單層鋼結構廠(chǎng)房的設計優(yōu)化策略

來(lái)源：建筑設計 瀏覽：- 發(fā)布日期：2022-02-17 09:35:14

1、單層鋼結構廠(chǎng)房上部結構設計優(yōu)化

（1）結構軟件分析

實(shí)際設計工作中，計算基本都是通過(guò)軟件來(lái)完成，選取正確的設計參數至關(guān)重要。區分查看指標的假定情況、計算方法以及適用規范，影響計算結果的判別規范。抗震規范對于鋼結構框架和單層鋼結構廠(chǎng)房對于柱子的長(cháng)細比控制、柱間支撐地震作用及驗算等要求均不同。并且對于軟件提示的計算結果超限問(wèn)題，也需要自行判別。抗震規范對于行業(yè)有特殊要求的工業(yè)建筑，在抗震設計時(shí)應按有關(guān)專(zhuān)門(mén)規定執行。很多行業(yè)也對其行業(yè)內建筑出臺了相對應的設計規范，針對一些條款提出特別的規定。就門(mén)式剛架單層廠(chǎng)房來(lái)說(shuō)，根據最近的門(mén)鋼規范對與主剛架翼緣寬厚比和腹板的高厚比在適用范圍內要求較鋼框架要低。

在取橫向框架計算后，還應對縱向風(fēng)荷載和地震力進(jìn)行計算。可以建立縱向柱列的二維模型，橫向剛架的荷載布置在柱頂節點(diǎn)，利用軟件計算分析，如果縱向支撐采用桁架連接的話(huà)，兩個(gè)計算方向剛度接近，接近框架的結構形式，建議采用空間模型計算。

（2）結構布置優(yōu)化

選擇合理的縱向柱距和橫向跨度。工業(yè)廠(chǎng)房的跨度太大或者太小都會(huì )造成鋼材的浪費。門(mén)式剛架的單跨跨度宜為12～48m，柱網(wǎng)縱向間距宜為6～9m。跨度越大，橫梁的彎矩越大，相應的柱截面也加大，并且梁的撓度變化率會(huì )大過(guò)梁彎矩的變化率。超過(guò)一定跨度后，變形可能成為更重要的控制因素。

在一定范圍內，隨著(zhù)縱向柱距增加，主鋼架數量減少，用鋼量會(huì )減小，檁條、吊車(chē)梁和支撐的用鋼量增加并不會(huì )太多。超過(guò)9米時(shí)，屋面檁條和墻梁的用鋼量會(huì )大幅提高。因工藝要求做大柱距時(shí)，可通過(guò)設置桁架式檁條和增設拉條，考慮屋面板對檁條的穩定性約束等來(lái)降低用鋼量。

2、基礎設計

在設計的過(guò)程中，因為參與設計的人員有著(zhù)不一樣的專(zhuān)業(yè)水平與能力，不同的設計思路和設計方法一定程度地影響建筑的經(jīng)濟性，合理的計算方法能達到一定的節材目標。鋼結構自重輕，在一些風(fēng)荷載和地震力較大的地區，在柱腳產(chǎn)生很大的彎矩，但豎向力小，導致基礎底面積很大。在無(wú)吊車(chē)設計時(shí)可以采用鉸接柱腳，僅由柱腳剪力產(chǎn)生的基底彎矩減小很多，并允許產(chǎn)生不超過(guò)基底面積15%的零應力區，大大減小基礎混凝土量。同時(shí)可以在墻體窗臺下段設置一定高度的磚墻，通過(guò)拉梁傳遞給基礎，利用磚墻的重量減小基礎荷載的偏心距，達到控制基礎底面積的目的。

3、根據構件受力特點(diǎn)選用變截面桿件

在無(wú)吊車(chē)單層鋼結構廠(chǎng)房的設計過(guò)程中，分析其彎矩包絡(luò )圖，在門(mén)式剛架中可發(fā)現鋼梁彎矩呈現跨中及支座處大特點(diǎn)。結合此特點(diǎn)，采用變截面梁和柱，可使鋼梁、柱的強度得以充分利用同時(shí)，節省了材料，優(yōu)化了用鋼量，降低了工程造價(jià)。變截面與等截面相比，前者可以適應彎矩變化，但在加工和連接不如等截面方便。

4、對單層鋼結構廠(chǎng)房進(jìn)行抗震優(yōu)化設計

地震作用作為建筑結構安全設計的重要影響因素，越來(lái)越不可被忽略。鋼結構震害往往表現為側向剛度不足，和連接節點(diǎn)破壞。

抗震規范要求單層鋼結構廠(chǎng)房框架柱軸壓比小于0.2時(shí)長(cháng)細比不宜大于150，軸壓比不小于0.2時(shí)，不宜大于120。門(mén)剛規范要求地震組合時(shí)柱長(cháng)細比不應大于150。梁柱節點(diǎn)分為剛接和鉸接兩類(lèi)。剛接設計時(shí)梁腹板宜采用摩擦型高強螺栓與柱連接板連接，梁翼緣與柱翼緣通常采用全熔透坡口焊連接，這種簡(jiǎn)單，便于施工。抗震設計時(shí)，宜采用塑性鉸外移的連接形式，如梁上下翼緣處增加蓋板，加寬梁翼緣和加腋的方式或采用骨式連接以達到強節點(diǎn)弱構件的設計思想。柱腳節點(diǎn)設計時(shí)，宜采用埋入式、外包式，也可采用外露式，抗震設計時(shí)優(yōu)先采用埋入式柱腳。

鋼結構建筑形式在近年來(lái)廣泛使用，單層鋼結構廠(chǎng)房以其輕質(zhì)、高強度、建設周期短等優(yōu)點(diǎn)，在常用建筑中占比越來(lái)越大。在滿(mǎn)足結構安全性的前提下，設計人員應不斷探究更加經(jīng)濟和受力合理的設計方法。如今，各種優(yōu)化措施不斷得到實(shí)踐應用，國家相關(guān)規范也不斷補充完善，各種設計方法和思路也越來(lái)越成熟，鋼結構的優(yōu)點(diǎn)不斷被發(fā)掘出來(lái)，推動(dòng)著(zhù)建筑行業(yè)不斷發(fā)展。在未來(lái)的時(shí)間里，對于單層鋼結構廠(chǎng)房建筑設計優(yōu)化的新思路、新方法仍將不會(huì )止步，而這就需要設計人員和施工人員的共同努力，才能得以收獲成果。