大空隙(≥4cm),以利浇灌;如条件许可时,宜在板上铺钢筋网(φ4～6,间距20～30 cm),做现浇层(5～7cm),使之成为装配整体式纳构。预制板应有足够的支承长度;在墙上不应小于l 0 cm,在梁上不应小于8cm。
当预制板的跨度大于4.8m并与外墙平行时,宜在紧靠外墙的第一块和第二块板的板缝,与外墙或圈梁间用2φ6钢筋拉结(如图2所示)。
设计烈度为8度、横墙间距大于12m,或设计烈度为9度、横墙间距大于7.2m时,应在与梁垂直的预制板缝内配置不小于1φ6钢筋、钢筋两端伸入板缝内1/4板跨。楼盖或屋盖的钢筋混凝土梁,必须与墙或柱锚固,或与圈梁联成整体。
装配式楼板板端应留有一定长度的锚固筋并与围梁连接在一起。装配式楼梯梯段应与平台板的梁焊牢;当设计烈度为8度以上时,不宜采用悬挑式楼梯踏步。
(三)抗震圈梁
在房屋中设置圈梁是增加房屋整体性、提高房屋抗震能力的有效措施。因梁可以增加纵横墙的连接,提高楼盖的刚度,减小墙的自由长度,减小墙体振动的振幅。
提高墙的抗剪能力,限制墙面裂缝开展,并可抵抗由地层引起的地基不均匀沉降对房屋的破坏作用。
圈梁必须封闭,并应尽可能在建筑设计上不使楼梯间的窗洞口将圈梁切断。
圈梁高度不小于12cm,宽度最好与墙厚相同。在清水墙上浇筑时,它的宽度可比强厚小6cm。最好采用现浇钢筋混凝土圈梁。如条件所限,也可做砖配筋圈梁(如图3所示)。内外圈梁在不同标高处搭接长度不小于50cm,并加6φ6箍筋连接:顶层圈梁应没置钢筋与砖墙连接,每米1φ10箍筋,锚入墙内长度不小于5皮砖。
三、设置防震缝
如因使用上的要求,必须将房屋设计成体型复杂、各部分的刚度相悬殊或有错层且楼板高差较大时,宜用防震缝将房屋分成若干体型简单、结构刚度均匀的独立单元。为防止地震时各独立单元之间互相碰撞而损坏结构,以及施工时落入砂桨、碎砖等而影响防震缝的作用,防震缝的宽度应不小于5cm。防震缝应沿房屋全高设置,缝的两侧均应布置有墙体,基础中可不设防震缝,防震缝和沉降缝、伸缩缝统一考虑。
四、注意某些薄弱环节的局部构造尺寸
房屋受地震作用时,首先在薄弱的环节破坏,设计时应特别注意总的要求,即墙体局部尺寸不要太小,悬挑构件的悬挑长度不要太大。
窗间墙是房屋承受纵向力的主要构件,如横墙的间距较大,还要承受地层力。因此,窗间墙宜安排得均匀一致,以求受力均匀,窗间墙的宽度不宜太小,否用,由于构造上(例如下木砖) 和施工上(例如留脚子眼)的原因,会削弱墙体的必要安全储备,并使它迅速出现裂缝而破坏;悬挑构件,例如,挑檐板、阳台、雨篷等,悬挑长度不宜太大,特别在震中区附近垂直地层力较大时,容易使这些悬挑物折断破坏。基于上述原因,对房屋的某些容易破坏的局部尺寸,应作相应规定予以限制。
除了对某些房屋局部尺寸作限制外,还应避免在较小的墙垛上安置消火栓、配电盘、水电管道等有损于墙体抗剪能力的物体。
五、结语
在房屋建筑中由于砖砌体延性差抗拉强度低,地层烈度较大时容易开裂倒塌。砖石结构房屋抗震的主要对象是整体性设计,房屋的纵横墙间距要适当,房间的平面尺寸不宜过大,门窗孔位置不要破坏纵横墙的拉结。但是,房屋的抗震设计需要从多方面考虑,只要抓住房屋的抗震要领,各种房屋就能在一定程度上达到抗震要求。
参考文献
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关键词：钢结构厂房设计；结构体系；支撑系统；荷载取值；结构抗震设计
