某钢结构重型工业厂房结构方案设计来源：作者：时间：2008-11-23点击：摘要：从结构形式的比较、结构平面布置及计算模型的选择等方面，对某钢结构重型工业厂房介绍其方案设计的过程，说明方案设计在整个设计过程中的重要地位。一些具体的处理方法可供工程设计人员参考。关键词：钢结构；重型工业厂房；方案设计；结构形式；结构平面布置；计算模型随着我国经济建设不断发展，对钢结构重型工业厂房的使用要求越来越高，重型工业厂房在高HYPERLINK"http://www.daixie.org.cn"代写论文度、跨度、柱距、平面尺度、吊车吨位等方面有着不断加大的趋势。因此，结构的方案设计在整个设计过程中的重要性越来越显著。本文通过工程实例，介绍了某钢结构重型工业厂房结构方案设计的具体过程，希望为同类工程提供有益的参考。1工程概况上海港口机械制造厂长兴岛制造基地工程位于上海市长兴岛，金构车间是该工程土建项目中规模最大的一项重型工业厂房建筑。其占地面积约11万m2，厂房纵向长度为358m，横向长度为322m。檐口高度从29.5~41.5m，配备10~160t的双层桥式吊车。厂房主体结构采用钢结构，屋面采用钢网架系统，基础采用独立承台桩基础，柱间距一般为12m，横向共分为8跨，跨度为40m或42m。金构车间的平面及横向剖面图分别见图1和图2。该厂房平面尺度较大、檐口位置较高，每跨高度不等，厂房内工艺要求复杂，多种吊车纵横交错，在结构设计中存在较大的难度，而结构方案的确定对整个结构设计起着决定性的影响。本文从结构形式、结构平面布置、计算模型3个方面对该厂房的结构方案设计进行阐述。2结构方案设计主要内容2.1结构形式根据金构车间的建筑特点和业主对施工进度收稿日期：2008-08-26作者简介：周瑞（1978—），男，工程师，从事建筑结构设计。水运工程2008年的要求，设计人员考虑该厂房采用全钢结构设计。在设计初期，从2个方面对结构形式进行了比选。2.1.1排架柱截面形式的确定对于排架柱，采用格构式是比较成熟的形式，而格构式柱的单肢又可以采用实腹式或者钢管式。钢管式柱肢的稳定性较好，内部可以填灌砼从而大大增加柱的刚度，在建筑上也较美观；但也有它的缺点，就是灌芯砼浇筑比较麻烦，养护时间较长，钢管节点之间的处理也有一定难度。在业主要求的以缩短建设工期为首要目标的前提下，同时考虑到长兴岛上商品砼供应不足，设计人员决定柱肢采用实腹式H型截面，两肢间采用角钢缀条连接。截面形式见图3。2.1.2屋面结构选型在屋面结构选型方面，设计人员最初提出了实腹钢梁、管桁架和钢网架3种方案。鉴于本工程屋面单跨跨度为40~42m，柱距12m（其中一个柱距达到26m），考虑大跨度时采用实腹钢梁的经济性较差[1]，同时大柱距也造成屋面檩条设计困难且维护构件的费用大幅增加，因此，首先放弃了实腹钢梁方案。钢网架目前在大跨度空间的运用已经非常普遍，而管桁架也以其美观实用而逐步推广。设计人员经过估算，钢网架的用钢量约在30kg/m2左右，而管桁架大约需要33kg/m2。同时，考虑到该厂房各跨高度不一，平面形状特殊，为了保证屋面整体刚度，设计决定采用钢网架作为屋面的结构形式，网架结构形式为正放四角锥。2.2结构平面布置该厂房纵向长度为358m，横向长度322m，建筑尺度大，远远超过规范对温度区段长度的限制，同时由于屋面网架与排架柱共同作用时温度应力和温度变形计算比较复杂，因此考虑设置伸缩缝来解决平面尺寸超限问题。2.2.1纵向温度区段的分隔沿厂房纵向长度上，设计人员在15~16轴线之间设置横向伸缩缝。伸缩缝按常规做法设置双柱，但在设计时需考虑到重型厂房的实际情况，合理确定双柱轴线间距离。首先，参考钢吊车梁图集，要求吊车梁在伸缩缝处悬挑600mm；另外，因中心厂房柱截面尺寸较大，并且要考虑插入式杯口基础之间的施工空间和下部桩基础的排布，因此确定双柱轴线间距离为1500mm，并将吊车梁在伸缩缝处悬挑长度改为700mm。在1-5轴线区域，厂房的高度在纵向比其他区域低，因此将该区域独立出来，单独计算。同时，在1轴线外侧，尚有2个高度较低的预处理车间的厂房与金构车间相接，设计中将这2个预处理车间上部结构与金构车间独立开来，但由于两者相距太近，柱的基础承台共用1个。通过以上划分，金构车间纵向温度区段的最大长度为175.5m，小于规范要求的220m[2]。2.2.2横向温度区段的分隔在厂房横向，规范要求柱顶铰接时温度区段应小于150m[2]，因此也需要设置伸缩缝。最初，有设计人员提出在横向排架也设置双柱伸缩缝。但图1金构车间平面图（单位：m）图2金构车间横向剖面图（单位：m）图3柱肢截面形式图5屋面网架划分进一步深入考虑就发现，在横向设置双柱的困难比较大。因为在纵横向伸缩缝的交点处，排架柱将会变成