轻型钢结构厂房结构设计要点实证探析【摘要】轻型钢结构不仅屋面荷载较轻，杆件截面较薄较小，而且钢结构还具有材质均匀、应力计算准确可靠、工业化程度高、加工制造简单、运输安装方便等特点，被广泛应用于工业厂房中。本文结合某轻型钢结构工业厂房实例，从柱网布置、屋面布置、柱间支撑布置、屋盖支撑布置、墙面结构布置提出了轻钢结构厂房设计布置，分析了轻钢厂房结构的构件设计和节点设计，阐述了轻钢厂房现场安装连接主要采取的措施。【关键词】钢结构设计；轻钢结构；厂房设计；门式刚架对于钢结构设计方法，我国自《钢结构设计规范》（GBJ17-87）和《冷弯薄壁型钢结构技术规范》（GBJ18-88）颁布起，采用极限状态设计方法，而在《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》（CECS102-98）中直接参照国内外轻钢结构设计规范采用极限状态设计法。轻型钢结构厂房设计要点有设计布置、构件设计、节点设计等。1工程概况某钢结构工业厂房采用轻型门式刚架结构体系，厂房跨度42m，长度90m，柱距6m，檐口高度9m，屋面坡度为1：20，屋面墙面均采用镀锌钢板。厂房主体钢结构设计合理使用年限为50年，抗震设防烈度为八度，地震分组为第一组；建筑抗震设防类别为丙类，结构安全等级为二级；场地类别为Ⅱ类；地面粗糙度为B类。钢架采用Q345B钢材，焊条采用E50。2轻钢结构厂房设计布置2.1柱网布置由于本厂房荷载较小，故选用质量较轻、工业化程度较高、施工周期短、结构形式较简单的轻型门式刚架结构。确定柱距应该与跨度相协调，跨度较大可以扩大柱网，这样可以满足厂房的通用性，扩大生产面积，节约用地，加快建设速度，提高吊车的服务范围。因此本厂房刚架采用两跨，每跨21m的跨度，柱距7.5m。2.2屋面布置根据屋面压型钢板的规格，檩条沿跨度方向每隔1.5m布置一道。根据《门式刚架轻型房屋结构技术规程》CECS102-2002中6.3.5和6.3.6的规定，应在檩条三分点处设置一道拉条，拉条采用Φ10圆钢，圆钢拉条设在距檩条上翼缘1/3腹板高度范围内，屋脊拉条为刚性。2.3柱间支撑布置根据《门式刚架轻型房屋结构技术规程》规定应在厂房两端第一柱间设置柱间支撑，并应在中间一个柱间设置柱间支撑，柱间支撑分为上柱柱间支撑和下柱柱间支撑布置。两端设上柱支撑，中间设上下柱支撑。在设置柱间支撑的开间，宜同时设置屋盖横向支撑，以组成几何不变体系。当有起重量不小于5t的吊车时，柱间宜采用型钢支撑。2.4屋盖支撑布置由于本厂房长90m，宽42m，根据《门式刚架轻型房屋结构技术规程》规定，将整个厂房可划分为一个温度区段。因此在厂房两端第一个柱间支撑设置横向水平支撑。此外，还应在厂房中间柱间内设置屋盖横向水平支撑，并应在上述相应位置设置刚性系杆。2.5墙面结构布置根据墙板的板型和规格，墙梁的布置沿高度方向间距每隔1.5m布置一道，根据《冷弯薄壁型钢结构技术规范》规定，本厂房跨度7.5m>6m，应在跨中三分点处各设置一道拉条，拉条承担的墙体自重通过斜拉条传至承重柱和墙架柱，且应每隔5道拉条设置一对斜拉条，以分段传递墙体自重，拉条为Φ10圆钢。根据《门式刚架轻型房屋结构技术规程》规定，设置门柱窗柱，且由于门柱、窗柱需承受墙板重及自重，所以应考虑为双向受弯构件。3轻钢厂房结构设计3.1构件设计构件设计时首先是选择材料，为了施工时工程管理方便通常主结构使用单一钢种，但从经济角度考虑又会选取不同强度钢材的组合截面。设计实践表明，当构件强度起控制作用时，适宜选取Q345，当稳定控制时则适宜选取Q235。但实践经验表明采用软件进行构件设计时，要注意以下一些问题：（1）软件在做构件的截面验算时，计算长度系数的取定有时会不符合规范的规定，特别是对于节点连接情况复杂或变截面的构件，结构工程师应该逐个检查。（2）对于构件强度不满足时，一般会加大组成截面的板件厚度，如抗弯不满足加大翼缘厚度，抗剪不满足加大腹板厚度。（3）对于变形超限，通常不应加大板件厚度，而应加大截面的高度，这样设计就比较经济。3.2节点设计连接节点的设计是轻型钢结构厂房设计重要步骤，在结构分析前，应该对钢结构节点的形式预先确定，应避免最终设计的节点与结构分析模型中使用...