随着钢铁产量增加，建筑钢材市场的各种型钢从产量和品种性能等各个方面上都得到很大的发展。钢结构厂房因其施工速度快、承载力高、整体刚度和抗震性能好，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。但是尽管钢结构厂房有很多优点，而作为一种材料，它也有很多缺点，例如易锈蚀、防火性能差等，所以在做钢结构厂房设计时应根据其特点注意以下几个方面的问题。
1.钢结构厂房结构体系选择
单层钢结构厂房结构体系主要由横向系统和纵向系统两部分组成。横向系统按结构外形可分为框排架、门市刚架等，也可以按照受力特点分为铰接排架、刚接排架。结构体系的具体选择需根据厂房刚度要求、工艺要求、材料选用情况、结构受力情况等确定。纵向系统一般是由钢柱及其支撑、吊车梁及制动梁或制动桁架、墙梁、系杆等构件组成。
2. 结构体系布置
门式刚架结构体系的布置应该遵循以下原则和要求：墙梁及檩条在门式刚架结构体系中的作用是：作为刚架间的连接构件、水平与竖向荷载的承重构件；支撑体系承担门式刚架厂房纵向水平力，所以在厂房支撑体系设定时，应严格按照以下要求进行：各温度区段两端端部位置柱间或第二柱间设置屋面水平支撑；其余部位按照间距30～40米设置屋面水平支撑。这样设置的目的是保证房屋空间结构形成几何不变体系。规范规定：门式刚架轻型钢结构厂房温度区段纵向取300m；横向不超过150m。温度变化将引起钢结构厂房的变形，使结构产生温度应力，力的大小与钢柱刚度、吊车轨顶标高和室内外温差有关。当厂房平面尺度很大时，为避免产生过大的温度应力，应在厂房横向或纵向设置温度伸缩缝，将平面尺寸很大的厂房分成若干个温度区段。温度伸缩缝一般采用以下两种方法：1）设置双柱；2）设置单柱方法处理，在屋架支座处设置滚动支座，对横向温度伸缩可在屋面梁与檩条连接处采用椭圆孔的滑动方式。
3.支撑系统设置
为保证钢结构厂房的空间工作性能，提高刚度、承受和传递纵向水平力，防止过大变形，同时避免压杆失稳、以及保证稳定性、应根据厂房具体结构形式、厂房内吊车设置情况以及厂房高度、跨度，温度区段的长度等情况布置可靠的支撑系统。钢结构厂房支撑系统分为柱间支撑系统和屋盖支撑系统两大类。
1）柱间支撑系统。厂房每一温度区段均应设置稳定的柱间支撑系统，并与屋盖横向水平支撑系统的布置相协调。下柱支撑的位置是决定厂房纵向变形方向的重要因素，并能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间部位，能够使吊车梁等纵向构件随着温度变化比较自由地向温度区段两端伸缩。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即可。但当温度区段的长度大于150m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间支撑，其位置应尽可能布置在温度区段中间1/3的范围内。为避免产生过大的温度应力，两道支撑的中心间距不宜大于72m。上段柱间支撑除在设有下段柱间支撑的柱间布置外，还应在温度区段的两端柱间布置上段柱支撑，提高钢结构厂房上部纵向刚度，有效传递山墙风荷载及纵向地震作用。
