浅谈轻钢厂房的结构设计与施工

浅谈轻钢厂房的结构设计与施工

姚晓春

(江苏省洪泽县瑞达钢结构有限公司，江苏洪泽223100)

酾要】厂房结构的选型至要是从满足工艺流程、节能、结构分析和技术经济指标等方面综合考虑确定的。轻型钢结构有较好的经济指标。

不仅自重轻、钢材用量省、而且安装方便，施工速度快，在工业厂房上应用广泛。

目镥阙]结构选型；厂房；设计与施工

近年来轻型钢结构在工程上应用越来越广泛。轻型钢结构是在普

通钢结构的基础上发展起来的一种新型结构形式，它包括所有轻型屋面、支撑系统及钢骨架。与普通钢结构相比，轻型钢结构有较好的经济指标，不仅自重轻、钢材用量省、施工速度快，而且它本身具有较强的抗震能力，并能提高整个房屋的综合抗震性能。轻钢结构形式较简单，设计计算并不复杂，在设计中主要解决的是怎样既节省材料又便于安

装，同时要保证安全、实用、美观，在设计中把两者有机的结台起来，

尽力遵守经济、美观、安全、便于施工及实用的原则。

1结构设计要点1．1柱网布置

厂房结构设计中首先要解决的问题是如何配合工艺要求进行结构柱网的平面布置，过去我们习惯上将柱距模数定为3m常用的柱网有

3m、6m、9m、12m等，而对于单层轻钢厂房而言，钢架的间距直为

6m，亦可采用4．5m、7．5m、9m、12m。刚架的跨度可根据工程工艺的需要灵活设定。

．

单层轻钢厂房宜采用由工形或格构式柱和工形梁组成的框架体系，

构件多为钢板焊接。这种体系侧向刚度较小，需设置侧向支撑，可采用

框架—抗剪桁架结构，框架—抗剪钢板剪力墙，框架—钢混剪力墙体系，确保对结构水平位移的控制。目前应用较多的结构形式是轻钢门式

钢架。

．

1．2支撑系统

轻钢结构侧向刚度较弱，为了抵抗水平风荷载和地震作用，减小

层间侧移，应在设置柱间支撑的开间，同时设置屋盖横向水平支撑，以

组成厂L伺不变体系。

门式钢架通常考虑为平面结构，作为横向受力主结构与次结构，如檩条，墙梁和支撑等组成整个门式刚架轻型钢结构体系。檩条和墙梁既是承受竖向和水平荷载的构件，也是刚架和钢架之间的连系构件。厂

房纵向zk-T,-力由支撑体系承受，在每个温度区段端部柱间或第二柱间应设置屋盖横向支撑，其余位置每隔40m左右设置一道横向支撑，以使整个房屋形成空间稳定结构。纵向温度区段不大于300m：横向温度区

段不大于150too

轻钢门式刚架结构屋面荷载轻，钢梁跨度大，钢梁的截面高度比

较小，钢梁截面高度主要由弯矩和挠度控制，一般可取钢梁跨度的

1／20—1／500之外，在轻钢厂房设计中，通常通过设置隅撑来减小钢梁

的平面外计算长度，保证钢梁的整体稳定；减小檩条的支承长度和内力。

13节点连接

轻钢结构厂房柱多采用焊接工形或箱形截面。由于工形截面腹板

比较薄，故在弱轴方向与梁的连接多采用饺接，而强轴方向采用刚接形式。同时多层房屋钢结构的板件宽厚比大，应尽量避免工场现场焊缝连接。

2工程实例2．1工程概．况

某单层轻型钢结构厂房，平面尺寸58mx24m，1台20t重级工作

制吊车，墙体采用压型钢板。设计要求室内空间尽量简涪室内尽量少设柱少阻滞，以便于工艺流程的安排并尽量降低用钢量。结构设计中的

选型工作是做好醴叶项目的大前提，增强这方面的认识和水平，可以在

很大程度上提高设计质量和设计水平。厂房结构方案的选择主要是从满

足工艺流程、建筑节能设计、结构设计分析和技术经济分析等方面综合

考虑确定的。

22结构布置

传统钢筋混疑土柱、钢屋架组成的框排架方案，采用砌体墙保温、屋面采用钢筋混疑土大型屋面板。本工程在充分参考其它工程实例后，我们决定采用单跨门式钢架结构，每跨24米，端部山墙处柱距5m，以减少檩条跨度。屋面采用C160x60x20x2．5型檩条屋面采用大型压型夹

