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摘要：我国产业门类齐全，产业规模逐年扩大。随着经济的发展，工厂建设水平也在逐步提高。由于大跨度钢结构工业厂房具有施工速度快、抗震性能好、环保等优点，钢筋混凝土厂房的比例逐渐降低。大跨度钢结构工业厂房在工业项目建设过程中起着重要的作用。本文将围绕钢结构工业厂房设计的设计内容，提出一些设计要点，使工业厂房设计安全适用、技术先进、经济合理、施工方便。
关键词：工业厂房 钢结构 大跨度 设计要点
引言
随着社会经济的发展，工业规模不断扩大，新建工厂数量逐年增加，现代化工厂产能不断提升，生产力逐步提高。为适应生产规模扩大的需要，在保证安全经济的前提下，提出采用大跨度。与钢筋混凝土厂房相比，大跨度钢结构厂房具有跨度大、环保、工期短等优点。在实践过程中，分析了主要设计内容，提出了大跨度钢结构工业厂房的设计要点。
一.钢结构工业厂房设计的主要内容
1.结构体系
1.1大跨度钢结构工业厂房的结构体系主要分为平面结构和三维结构两种。平面结构有受力分析简单明显的特点，从结构类型可细分为：门式刚架结构，排架结构，平面框架。
工业厂房在设计过程中，首先需要根据工艺布置等要求进行柱网布置。根据吊车起重吨位、高度、跨度、柱距、屋面排水等条件确定选择结构体系和构件形式。
2.结构构件
2.1厂房柱
常用的厂房柱有：等截面或变截面实腹式H型钢、双肢或三肢格构柱、钢管混凝土柱。柱底在基础处通常采用刚接，柱顶与屋面梁或屋架采用铰接或刚接。
2.2吊车梁
根据起重机吨位和厂房柱间距选择实腹焊接吊车梁、桁架吊车梁和箱形吊车梁。当吊车梁两侧跨距相差较大时，为保证轨道标高一致，共用支架，可将跨度较大一侧的吊车梁做成鱼腹式或变截面式，也可在支架处增设较小一侧的支架。
2.3屋面结构
根据跨度和柱距可选择实腹式H型钢梁、三角形角钢屋架、梯形角钢屋架、梯形方钢管（圆钢管）屋架、网架、网壳。
2.4托梁
生产要求对工业厂房结构局部抽柱时，采用托加或托梁以支承抽柱后无下部的支承的屋面梁或屋架结构。实腹梁称为托梁，桁架梁称为托架。与柱的连接采用铰接。
2.5围护结构
屋面围护结构优先采用复合压型钢板等轻型屋面，当生产工艺对厂房内洁净度有要求时可采用轻型预制板或现浇钢筋混凝土板。屋面檩条根据跨度采用冷弯薄壁卷边C型或Z型钢、高频焊接薄壁H型钢。
墙面围护结构优先采用复合压型钢板，如有防火要求可采用预制墙板或砌块填充墙。墙梁选择同屋面檩条。
抗风柱采用实腹式H型钢柱、平面桁架柱、三肢桁架柱。同时采用水平桁架或系杆加柱间支撑体系。
2.6厂房基础
厂房柱基础根据地基条件和柱脚形式采用杯口独立基础、短柱独立基础、桩基础。厂房内部设备基础宜与厂房柱基础脱开。
3.钢结构防火
3.1设计耐火极限
钢结构构件的设计耐火极限应根据建筑的耐火等级确定。建筑的耐火等级因不同的生产类型和建筑面积根据现行国家标准《建筑设计防火规范》GB50016、《钢铁冶金企业设计防火标准》GB50414、《火力发电厂与变电站设计防火标准》GB50229等要求确定。
其中，柱间支撑的设计耐火极限应与柱相同，楼盖支撑的设计耐火极限应与梁相同，屋盖支撑和系杆的设计耐火极限应与屋顶承重构件相同。
3.2防火保护措施
无防火措施的钢构件耐火时间为0.25小时，达不到设计耐火极限。防火措施可采用外部防火涂料、外部防火板或耐火钢构件。一般应优先考虑占用空间小的防火涂料。防火涂料的材料要求应符合国家有关标准。防火涂料应与防腐涂料相容，并与使用环境相适应。