2）屋面支撑系统。该系统主要是由水平支撑及系杆所组成。屋面支撑的布置应根据厂房高度、跨度、柱网尺寸、屋盖结构形式、吊车设置及起吊吨位等条件来确定。一般情况下，屋盖结构无论是有檩体系或无檩体系，均应设置垂直支撑。对于无檩体系屋盖，大型屋面板有三点和屋架焊接，可起到上弦支撑作用。考虑到安装需要和施工条件限制，无论有檩体系屋盖或无檩体系屋盖，均应在天窗架上弦和屋架上弦设置横向支撑。对于屋架间距不小于12m的厂房或厂房内设有特重级桥式吊车亦或厂房内有能够产生较大振动荷载的设备，均应设置纵向水平支撑。
4.门式刚架荷载取值
在计算门式刚架受力情况时，屋面活载按满布考虑，其结构安全性、用钢量均会随着屋面活荷载取值变大而增大。《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》规定：屋面采用压型钢板轻型屋面，则屋面竖向均布活荷载标准值取0.5KN/m2（包括屋面檩条、屋面板的计算）；当门式钢架受到荷载水平投影面积>60m2时，屋面竖向均布活荷载标准值允许取0.3KN/m2；对于屋面恒荷载，主要是考虑屋面板、屋面檩条、屋面保温层、屋面吊顶等固定存在的荷载；对于设置屋顶喷淋系统的荷载，为安全考虑，建议按活荷载取值。
5.结构体系抗震设计
虽然钢结构厂房由于材料本身具有良好的抗震性能，如果设计不合理，当厂房遭受较大地震时，也会造成严重破坏。所以要采用必要抗震的构造措施。
钢结构厂房抗震设计时应注意如下问题：1）平面布置方面，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刚接连接的框排架，使得钢结构的受力性能得到充分利用并能减少结构体系横向变形。2） 钢结构厂房的破坏一般情况不是由于杆件强度不足，而常常是因为杆件受压失稳而造成的。3）对于钢结构厂房的抗震概念设计，同样存在“强节点，若构件”的设计理念。对与钢结构连接节点，应保证其破坏不先于结构构件的全截面屈服，应使杆件能进入塑性工作区段，充分吸收地震能量，发挥其抗震能力。4）当抗震设防烈度为7度～8度时，宜采用钢筋混凝土墙板或轻型墙板，如压型钢板复合板材、石棉瓦、瓦楞铁等。
6.隔热及防火设计
钢材受热温度在100℃以上时，随着温度的升高，钢材的抗拉强度逐步降低，钢材塑性逐步增大；当温度在250℃左右时，钢材抗拉强度略有提高，而塑性却降低，出现蓝脆现象；当温度超过250℃时钢材出现徐变现象；当温度达500℃时，钢材强度降至很低，以致钢结构整体塌落。因此，当钢结构表面温度处于150℃以上时，必须做隔热及防火设计，常用做法一般有两种：1）在钢构件外包耐火砖，增设混凝土保护层或专用防火板材；2）采用防火涂料，防火涂料分为厚涂型和薄涂型两种，涂料厚度应按《钢结构防火涂料应用技术规程》以及《建筑设计防火规范》的规定选取。
结语
随着科技的不断发展，越来越多的设计工艺以及先进技术将被应用到钢结构厂房的设计中，但是，只有将老问题一一解决完，才能更好的结合新技术，将我国钢结构厂房设计水平提升到一个新的高度。作为钢结构工程设计人员，应该经常到施工现场走走，多下车间转转，跟生产施工一线的工人沟通交流，了解钢构件在制作安装过程中存在的难点，对设计中存在不足的地方进行调整，这样才能建造出具有一定影响力的精品工程。
参考文献
[1] 邱鹤年. 新编钢结构设计手册北京：中国电力出版社，2005.
[2] 李星荣魏才昂. 钢结构连接节点设计手册北京：中国建筑工业出版社，2005.
[3] GB50017-2003，钢结构设计规范.