心钢板(自重为36kg／m=)，檩条间距1．35米。墙梁尽量等间距设置，

在墙面的上沿、下沿及窗框的上沿、下沿处各设置—道墙梁。为减少竖

向荷载作用下墙梁的竖向挠度，在墙梁上设置拉条，并在最上层墙梁处设斜拉条将拉力传至刚架柱框架立面图见图(1)。

23支撑系统

带吊车的轻钢厂房，支撑系统十分重要。若支撑设置不当，吊车行走时，就会造成刚架晃动，存在安全隐患，因此支撑的设置非常关键，

因选用用钢量小的窄翼缘H型钢，因此柱平面外计算长度仅能取4m，在高4m处设置—道焊接钢管侧向7Y,-T'-支撑。交叉支撑采用角钢，在厂4跨设置—道。在设置柱问支4米设一道性系杆。

图(1)框架立面图

本工程采用了平面钢框架计算体系，所有主用了中国建筑科学研STS钢结构计算软件。

为保证吊车正常运转，厂房稳定，满足位移变形要求加强支撑设

强螺栓通过柱项端将屋面梁处理成为连续梁同时又为内天沟提供了位置(柱顶上)，高强螺栓连接同时为今后边跨的(扩建后外天沟成为内天沟)。

2．4施工

一

1)屋架安装。钢屋架侧向刚度较差，安装前需要进行强度验算，

a．绑扎时必须

钢屋架标准图要求或经设计计算确定。b屋架吊装就位时应以屋的定位标记和柱顶的轴线标记严格定位并点焊加以临时固

C第一榀屋架吊装就位后，应在屋架上弦两侧对称设缆风固定，第

I'日-N整器，进行屋架垂直度校正，再

法如下：在屋架下弦一侧拉一根通长钢丝(与屋架下弦轴线平行)，

房的头、尾跨设置柱间支撑，中间跨每隔撑的同一跨并设屋面支撑，为能更好传递风荷载在屋面每隔水平钢管刚究院开发的计和吊车制动桁架来增加厂房的整体空间刚度。之外，因屋面梁跨度较大设计中用高排水放置扩建提供便利的连接孑【和排水天沟强度不足时应进行加固。钢屋架吊装时的注意事项如下：绑扎在屋架节点上，以防止钢屋架在吊点处发生变形。绑扎节点的选择

应符合架下弦两端定。二榀屋架就位后，每坡用—个屋架固定两端支座处并安装屋架间水平及垂直支撑。钢屋架的垂直度的校正同时在屋架上弦中心线反出～个同等距离的标尺，用线锤校正。也可用

工程技术

一台经纬仪，放在柱顶一侧，与轴线平移a距离，在对面柱子上同样有

—距离为a的点，从屋架中线处挑出8距离，三点在一个垂面上即可使屋架垂直。

2)吊车梁安装。绑扎、起吊、就位为便于安装，吊车梁用两点绑扎、对称设置，两根吊索等长，以便起吊后梁身保持水平。梁的两端设拉绳控制，避免悬空时碰撞柱子，就位时应缓慢落钩便于对线i吊车梁仅用垫铁垫平即可，一般不采取临时固定措施。校正吊车梁的校正工