4.钢结构防腐
钢构件的腐蚀会危及工程的安全性和耐久性，造成资源的浪费。构件本身的最小尺寸应符合有关规范和标准的要求，然后采取防腐措施。防腐层的使用寿命应根据构件重量、维修难度等因素确定。
二.荷载和作用对钢结构工业厂房设计的影响
厂房结构设计中采用的主要荷载和作用有：楼层活荷载、屋面灰荷载、吊车荷载、设备运行荷载、事故荷载、楼层堆垛荷载、维修荷载、地震荷载、风荷载、雪荷载、温度荷载等，下面对几种荷载类型进行简要分析。
1.设备荷载对厂房结构的影响
对于有动力设备的厂房，应分析动力作用对结构的不利影响。当有基础时，可采用动力系数法将计算简化为静载。
2.地震作用对厂房结构的影响
厂房结构形体宜规则，平面布置宜规则对称，侧向刚度沿竖向宜均匀变化。大跨度屋面结构应按相关规范标准的要求计算竖向地震作用。
3.温度作用对厂房结构的影响
对于平面尺寸过长的厂房结构，通常采用设结构缝的形式，减小温度作用对结构的影响。
三.钢结构工业厂房设计的设计要点
1.柱网布置
工业厂房跨度和柱距的确定首先应满足生产要求，厂房平面宜为矩形。柱距常用的尺寸有9米、12米、15米、18米。优先采用较小的柱距，局部采用较大的柱距，最后采用抽柱的方式。
2.厂房柱选型
厂房柱横截面高度小于1米时，优先采用实腹式钢柱。生产要求大吨位吊车时，厂房柱优先采用双肢格构柱，吊车梁中心线与分肢中心线保持一致。常用肢距尺寸范围为1~2米。双肢格构柱上柱的横截面高应考虑设人孔的最小宽度要求。当构造要求翼缘宽度较大，计算翼缘宽度可采用有效宽度，有效宽度满足宽厚比要求即可。对厂房柱的应力比应留有余地，以满足以后生产线改造时可能增加的荷载。
3.屋面结构选型
屋面结构优先采用梁柱刚接的变截面实腹式梁，梁横截面最大高度不宜超过1.2米。跨度和柱距都比较大，可采用网架结构。
4.吊车梁选型
吊车梁一般采用简支结构，宜采用实腹H型梁。计算吊车梁时，应根据工艺要求考虑吊车数量。当相邻柱间距过大时，大跨度吊车梁可采用端面变截面形式。当吊车梁的跨度和起重量较小时，吊车梁本身可以保证吊车梁的整体稳定性。吊车梁跨度不大于12M时，可采用槽钢或带走道板的H型钢作为制动结构。跨度大于12m、工作层A6、A7的吊车梁，以及跨度大于18m、工作层A1~A5的吊车梁，采用带辅助桁架、过道板和下翼缘（或下弦）水平支撑体系的制动结构。
5.柱间支撑布置
柱间支撑应均匀布置，避免工艺设备和开门。有吊车的车间，下立柱支架采用双片式支架形式。检修孔设在车间上立柱时，上立柱支架应为双片式支架。下立柱支架一般采用十字型，上立柱支架采用人字型。
6.结构缝布置
工业厂房的纵向长度和横向长度超过一定范围时，采用设结构缝的形式应对温度作用。厂房局部屋面高度有变化时，厂房横向跨数有变化时，应设结构缝。
结束语
随着经济的快速发展，工业项目的建设标准逐步提高，对工业厂房的设计提出了更高的要求。大跨度钢结构工业厂房具有施工速度快、抗震性能好、环保等优点，在建筑工程中得到了广泛的认可，得到了越来越广泛的应用。在设计过程中，只有抓住设计要点，才能做到安全适用、经济合理、便于施工。国家综合实力靠创新和人才。当今社会是人才培养的关键。国家快速发展的关键在于创新。走创新发展之路是社会发展的基础。掌握核心科技，占领创新制高点，经济稳步发展。
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