关键词：厂房；柱网；尺寸；设计
中图分类号：V268.1文献标识码：A
一、厂房柱网的设计原则
工业厂房的柱网设计布置应满足工艺流程和使用要求，并且能够适应未来可能发生的厂房生产工艺要求的变动。同时要确保结构体系的完整性和安全性以及考虑项目经济指标对设计的要求。厂房柱网设计的主要内容是确定厂房的平面横向跨度和纵向柱距尺寸，并确定变形缝、抗震缝等结构缝的位置和做法。
厂房柱网设计时应充分考虑设计标准化、生产工厂化、施工机械化等要求，以提高建筑工业化的水平。建筑工业化对节约材料、缩短工期、降低综合造价、提高结构质量极为重要。建筑工业化是以产品标准化为基础的，包括:结构物的标准化、构件的标准化和节点连接的标准化。产品标准化通过结构的模数话、定型化和统一化来逐步实现。模数化是结构的主要尺寸符合一定的基本模数，通常情况下工业厂房横向跨度的模数采用3m，当厂房跨度不小于24m时，厂房纵向柱距的模数采用6m;定型化是同类结构和构件及其连接构造尽量采用相同的典型形式，用来提供生产效率从而节约工期;统一化则进一步使构件及连接的主要尺寸也统一起来。
二、厂房横向跨度的设计
在工业厂房的结构设计过程中，首先要解决的就是如何按照厂房工艺使用的要求来确定柱网的平面布置。布置的原则首先应满足生产工艺流程的需要，其次在保证厂房整体刚度及强度的同时，注意柱网尺寸尽量统一，以便于施工与维护。柱网尺寸包括厂房横向跨度及纵向柱距。横向跨度一般根据厂房内所需大型设备的尺寸、定位，以及人流物流走向确定，其主要由工艺专业确定。
三、厂房纵向柱距
工业厂房的结构设计中，厂房纵向柱距对厂房纵向受力构件的截面尺寸起着至关重要的作用。纵向柱距的尺寸，按传统的结构设计惯例，为了与屋面板或墙板的跨度相互协调，钢结构和钢筋混凝土结构的厂房均按预制钢筋混凝土模数制的模式将柱距模数定为3m，一般工业厂房使用6m, 9m, 12m。但随着新型轻质围护结构的发展和逐步成熟，以及重型工业厂房中不断用涌现的大体积的工业设备及产品，运用18m, 24m等越来越大柱距尺寸的厂房层出不穷。不计地基基础的因素，若仅考虑上部结构，从施工方便、钢材供应充裕和用钢量等方面出发，日本认为最经济的柱距为15m，德国则认为20m左右最为适当。若结合地基处理情况、工艺要求和施工条件等综合考虑，重型钢结构厂房的基本柱距一般较常采用12m, 18m和24m。柱距的大小，直接影响着排架柱系统、吊车梁系统等主要承重体系的截面尺寸，因而合理的柱距布置能达到良好的经济效果。
（一）吊车梁柱距
吊车梁是厂房直接承受吊车荷载的主要受力构件。在重型工业厂房设计中，由于其吊车起重吨位大，故吊车梁的截面主要采用实腹式，亦分为工字型吊车梁和箱型吊车梁，施工中吊车梁翼缘与腹板间可采用焊接或者铆接。吊车梁的计算中通常将其假定为简支结构。虽然连续结构与简支结构相比，在同样吊车荷载下可节约钢材80%左右，但其因为构造、施工较复杂，支座沉陷敏感，对地基要求高等不足，反而简支构件凭借传力明确、构造简单、施工方便等优点被广泛应用。吊车梁与制动桁架(梁)、辅助桁架、水平支撑、垂直支撑等构件组成吊车梁系统，这其中吊车梁的用钢量占吊车梁系统的80%以上。
吊车梁的截面是依照钢构件的强度、挠度和疲劳指标进行计算设计。计算吊车梁的强度、稳定以及连接的强度时，采用荷载设计值，计算疲劳和正常使用状态的变形时，采用荷载标准值。当计算吊车梁或吊车桁架及其联接的强度和稳定性时，根据《建筑结构荷载规范》，对吊车竖向荷载应乘以动力系数，当吊车工作级别均为中级(A5)，故采用1. 05的动力系数。
（二）屋盖系统
屋盖系统主要包括厂房屋面、屋架或钢横梁、檩条及屋盖支撑。工业厂房屋面通常选用压型钢板、发泡水泥复合板及混凝土屋面板;工业厂房横向承重结构近些年主要选用钢横梁形式，而屋架多用于混凝土屋面板的厂房屋面形式;檩条一般用于轻型屋面，形式上有实腹式和桁架式两种;屋盖支撑是连接屋盖承重结构组成整体的重要组成，其能使屋盖结构组成一个整体刚度较大的结构体系，并保证屋盖结构有一定的空间刚度。
