关于工业区厂房的排架结构设计的

[摘 要]：随着国内工业化道路的发展和工业产业转移,中国已经成为世界上最大的制造国.在中国制造走向世界的道路上,工业化建筑的发展也愈来愈快.本文以某工业厂房为例,对工业区厂房的排架结构设计问题进行详细分析,为设计人员提供建议参考.

[关 键 词]：排架结构工业区厂房结构设计

一、工业区单层钢筋混凝土排架结构工业厂房的设计

1.1基本体系

厂房的基本承重结构为由横梁（屋面梁或屋架）与横向柱列（柱及基础）组成的横向平面排架,竖向荷载（结构自重、屋面活荷载和吊车竖向荷载）及横向水平荷载（风荷载、吊车横向水平荷载和横向水平地震作用）等都主要是通过横向排架传到基础和地基的.纵向平面排架则是由纵向柱列通过抗风柱、屋盖横向水平支撑、连系梁、吊车梁、柱间支撑等构件形成一个骨架体系,称为纵向排架,其主要作用是保证厂房的纵向刚度和稳定性,并承受纵向风荷载、吊车纵向水平荷载、纵向水平地震作用等.

1.2计算方法

目前,在设计过程中,为计算方便,普遍检测定各个横向平面排架之间以及各个纵向平面排架之间是互不联系、独立工作的.而且由于厂房一般都较长,纵向平面排架的柱列较多,柱距小,抗侧刚度较大每根柱实际承受的水平力较小,因此,往往不进行纵向排架计算而只进行横向排架计算,可采用的是中国建筑科学研究院开发的PKPM系列软件中的PK软件进行横向排架汁算.建模时考虑以下2个检测定条件：

1.2.1柱下端与基础固接,上端与屋架交接.屋架简化为刚度无限大的刚性杆,其变形忽略不计.

1.2.2不考虑排架之间的空间作用,即各榀排架之间是独立工作,互不联系的平面体系,因此只需要选取其中有代表性的单榀排架进行计算即可.

1.3排架柱

柱截面尺寸不仅要满足结构承载力要求,而且要满足刚度要求,保证厂房在正常使用过程中不出现过大的变形,排架柱满足钢筋混凝土构造手册中最小截面尺寸限值,可不做变形验算.柱型选择应根据厂房的具体条件灵活考虑,例如当空分厂房位于抗震设防地区,吊车起重量大,为提高柱的抗撞击能力,柱截面高1000～1800mm,也采用矩形截面较合理.有的厂房为方便布置管道,柱截面高800～1000mm,也采用平腹杆双肢柱.予制工字型柱由于施工、予制、和吊装等原因目前在工程中已很少采用.牛腿、轨顶和柱顶等处的标高确定,依据是甲方单位提供的将采用的吊车的各项准确参数.一般应保证屋架下铉的最下部位距吊车的最高部位的净空尺寸不小于200毫米.

1.4抗风柱

抗风柱的主要作用是承受纵向风荷载,其下端一般做成固端,其上端《抗规》规定：山墙抗风柱柱顶应设置予埋件,使柱顶与端屋架上弦（屋面梁上翼缘）可靠连接.抗风柱与屋架的连接形式采用铰接（弹簧板）连接.连接部位应位于上弦横向支撑与屋架的连接点处,抗风柱的柱顶标高应低于屋架上铉中心线5O毫米,同时抗风柱变阶处的标高应低于屋架下弦底边200豪米.若是与屋架下弦连接,则屋架相应位置须设置下弦横向水平支撑.抗风柱按偏心受压构件计算,轴力是计算截面以上墙柱自重,弯矩是由抗风柱平面内计算宽度内的均布荷载作用下计算出的弯矩.

1.5支撑设置

一般有檩屋盖单元端开间（或第二柱间）需设置屋架上下弦支撑,垂直支撑布置在有上弦水平支撑的节间,未设置垂直支撑的屋架间在相应于垂直支撑平面内屋架上下弦节点处,设置通长纵向水平系杆相连.一般在厂房中部设置上,下柱间支撑,且下柱支撑应与上柱支撑配套设置；有起重机或8度和9度时,在厂房单元两端增设上柱支撑.

