某二层钢结构厂房结构设计_钢结构屋架设计计算书

某二层钢结构厂房结构设计

Design for a two layer of steel workshop building

高丽君，李开江，陈轩

（中国中元国际工程有限公司，北京，100089）

GAO Li-jun，Li Kai-jiang，CHEN Xuan

(China IPPR International Engineering Co.Ltd.，Beijing 10089，China)

【摘要】结合某工程设计实例，介绍了二层钢结构工业厂房各个部分的设计思路，包括基础、钢架选型、桁架、维护结构。提出了18m，24m桁架的处理方法，这种处理方法有效的减少了造价，增加了有效使用空间。为类似工程提供了参考依据。

【Abstract】Combining with the projectexamples, appeared the designing process of a two layer of steel workshop building，including the foundation, steel truss and exterior-protected construction. The paper introduced the methods of 18m truss and 24m truss. These methods reduce the cost and increase the effective use of space.This paper is helpful for engineers to design similar buildings.

【关键词】二层工业厂房；桁架；托梁；悬臂吊

【Keywords】Two layer of workshop building；Truss；Exterior-protected construction；Cantilever crane

【中图分类号】TU391 【文献标志码】A 【文章编号】1007-9467（2015）02-0036-02

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2015.02.004

1. 引言

随着国家振兴重大制造装备业产业政策和制造业产业结构升级，国内兴建了一批

重型工业厂房。这些厂房大都具有面积大，工艺综合程度高，吊车吨位大，高度高等特点。这类重型钢结构厂房设计选取合理的结构系统，不仅能更好的满足工艺生产需求，也能产生很好的经济效益。随着大中城市中土地资源日益紧张，在有限的土地上构造出更多的有效生产空间，也成了一种工业建筑中的发展趋势。

2. 工程概况及特点

本工程为超重型数控机床产业化建设项目超重型厂房，位于北京市顺义区，建成后主要用于精密仪器装配及数控机床装配。厂房总长180m，柱距6m，共两跨24+18m两层，设双层吊车。其中南跨（A~B轴）上层吊车2t，轨高22m；下层吊车32t，轨高9.3m，悬臂吊1.5t，轨高7.47m；北跨（B~C轴）上层吊车2t，轨高22m；下层吊车10t，轨高9.3m。根据工艺要求在14.45m标高处设二层楼面，端部跨18.00m标高处设三层楼面。厂房剖面图见图1。

图1 主厂房剖面图

3. 工程地质情况

根据岩土工程勘察报告，建筑场地类别为III类，属于对建筑抗震有利地段。场地岩土为：第1层杂填土，第2层粉质粘土，第3层砂质粉土，第4层粉质粘土，第5层粉细砂层，第6层粉质粘土，第7层细砂层，第8层粉质粘土。厂房采用钻孔灌注桩基，桩

【】端土为 5 层粉细砂层，桩长约16m，单桩竖向承载力特征值Ra=950kN1。

其它设计条件：风荷载：0.45kN/m2(基本风压)；地面粗糙度类别为B类；抗震烈度

【】8度（0.20g）2；屋面恒荷载：0.5kN/m2；屋面活荷载：0.3kN/m2；二层楼面恒荷载：

2.5kN/m2；二层楼面活荷载：10kN/m2。

4. 上部结构设计

4.1厂房结构体系

结合工艺布置流程，厂房采用横向框排架结构体系，厂房纵向设置柱间支撑以及和

【】吊车系统组成的纵向传力体系3。横向排架结构中，上段柱为焊接工字形钢柱，下端

柱通过计算和技术经济指标比较，采用焊接工字形钢柱；经过计算后，A轴下柱截面为H1000X500X18X25，上柱截面为H800X350X14X20；B/C轴下柱截面为H1000X500X18X25，上柱截面为H700X350X14X20；D轴下柱截面为H900X500X18X25，上柱截面为H700X350X14X20。根据工艺需求A~B轴7.47m标高处设1.5t悬臂吊，9.3m标高处设32t桥吊；C~D轴9.3m标高处设10t桥吊。为节省空间，将7.47m处牛腿两吊车共用，牛腿高度为600mm。具体节点做法见图2。

图2 钢柱牛腿节点

由于二层楼面活荷载为10kN/m2，采用传统的实腹式钢梁已不经济，通过比较后采用桁架梁，整个楼面采用主次梁结构。和传统的实腹式钢梁相比，桁架采用稀疏的腹杆代替整体腹板，并且杆件主要受力形式为轴向受力，能有效减少结构自重和造价。因此桁架适用于大跨度或高度较大的结构。在本工程中，荷载大，跨度大，在高度上也具备设置桁架的条件，并可在此高度范围内，布置各种工艺管道，充分利用了这部分高度空间。在这个项目中所采用的24m跨桁架截面高2700mm，上下弦截面HW400X400X13X21，其它杆件为HW300X300X10X15与HW200X200X8X12，截面尺寸详见图3；18m跨桁架截面高2700m，上下弦截面HM390x300x10x16，其它杆件为HW300X300X10X15与HW200X200X8X12，截面尺寸详见图4。楼面板采用压型钢板组合楼板，板厚200mm。

图3 24m桁架

图418m桁架

屋面主梁采用焊接工字钢，钢梁截面为H700X220X8X14（24m跨）与H500X220X8X14（18m跨）。在厂房13~19轴之间，由于工艺需要，抽去14,16，18轴中柱，形成12m、18m柱距，此屋面部分采用托梁，托梁截面为H700X300X14X18（用于12m柱距）和H700X400X16X20（用于18m柱距）。托梁与钢梁连接节点见图5。

图5托梁与钢梁连接节点

本项目支撑布置为在两端边跨设置上柱及中柱支撑，在中部设置两道上、中、下支撑。上柱及中柱支撑采用双肢单槽钢，下柱支撑采用双肢双槽钢，计算确定支撑截面大小，并通过设置缀条保证支撑平面外稳定。屋面设置3道纵向支撑，同时在柱间支撑对应位置设置横向支撑。屋面支撑均采用单角钢。

4.2 厂房钢架计算

采用中国建筑科学研究院PKPM系列软件进行计算。

主要计算结果：

吊车水平荷载产生的横向变形，吊车梁轨道标高处位移比：1/7598

风荷载作用下柱顶最大水平向（X向）位移比：1/2893

梁最大挠跨比（恒+活）：1/498

梁最大挠跨比（活）：1/1162

5. 结论

在土地资源日益紧张的大中城市内，如何更有效地利用空间成了新的发展模式，在工业厂房中设置二层工作楼面成了最好的选择。通过减小柱距，设置钢桁架可以有效地满足工业厂房中大跨度，重荷载的要求。本工程结构方案在二层钢结构厂房方面作为一个实例，为厂房的设计和工业建筑的发展提供了一个参考。

【参考文献】

【1】 GB5007-2011建筑结构地基设计规范[S].

【2】 GB50017-2003 钢结构设计规范[S].

【3】 GB50011-2010建筑抗震设计规范[S].