屋盖结构根据是否采用檩条，通常分为无檩屋盖结构体系和有檩屋盖结构体系。无檩屋盖体系构造简单、安装方便，易于铺设保温层和防水层，同时屋盖的刚度大，整体性好，但其相对自重较大;有檩屋盖体系布置灵活，构件自重轻、用量省，但其相对安装复杂，并且屋盖的整体刚度较差。
（三）排架柱柱距
厂房的排架是由横梁和柱组成。作用在排架上的荷载有恒荷载和活荷载两种，在地震区还有地震作用。横荷载包括屋面、墙体、结构等自身的重量，以及吊挂管道等设备重量，活荷载包括有雪荷载、积灰荷载、屋面活荷载、吊车的竖向荷载、吊车横向水平荷载和风荷载等。
（四）围护系统
厂房围护系统包括厂房地坪标高以上的纵墙围护和山墙围护部分，从结构传力角度出发分为墙架和围护墙。围护结构承受由墙体、风传来的荷载并将荷载传递到厂房排架柱或基础上，这种结构构件系统一般称为墙架。墙架构件主要有墙架柱、抗风柱、抗风析架、横梁及支撑等。围护墙常用材料有压型钢板、砌体、夹芯板等。自承重砌体墙其墙体自重可由基础梁传至基础或直接传至条形基础，而将风、地震等水平荷载传至厂房排架柱或墙架柱;轻质墙体通常悬挂在墙架横梁上，并通过横梁把墙体重量及水平荷载传至厂房框架柱或墙架柱上;压型钢板则通过墙面擦条将墙体重量及水平荷载传至厂房排架柱或墙架柱上，再传至基础。
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关键词：门式刚架结构 计算长度 荷载 刚接 铰接
前言
轻型钢结构是近半个世纪来，国内外应用与发展速度最快、使用最多的新型钢结构形式，被广泛应用于工业、民用和较大空间的公共建筑，除了具有传统钢结构的施工速度快、结构空间大等优点外，还具有钢材用量更少、建筑类型更自由、造价低廉等更大的综合优势。特别是近年来，钢结构在我国的迅猛发展，使得门式刚架结构体系作为一种有较大优势的轻型钢结构，在我国更是大量的设计和使用。近十几年来，我国彩色钢板的产量大大增加，与此同时焊接H型钢从出现，到广为使用，也不过十几年，这都为门式刚架的大量使用创造了客观的物质条件，目前，我国建成门式刚架结构工程已达上千万平方米，据不完全统计每年还在以几百万平方米的速度增加。
1、 屋面活荷载的确定
《钢结构设计规范》 （GB50017）作为门式刚架结构设计的主要依据，根据《钢结构设计规范》可知：不上人屋面的活荷载为0. 5kN/m2,如果构件的承受荷载面积大于60m2时，可以取面积折减系数0. 6，门式刚架上部的承载面积一般都大于60m2，基本都满足此条件，故设计时活荷载可取值为0.3 kN /m2，此种取值对于刚架的设计应该是没有问题的，但是全面考虑整个屋面结构，包括屋面檩条和屋面板，如果全部设计都按照0.3kN /m2取值，偏于冒险，我们参考了国外相关规范考虑到0.15kN/m2~0.60kN/m2的附加荷载。而笔者查阅相关的规范，包括：《钢结构设计规范》（GB50017）、《冷弯薄壁型钢结构技术规范》（GB50018）和《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》（CECS 102：2002）都未对此问题作出规定，据笔者所见现在有的框架梁过细，檩条过小，有明显克扣荷载的现象，如果遇到特殊的超载情况例如大风、大雪或其他原因，整个结构就会出现安全隐患，所以笔者还是建议活荷载取0. 5kN /m2。
2、结构力学设计方法及考虑抗震影响的设计
门式刚架由于其受力情况，一般都采用变截面结构设计，而变截面结构必须采用弹性分析方法确定各种内力（《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》要求），弹塑性分析方法仅在结构均为等截面构件时才使用。变截面门式刚架一般均采用平面结构分析内力，而不考虑应力蒙皮效应。由于单层门式刚架结构自重小，承载力一般不考虑地震作用效应组合，所以我们既可以认为不需进行抗震计算。但按照《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》规定，对于宽度较大的刚架或竖向高度很大的刚架，或长度很大的纵向刚架，包括有夹层、吊重、桥式吊车等结构情况，则必须考虑地震作用效应，必须进行包括地震荷载作用的组合验算。笔者对不同情况进行了计算分析可知，对于单层门式刚架（无吊车），地震烈度考虑为6度至7度时，地震作用对门式刚架的设计没有任何影响；对于地震烈度为8度或更大时，同时考虑刚架的跨高比大于3.5，地震作用对门式刚架结构设计仍然没有任何影响；当刚架的跨高比设定为1.5~3.5时，地震作用对门式刚架的设计起到较大作用，且跨高比为 1.5 时，地震作用的影响最大。
