淺談單層鋼結(jié)構(gòu)廠房的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案

閆 磊

（中油遼河工程有限公司， 遼寧 盤錦 124010）

近年來，隨著人們生活水平的提高，我國(guó)建筑行業(yè)在逐漸發(fā)展。單層鋼結(jié)構(gòu)廠房是我國(guó)工業(yè)產(chǎn)房中應(yīng)用最廣泛的一種，隨著材料以及技術(shù)的不斷發(fā)展，單層鋼結(jié)構(gòu)廠房也要在經(jīng)濟(jì)合理的基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化改革。但是，由于對(duì)傳統(tǒng)廠房設(shè)計(jì)方法還進(jìn)行一些延續(xù)使用，在廠房設(shè)計(jì)時(shí)會(huì)存在一些問題。因此，要對(duì)單層鋼結(jié)構(gòu)廠房設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，需要分析其中的問題，并提出一些優(yōu)化廠房設(shè)計(jì)的具體建議，推動(dòng)我國(guó)工業(yè)廠房設(shè)計(jì)的發(fā)展。

1 單層鋼結(jié)構(gòu)廠房設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀

在經(jīng)濟(jì)技術(shù)發(fā)展迅速的時(shí)代下，我國(guó)工業(yè)廠房逐漸增多，一般以單層鋼結(jié)構(gòu)廠房的形式出現(xiàn)。單層鋼結(jié)構(gòu)廠房主要由五部分組成：鋼架承重結(jié)構(gòu)、吊車梁結(jié)構(gòu)體系、墻體維護(hù)結(jié)構(gòu)、配套輕型屋蓋及相應(yīng)支撐系統(tǒng)。在單層鋼結(jié)構(gòu)廠房設(shè)計(jì)中一般使用格構(gòu)柱作為承重部分，它可以承受較大的彎矩能力并且剛度值較大。支撐系統(tǒng)就是要橫向承載力和縱向承載力相互聯(lián)系、相互作用，來保證廠房的剛度與穩(wěn)定性。

雖然現(xiàn)如今的單層鋼結(jié)構(gòu)廠房比傳統(tǒng)廠房有所改進(jìn)，但是在設(shè)計(jì)中還有一些不完善的地方，需要進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)。在單層鋼結(jié)構(gòu)廠房中，要布置均勻的柱網(wǎng)系統(tǒng)，但是大多考慮橫向風(fēng)荷載的影響，對(duì)縱向風(fēng)荷載的影響有所忽視，并且柱距的計(jì)算不合理會(huì)使廠房抗震性能降低。同時(shí)，現(xiàn)代工業(yè)廠房的設(shè)計(jì)方法中延續(xù)了一些傳統(tǒng)的簡(jiǎn)化方法，但傳統(tǒng)的簡(jiǎn)化方法還存在許多不足，導(dǎo)致廠房結(jié)構(gòu)的安全性達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)。因此，要結(jié)合傳統(tǒng)簡(jiǎn)化方法的不完善處，制定出優(yōu)化的設(shè)計(jì)方案，促進(jìn)單層鋼結(jié)構(gòu)廠房的經(jīng)濟(jì)合理性與安全性。

2 單層鋼結(jié)構(gòu)廠房設(shè)計(jì)中存在的問題

目前，單層鋼結(jié)構(gòu)廠房是最常見的一種廠房，具有輕質(zhì)量、高強(qiáng)度等特點(diǎn)。我國(guó)工業(yè)廠房中單層鋼結(jié)構(gòu)廠房設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)廠房設(shè)計(jì)相比進(jìn)步許多，但是還存在一些不足之處需要改進(jìn)。

