重型厂房的结构形式和结构布置

摘 要∶本文讨论了重型钢结构厂房的结构形式和结构布置。根据不同生产条件的要求，重型厂房一般取单层刚（框）架结构形式，但也有一部分为多层刚架。其屋顶既可采用钢屋架-大型屋面板结构体系，亦可采用钢屋架-檩条-轻型屋面板结构体系，或横梁-檩条-轻型屋面板结构体系。



通过学习《钢结构设计》这门课，了解到钢结构重型工业厂房在冶金，造船，机械制造等行业非常适宜。它们的显著特点是跨度大、高度大、吨位大。例如冶金工业的转炉车间，装配三个容积400m3的转炉时，其跨度可达30m，多层部分的高度可达80m，整个厂房占地面积达3000m2,吊车的起重量可达450吨。随着我国钢产量的增加，采用全钢结构的重型厂房将越来越普遍。





厂房结构的组成

厂房结构一般是由屋盖结构、柱、吊车梁、制动梁（或桁架）、各种支撑以及墙架等构件组成的空间体系。这些构件按其作用可分为下面几类∶

（1）横向框架  由柱和它支撑的屋架组成，是厂房的主要承重体系，承受结构的自重、风、雪荷载和吊车的竖向与横向荷载，并把这些荷载传递到地基。

（2）屋盖结构  承担屋盖荷载的结构体系，包括横向框架的横梁、托架、中间屋架、天窗架、檩条等。

（3）支撑体系  包括屋盖部分的支撑和柱间支撑等， 它一方面与柱、吊车梁等组成厂房的纵向框架，承担纵向水平荷载；另一方面又把主要承重体系由个别的平面结构连成空间的整体结构，从而保证了厂房结构所必需的刚度和稳定。

（4）吊车梁和制动梁（或制动桁架）主要承受吊车竖向及水平荷载，并将这些荷载传到横向框架和纵向框架上。

（5）墙架  承受墙体的自重和风荷载。

此外， 还有一些次要的构件如梯子、走道、门窗等。在某些厂房中，由于工艺操作上的要求，还设有工作平台。



厂房结构的框架形式

厂房的主要承重结构通常采用框架体系，因为框架体系的横向刚度较大，且能形成矩形的内部空间，便于桥式吊车运行，能满足使用上的要求。

厂房横向框架的柱脚一般与基础刚接，而柱顶可分为铰接和刚接两类。柱顶铰接的框架对基础不均匀沉陷及温度影响敏感性小，框架节点构造容易处理，且因屋架端部不产生弯矩，下弦杆始终受拉，可免去一些下弦支撑的设置。但柱顶铰接时下柱的弯矩较大，厂房横向刚度差，因此一般用于多跨厂房或厂房高度不大而刚度容易满足的情况。当采用钢屋架、钢筋混凝土柱的结构时，也采用铰接框架形式。

反之，在厂房较高，吊车的起重量大，对厂房刚度要求较高时，钢结构的单跨厂房框架常采用柱顶刚接方案。在选择框架类型时必须根据具体条件进行分析比较。



厂房的结构布置

厂房的柱网布置要综合考虑工艺、结构和经济等诸多因素来确定，同时还应注意符合标准化模数的要求。柱网布置首先要满足生产工艺流程的要求，包括预期的建和工艺设备更新的需求。这些要求往往涉及到设备基础，地下管沟等与柱基础的协调布置。柱网布置必须满足结构上的要求，在保证厂房具有必需的刚度和强度的同时，注意柱距和跨度的类别尽量少些，以利施工。’柱 柜的大小，直接影响着布置在柱距间的构 件(如檩条，吊车梁等)的截面大小。加大柱距一般可减少处理地基的费用和基础的造价，但将使布置在柱距间的构件的材料增加。因此，合理的柱网布置应使总的经济效应最佳。一般地，在跨度不小于30m、高度不小于于14m、吊车额定起重量不小于50t时，柱距取12m较为经济；参数较小的厂房取6m柱距较为合适。如果采用轻型围护结构，则取大柱距15m，18m及24m较适宜适宜。位于软弱地基上的重型厂房，应采用较大柱距。在一些工业部门，为了满足工艺要求，厂房亦可呈多跨形式。



随着我国社会经济的发展，各种工业厂房的建设日益加快。钢结构形式的重型工业厂房无疑具有其它结构形式所不具有的显著优势。采用何种结构形式和结构布置应该综合考虑生产工艺，经济技术等因素的影响。随着我国钢产量的增加，采用全钢结构的重型厂房将越来越普遍。



参考文献

（1）、陈绍蕃，房屋建筑钢结构设计，中国建筑工业出版社，2003

（2）、魏明钟 ，钢结构，武汉工业大学出版社

（3）、沈祖炎 ，钢结构基本原理，中国建筑工业出版社

（4）、钢结构设计规范，（GB-50017），中国建筑工业出版社，2004