3、结构的优化设计
设计过程除了保证正常使用的安全外，还要最大可能的发挥出门式刚架轻型房屋结构的长处和优点。由于轻型钢结构构件在生产过程中任意性较大，轻质屋（墙）面的布置十分灵活。上述优点保证了门式刚架轻型房屋的生产和施工基本可以做到量体裁衣。也就为我们设计者提出了保证设计合理化、结构安全化、降低投资造价等优化要求。
3.1.结构跨度的确定
厂房跨度往往由生产工艺流程和厂房使用功能等因素决定着，大部分投资方都会要求设计者按照自己的使用需要，确定经济合理的结构跨度。在满足使用者的生产工艺和使用功能的基础上，结构的高度是确定结构的跨度的较大影响因素。经过笔者比对演算，如果确定柱高及上部荷载，适当加大结构跨度，整体结构的用钢量并无较大程度增加，但是加大了可利用空间，降低了基础造价，取得了较大的综合效益。
经验算可知，设定檐高为6m、柱距为7.5m，且荷载情况完全相同时，跨度在18~30m范围内的刚架，单位面积用钢量（Q235B）为18~28kg/m2，当跨度在 21~48m范围内的刚架，单位用钢量为25~40kg/m2。但是，一旦跨度超过48m时尽量采用多跨刚架（且中间必须设置摇摆柱），其用钢量与单跨刚架比较，节约 18%左右，因此设计门式刚架时，必须根据具体情况、投资者的要求来选择合理跨度的刚架，而不宜盲目追求大空间、大跨度。
3.2.结构最优柱距的确定
刚架柱距的选择需考虑如下因素：1、刚架的跨度2、屋面荷载3、檩条形式，如果要求为较小刚架跨度，而选用了较大的柱距，会增加檩条使用量，加大了用钢量，这对业主而言是不负责任的。门式刚架存在着最优柱距范围，即门式刚架的柱距应设定在6m~9m之间，超过9m时屋面檩条与墙梁体系的用钢量增加过多，没有达到减少造价的目的。
4、结构设计应给予重视的几种情况
4.1. 柱脚螺栓抗剪及抗拔
近年来，各地出现多起使用中的门式刚架轻钢房屋被大风将锚栓拔起，造成较严重的事故，所以《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》明确规定，必须进行柱脚锚栓的抗拔验算。柱脚锚栓不能参加抗剪，水力应由底板与混凝土基础间的摩擦力承受，超出时应设置抗剪键。
4.2. 隅撑设置
隅撑的作用是保证刚架在斜梁受压下翼缘和刚架柱受压翼缘出平面外稳定，是重要的控制构件稳定性的构件。《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》规定“在檐口位置，刚架斜梁与柱内翼缘交接点附近的檩条和墙梁处各设一道隅撑”，就是为了保证该处的稳定性。部分柱也应该设置隅撑，必须根据实际情况计算后设置，而当遇到较高柱时，必须分段后，验算平面外的稳定性。
4.3.柱间纵向支撑设置
部分多跨门式刚架轻钢房屋，往往只在边跨设置柱间支撑，却没有在中间柱列设置柱间支撑。为了保证使用的安全性，建议如果不能设置中跨柱间交叉支撑时，可设置人字支撑等其他形式的支撑，或采用纵向支撑。
5、结语
由于我国轻钢结构起步较晚，在理论和实践中与世界先进水平仍有较大差距，所以建议在设计中，对于门式刚架构件的截面尺寸需经多次试算才可确定。目前部分钢结构设计人员的设计经验还很少，选择的截面形式容易造成结构整体的应力不均，且经济指标不合理，甚至影响整体结构的安全度。因此为了保证安全、增加经济效益，必须要求相关设计人员进一步扭转我们的设计观念，以工程的设计质量为先，推动我国门式刚架轻型钢结构的向前发展。
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