1.6围护墙与柱（抗风柱）的拉结

单层钢筋混凝土排架（框排架）厂房的围护墙应采用外贴式,现浇排架（框排架）结构,外贴墙体重量可由排架柱（抗风柱）挑牛腿出来放置连系梁,通过多道连系梁将墙体荷载层层传至柱和基础；予制柱排架结构,外贴墙体重量全部传至基础梁,通过基础梁再传至基础,墙体中增设多道圈梁,在抗震地区,承担围护墙全部荷载的基础梁不应按墙梁计算,因为受地震影响墙体开裂后,墙体的拱的作用退化严重,上部墙体荷载全部由基础梁承担,按墙梁计算会导致不安全.每开间需设置构造柱与圈梁（联系梁）及墙体拉结.

二、单层钢筋混凝土排架结构工业厂房设计的实例分析

某空分厂房主厂房总长54.48m,跨度24m,排架柱距6m,柱顶标高19.5m,现浇钢筋混凝土排架结构,北向附房为二层控制室,长54.48m,跨度9m,3m,层高5m,5m.现浇框架结构,南向附房为二层配电室,局部三层,长26m,宽14m,跨度6m,8m.,层高5m,2.5m,4.5m.现浇框架结构,抗震设防烈度8度,设计基本地震加速度值0.20g,抗震设防类别丙类,抗震等级二级,场地土类别III类.主厂房与贴建附房之间均设置防震缝,缝宽100mm.

2.1排架截面尺寸确定

主厂房柱顶标高19.5m,下柱变阶处柱标高15.000m,吊车中级A5（50/10t）,该厂房位于8度设防区,故排架柱采用矩形柱,柱截面高度h>等于Ht/10（Ht为基础顶面至吊车梁顶面的高度）,计算出柱截面高度为1800,柱截面宽度h>等于Hl/25（Hl为基础顶面至吊车梁底的高度）取柱截面宽度为800,上柱断面800x650.

2.2主厂房结构布置

主厂房屋架选用05G515,轻形梯形钢屋架GWJ24-3,外贴围护墙由多道连系梁分层承担,连系梁梁顶标高分别为3.900,8.700,11.500,16.300,16.500,另在6.000,13.900,23.000标高设置圈梁,由排架柱（抗风柱）挑出牛腿搁置连系梁,连系梁与排架柱（抗风柱）一起整体现浇.屋架上下弦支撑,柱间支撑按《抗规》第9.1.5,9.1.23款设置,在有上弦水平支撑的节间,两端及跨中的竖杆平面内各需设置一道垂直支撑,另外在有柱间支撑的节间端部增设垂直支撑.

2.3荷载及组合

2.3.1恒荷载

自重A1：包括（岩面夹心屋面板+檩条+屋架）；砖墙重A2：主厂房纵向连系梁传来墙体重量；氧压机平台楼板梁自重传来的荷载A3；吊车梁自重A41

2.3.2活荷载

屋面均布活荷载不上人荷载B1等于0.5kN/m2；屋面雪荷载B2等于0.35kN/m2.

吊车竖向荷载B3（最大,最小轮压）,B4吊车纵横向刹车力,还有氧压机平台楼板传来活荷载B5,左,右风载B6.

2.3.3横向平面排架

计算单元取相邻柱间距中心线截出一个典型区段,柱顶铰结,排架上、下柱为变截面,内力计算时考虑上柱对下柱的偏心影响,下柱底端嵌固在基础承台.考虑两台A5吊车组合时,必须用吊车梁支座反力影响线求出作用在排架柱上的最大压力Dmax,最小压力Dmin及组合后的横向水平制动力.横向水平制动力作用在吊车梁顶部,考虑正反两个反向,风载考虑左风,右风两种情况,风荷载计算应计入女儿墙高度范围传来的柱顶集中水平力,作用在柱顶以下的风载按均布考虑,外侧围护墙重量由连系梁传至柱牛腿,对柱产生偏心荷载,有氧压机平台楼面传来荷载的柱应计入这部分荷载.

三、结束语

综上所述,通过自己的工作实践,对这种类型结构设计的几点思考,单层厂房排架柱除满足刚度,强度要求外,还应满足抗震构造要求,如排架柱箍筋最小直径,最大肢距,最大间距,加密范围应执行《抗规》表9.1.20.钢屋梁满足如对屋面钢梁的挠度限制.在建立计算模型时,应该整体建模,以考虑钢屋架（钢梁）同混凝土框排架的整体作用；要做到分析模型与具体的连接构造处理相统一.参考文献：

[1]GB50017-2003钢结构设计规范[S].

[2]CECS102：2002门式刚架轻型房屋钢结构技术规程[S].

[3]GB50011-2010建筑抗震设计规范[S].

[4]GB50010-2010混凝土结构设计规范[S]