2.1 單層鋼結(jié)構(gòu)廠房設(shè)計(jì)時(shí)計(jì)算不準(zhǔn)確

在進(jìn)行單層鋼結(jié)構(gòu)廠房設(shè)計(jì)時(shí)，會(huì)采用格構(gòu)柱建筑，如計(jì)算不準(zhǔn)確，那么廠房的質(zhì)量便沒有了保證。在整體計(jì)算中，一般會(huì)將格構(gòu)柱計(jì)算成一整根柱，但是再設(shè)計(jì)廠房柱子時(shí)，會(huì)使用雙肢格構(gòu)柱來設(shè)置檢測(cè)通道，布置通風(fēng)以及熱力管道。但是這樣留有管道和通道的設(shè)計(jì)，會(huì)使綴條的連續(xù)性得到破壞，整體的柱網(wǎng)結(jié)構(gòu)不連續(xù)。在進(jìn)行廠房結(jié)構(gòu)模型計(jì)算分析時(shí)，會(huì)出現(xiàn)計(jì)算不準(zhǔn)確的情況，以實(shí)際結(jié)構(gòu)的整體會(huì)出現(xiàn)偏差。因此，需要在考慮全面的基礎(chǔ)上，對(duì)整體計(jì)算進(jìn)行分析，才能減少影響。

2.2 單層鋼結(jié)構(gòu)廠房設(shè)計(jì)時(shí)忽略縱向風(fēng)荷載

近年來，單層鋼結(jié)構(gòu)廠房在我國(guó)普遍應(yīng)用，在設(shè)計(jì)廠房時(shí)，通常將橫向平面鋼架作為結(jié)構(gòu)計(jì)算的基本單元。在進(jìn)行廠房的整體計(jì)算時(shí)，一般會(huì)將實(shí)際空間結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為平面的鋼架結(jié)構(gòu)后再進(jìn)行計(jì)算分析。但是，單層鋼結(jié)構(gòu)廠房的設(shè)計(jì)不僅僅受到橫向風(fēng)荷載的影響，還會(huì)受到縱向風(fēng)荷載的影響，在設(shè)計(jì)廠房時(shí)，會(huì)忽略縱向風(fēng)載對(duì)廠房頂端的影響，致使工業(yè)廠房實(shí)際結(jié)構(gòu)的安全性得不到保證。因此，在平面結(jié)構(gòu)整體分析計(jì)算時(shí)，要全面考慮風(fēng)載的方向，保證橫向風(fēng)載和縱向風(fēng)載的影響都減小到最低。

2.3 單層鋼結(jié)構(gòu)廠房設(shè)計(jì)時(shí)維度轉(zhuǎn)化不合理

目前，單層鋼結(jié)構(gòu)廠房是非常常見的一種工業(yè)廠房，一般都是現(xiàn)在平面上設(shè)計(jì)整體結(jié)構(gòu)，再轉(zhuǎn)換成三維的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。在進(jìn)行三維的抽住鋼架設(shè)計(jì)時(shí)，就要準(zhǔn)確判斷，將立體的托架簡(jiǎn)化成有剛度的彈性支座來進(jìn)行計(jì)算分析，這就要將三維空間轉(zhuǎn)換為平面設(shè)計(jì)，廠房的計(jì)算分析與結(jié)果準(zhǔn)確性都有所提高。除此之外，還要考慮框架的剛度，以及廠房結(jié)構(gòu)的整體受力影響，減少維度轉(zhuǎn)換時(shí)的誤差，保證維度轉(zhuǎn)化時(shí)的合理性。因此，在進(jìn)行彈性支座剛度值選取時(shí)，考慮平面鋼架的各種受力影響，減少維度轉(zhuǎn)化時(shí)的誤差，保證簡(jiǎn)化計(jì)算的合理性。

3 單層鋼結(jié)構(gòu)廠房的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案

隨著我國(guó)建筑行業(yè)的不斷發(fā)展，工業(yè)廠房的設(shè)計(jì)也在不斷進(jìn)步。工業(yè)廠房一般選用單層鋼結(jié)構(gòu)廠房，但在進(jìn)行廠房設(shè)計(jì)時(shí)還存在一些問題。在這里，提出了幾點(diǎn)廠房設(shè)計(jì)的優(yōu)化方案。

