某重型钢结构厂房结构设计

　摘要：以某重型钢结构厂房的结构设计为背景，重点介绍了结构布置、横向框架的计算简
化、厂房纵向刚度的计算简化和柱的计算，并采用有限元软件进行校核，同时谈谈自己的做
法和体会，希望能为类似工程提供参考。

 

　　关键词：重型钢结构厂房；结构设计；横向框架；纵向刚度；柱的计算

 

　　中图分类号：

 TU318 文献标识码： A 文章编号： 

　　引言

 

　　重型钢厂房具有承载能力较强，整体刚度及抗震性能好，耐热，钢构件便于制作、运输
及安装，厂房的建造周期短等优点。近年来，在冶金、机械制造、造船、火力发电、飞机制造等
行业普遍应用。这类结构的显著特点是跨度大，高度大，吨位大，有些厂房的跨度可达
30m，高度达 60m，吊车起重量高达 1200t，耗钢量很大。随着我国钢材产量、品种的日益增
加，以及综合考虑制造、运输、安装等多种因素，钢结构厂房的应用会更加广泛。

 

　　

1.工程概况 

　　某重型钢结构厂房用于单层船体高跨车间，其建筑总面积约为

33690㎡，形状规则，

呈长方形，檐高为

26.5m，结构总高度为 28.3m，车间纵向长度约为 231m，横向长度约为

144m。该车间为 4 跨，高度和宽度均一样，跨度为 36m，高度为 28.3m，配备为 30~200t 不
等的桥式吊车，柱间距均为

12m。本工程厂房上部结构采用钢结构，屋面为网架结构，基础

形式采用预应力静压管桩基础，取粉细砂层或粉细砂与粉质粘土交互层为桩基持力层。该结
构的厂房平面布置图及剖面图分别如图

1 和图 2 所示。本工程很有代表性，因为该车间尺寸

均为国内少见，为此本文针对此次钢结构设计中的一些特殊之处，谈谈自己的做法和体会
望能为类似工程提供参考。

 

　　

2.结构设计与分析 

　　（

1）设计基本参数 

　　本工程抗震设防类别为丙类，抗震设防烈度为

6 度，基本地震加速度 0.05g，地震分组

第一组，建筑场地类别

 III 类，按 6 度采取抗震构造措施，建筑场地不考虑地基土液化，地

面粗糙程度

B 类，建筑结构安全等级为二级，建筑结构合理使用年限为 50 年 (屋面 15 年)，

屋面活荷载为

0.35kN/㎡，屋面恒荷载为 0.3kN/㎡，风荷载为 0.505kN/㎡，吊车选用软钩吊

车，工作级别均为

A5，荷载组合按规范来确定，钢柱材料采用 Q345b 和 Q235b 两种形式。 

　　（

2）结构布置 

　　厂房的结构布置要综合考虑工艺、结构、经济和建筑模数标准化的要求。从结构要求方面
考虑，为保证厂房的正常使用，使房屋具有足够的横向刚度，本工程将柱布置在同一横向
轴线上。同时，以所有柱列的间距均为相等的布置方式（柱间距为

12m）。这时厂房横向刚

度最大，屋盖和支撑系统布置最为简洁，本工程吊车梁的跨度均为相等，保证结构构件达
到最大限度的定型化和标准化。从经济角度考虑，柱的纵向间距的大小对结构重量影响很大。
加大柱距，柱的数量及重量减少，但会使布置在柱距间的屋盖结构、吊车梁和托架的重量增
加。最适宜的柱距与柱上的荷载及柱高有密切关系。屋面支撑选用角钢支撑，纵向屋盖支撑
按照通长设置，为了提供厂房整体刚度，将纵向支撑与横向支撑组成一个封闭体系；厂房
在屋檐、屋脊、转折处以及相应位置通长设置刚性系杆。

 

　　（

3）横向框架的计算简化 

　　本单层厂房框架由柱和屋架组成，各框架之间由屋面板或檩条、托架、屋盖支撑等纵向
构件相互连接在一起，故框架实际上是一个空间工作的结构。当框架受荷载后，通过纵向构
件的联系作用，将部分荷载传递到相邻不受载的框架上去，从而减少了直接受载框架的负
担。在这种情况下，以大型钢筋混凝土屋面板和屋盖纵向水平支撑的刚度最大，传力较可靠。