3结语

轻钢结构的优点是节材高效、耗钢少、自重轻、制造安装运输简便、工期短、可拆迁、定型批量生产易于实现商品化等，但是在结构上

风吸力作用下，檩条的自由翼缘受压。因此，当檩条下翼缘无面板侧向

对风荷载较敏感，必须加强屋面构件在劂乍用下的稳定验算，比如在

支撑时，必须对檩条的下翼缘进行稳定性验算，之外加强构造措施也非

常重要。

作，要在车间内一个伸缩区域内全部结构安装完毕并经最后固定进行

的，吊车梁校正的内容主要是垂直度与平面位置。垂直度校正用靠尺线锤，平面位置的校正用拉钢线法。

2．5安装注意点

1)柱基标高调整，建议采用螺栓微调方法，重点保证钢牛腿顶部标高值。2)钢柱、吊车梁、钢屋架的垂偏值，在允许偏差值以内。3)

【参考文献]

50017--2003．111钢结构没汁规慈fslGB

f2】门式刚熟蛏掣技术规程IsICECSl02，2002

PJ冷弯溥壁型钢结构技术规范．[st．GB50018--2002，

钢柱采用无缆风校正时，要防止初偏值过大，柱倾倒造成事故。目前本

工程正在施工过程中。4)构件起吊点应按设计规定，如无规定时，应

根据吊装中实际可能产生的最大正负弯矩进行抗裂验算，其安全系数不

}争J、于1Bo

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下面混凝土在初凝之前浇筑E面一层混疑土，防止出现“冷缝”。

2)在固定架用木跳板搭设临时平台，为施工人员提供操作平台，混凝土时，所搭设的脚手架要牢固可靠，要有防坠落措施。

部采用覆盖两层塑料薄膜两层草帘子一层彩条布以增加砼表面温度，以

缩小内外温差的施工技术，工程质量受到甲方的高度赞扬，评为2006年天津市科技成果。

宣钢1800m3高炉基础，，一3．500m至+2200m为C30混凝土，。2004年”月9日开始浇筑混凝士，2004年11月”日结束，共计浇筑混凝土2929m30宣钢1800m。高炉基础采用在混疑土内部敷设水冷

3)使用输送泵输送混凝土时，应由2人以上人员牵引布料杆。管

道接头、安全阀、管架等必须安装牢固，输送前应试送，检修时必须卸

压。防止混凝土输送管因压力过大爆管后喷出混凝土骨科伤人。

七、劳动组织

1)满足施工用的钢筋制作设备，钢筋垂直运输、绑扎、钢筋剥肋

管以阿医砼内部温度，外部采用覆盖两层塑料薄膜两层草帘子，用脚手

架和彩条布搭设I临时帐篷，内部通蒸汽的办法，以增加砼表面温度，以缩小内外温差的施工技术，工程质量受到甲方的好评。

滚丝机等所需的机具设备和支模皈所需要的机具。

2)混凝土浇灌前，应根据混凝土的浇灌量、施工时的浇灌面积来

宣钢2500m3高炉基础，。基础顶部标高为O．800m，底标高一4．

700m，为C30混疑土。2007年2月5日开始浇筑混凝土，2007年2月9日结束，共计浇筑混凝土3500m30宣钢2500m3高炉基础采用在

组织不同的工种人员数量(如木工、混凝土振捣、卸混疑土、操作泵车

等)。

砼内部敷设水冷管以刚氏砼内部温度，外部采用覆盖一层塑料薄膜，覆

3)养护阶段，按二班昼夜值班安排。混凝土养护人员可根据工作

盖两层棉毡，用脚手架和彩条布搭设临时帐篷，内部通蒸汽的办法，以增加砼表面温度，以缩小内外温差的施工技术，混凝土未发现裂缝，工

程质量受到甲方的好评。

量的大小确定。

八、效益

此技术使高炉基础缩短了混凝土水化热散热所需要的时间，实现

了最高温峰值能够通过冷却水得到刚氐，温度差值控制在规范规定的范

围内，工程质量有保证，缩短高炉基础施工工期，使得整个建设工期提

前，施工成本吲氏。

九、工程实例

2004年9月13日开始浇筑混凝土，2004年9月16日结束，天

钢3200m3高炉基础采用在砼内部敷设水冷管以阿氐砼内部温度，外

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