3.1 選取廠房柱經(jīng)濟(jì)合理的柱網(wǎng)布置

隨著經(jīng)濟(jì)技術(shù)的不斷發(fā)展，在進(jìn)行工業(yè)廠房設(shè)計(jì)時(shí)也要選取經(jīng)濟(jì)合理的方案。在設(shè)計(jì)工業(yè)廠房之前，要先對(duì)施工場(chǎng)地進(jìn)行了解與規(guī)劃，計(jì)算并確定柱間距，再繪制總設(shè)計(jì)圖。單層鋼結(jié)構(gòu)廠房設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)于軌頂標(biāo)高不高的采用12米或15米的柱距都是合理的，但是，軌頂標(biāo)高高于2.5米時(shí)，就要選用18米的基本柱距了。因此，在設(shè)計(jì)單層鋼結(jié)構(gòu)廠房時(shí)，柱網(wǎng)布置要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行合理的選擇，并符合經(jīng)濟(jì)的原則確定柱距。

3.2 確定廠房準(zhǔn)確的工藝要求

在制定好整體廠房的結(jié)構(gòu)后，以經(jīng)濟(jì)合理為基礎(chǔ)確定廠房高度，準(zhǔn)確掌握單層鋼結(jié)構(gòu)廠房的工藝要求。在設(shè)計(jì)好平面結(jié)構(gòu)圖后，具體分析廠房?jī)?nèi)部結(jié)構(gòu)，按照工藝專業(yè)要求進(jìn)行施工。廠房設(shè)計(jì)時(shí)有一些基本要求，認(rèn)得通道的凈空要求，要考慮單軌軌底標(biāo)高之間的關(guān)系，還要注意管道的布置、屋面結(jié)構(gòu)的撓度等因素，這些都需要精確的計(jì)算。除此之外，還要考慮下柱橫向肢距，要方便管線的布置。因此，在確定單層鋼結(jié)構(gòu)廠房的高度時(shí)，要先明確廠房工藝專業(yè)的要求，才能保證廠房的實(shí)質(zhì)性與安全性。

3.3 加固廠房的受力體系

單層鋼結(jié)構(gòu)廠房的受力體系主要由柱間支撐和屋蓋支撐兩部分組成，要合理使兩部分配合才能保證受力體系的牢固。在屋蓋支撐部分，可以在屋面檁條間設(shè)置拉條、斜拉條和檁條撐桿，可以減少房屋由變形引起的不安全性。而豎向荷載影響著柱距的尺寸，豎向荷載較大時(shí)就要減小柱距，反之增大柱距，保證工業(yè)廠房的安全性。除此之外，在使用雙肢格構(gòu)柱時(shí)可以在上段柱與下段柱之間用雙片支撐，使受力均勻。

4 結(jié)語

在經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速的時(shí)代下，我國(guó)工業(yè)建筑的廠房也在不斷發(fā)展。為了可以在經(jīng)濟(jì)合理的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)廠房結(jié)構(gòu)，采用單層鋼結(jié)構(gòu)廠房代替?zhèn)鹘y(tǒng)廠房?，F(xiàn)如今，我國(guó)工業(yè)單層鋼結(jié)構(gòu)廠房設(shè)計(jì)中，由于設(shè)計(jì)過程中計(jì)算不準(zhǔn)確、考慮不全面等問題，還需要進(jìn)一步的優(yōu)化廠房設(shè)計(jì)?？梢愿鶕?jù)場(chǎng)地的條件以及使用要求，制定相關(guān)的優(yōu)化方案?？偠灾?，在新材料、新技術(shù)的不斷發(fā)展下，綜合分析單層鋼結(jié)構(gòu)廠房設(shè)計(jì)，不斷學(xué)習(xí)并總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，優(yōu)化廠房設(shè)計(jì)，推動(dòng)工業(yè)建筑的不斷提高，適應(yīng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

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