随着社会经济的发展，我国工业化建设进程也在不断加快，工业生产中，厂房是不可或缺的重要基础设施，基于此，工业厂房建设受到了越来越多的重视。工业钢结构厂房具有安装便利、施工简洁的显著优势，且其体量能够匹配工业生产的规模化、集中化、产业化的发展道路。本文中，笔者主要对工业钢结构厂房结构设计重点问题进行了分析，以供参考。

 

1、工程概况

 

本研究中，笔者以一工程设计实际为例，通过调查其设计过程中遇到的几点问题，分析工业钢结构厂房结构设计的重点问题。该项工程位于沿海某地级市，抗震设防烈度为7度，基本地震加速度值设计为0.15g。主厂房跨度30米，总长度55米，总高度11米，厂房部分设置有材料堆放区、卸料区两个不同的区域，局部设有配电区、监控区、办公区等等功能性区域，整体采用钢结构，独立基础设在柱下。

 

2、合理确定结构形式

 

本工程中，主厂房包括办公区、卸料区，其中，办公区为厂房整体面积的1/4，是带夹层的2层钢结构厂房，应用的是钢筋混凝土楼板。一般情况下，设计中，厂房所采取的结构形式为门式钢架，原因在于其具有形式简洁、施工方便以及传力路径明确的优势。但是，本工程中的厂房，存在夹层部分以及钢梁、混凝土楼板，因此，不符合门式钢架结构形式的适用范围。若是按照钢框架进行建模计算，钢结构的相关设计标准中，与门式钢架相比，钢框架的长细比、截面高厚比等均高出一个等级，基于此，若是按照钢框架结构形式进行设计，就会导致用钢量的大量提高，不仅使结构变得更为复杂，也无法展现门式钢架厂房简洁明确的设计理念。

 

针对门式钢架局部带夹层的情况，对往年类似工程案例进行查阅，发现，主要解决方法主要有两种：第一，根据门式钢架的结构形式，进行整体性设计，对于局部夹层，按两种不同结构形式对夹层上下两个部分进行计算，对局部夹层的钢柱连接节点、钢梁，按照刚接的方式考虑，对夹层以上、夹层以下的部分，分别按照门式钢架、钢框架结构的形式计算；第二，于局部夹层位置设缝，将主体结构完全断开，使其分为两个部分，然后再分别按照门式钢架、钢框架结构的形式计算。但本工程厂房内配置了吊车，因此，宜采用第一种解决方法，将建筑当作一个整体，采取其他措施对局部夹层位置出现的平面刚度变化实施内部消化处理，这样使得其结构整体性更符合实际。

 

3、荷载传递

 

对轻型工业钢结构厂房来说，结构的横向荷载传递、纵向荷载传递是两个独立的体系，主要由主钢架承担横向荷载，并传入基础，由刚性系杆、柱间支撑等构件将纵向荷载传递给每榀钢架，共同承担纵向荷载。根据GB51022-2015中的要求，分期建设区段或者是每个温度区段之中，应设置能够独立构成空间稳定结构的支撑体系，在开间之中设置屋盖横向支撑的同时，也要柱间支撑，最终组成稳定的几何不变体系。

 

本工程中，从纵向方面来看，屋面设置了屋面支撑，柱顶设置了钢系杆，中间设有吊车梁标高处与楼板标高处，且设置了柱间支撑。与此同时，从厂房平面布置方面来看，一侧存在局部夹层，且应用的是钢筋混凝土楼板。基于此，楼板标高处，可以看作此平面刚度无限大，应应用有效的对策，来提高对纵向荷载的传递能力。面对这样的问题，可以采取在楼板标高处邻跨处增设柱间支撑的方式，来提高纵向结构构件对纵向荷载的整体传递效果，避免局部楼板处发生刚度突变，确保结构的整体均匀变形。

 

结构设计中，通常是对每个分层标高处建筑所承受的剪力进行计算，然后计算分别作用于每层柱间支撑上的剪力。此外，还要注意是按照压杆、还是按照拉杆来进行考虑，也要注意满足相关标准的长细比要求。在斜杆长细比入小于200的时候，压杆全部也可以部分参加工作，长细比入越小的情况下，斜杆轴心的受压稳定系数也就越大，表示压杆参加工作的程度越大；在斜杆长细比入大于200的时候，压杆便会较早地受压进而退出工作，因此，可以仅考虑拉杆。

 

4、安全性与经济性的平衡

 

工业钢结构厂房结构设计中，保障安全性的基础上，也要重点注意经济性。对于钢结构厂房来说，由于内饰较为简洁，因此，施工方法是否简易便捷、结构布置是否合理等，直接决定着钢结构厂房的经济性。本工程中，从结构形式方面考虑，其处于轻型门式刚架、钢框架结构之间，因此，设计人员应合理选择，才能确保结构的经济性。若是单纯按钢框架结构来进行设计，确保能够满足柱顶位移等相关标准要求的前提下，厂房用钢量一般会大于每平米50千克；若是厂房局部按钢框架结构来进行设计，其余按照门式刚架设计，那么厂房用钢量则会降低到每平米45千克。

 

与此同时，对于抗风柱、水平支撑、柱间支撑等构件，选择合理的结构参数，合理地进行结构选型，也可以降低厂房用钢量，从而有利于提高厂房的经济性。除此之外，设计中，若计算结果不符合要求，设计人员为确保结构的安全性，一般会应用加大构件截面的方法，但通常截面增加多，应力比增加少，所以应对结构形式进行适当调整，站在全面的角度上考虑，进行反复计算，减少厂房用钢量，确保经济性。作者：王俊峰