结构工程师：钢结构厂房设计应注意问题(三)

1、结构工程师：钢结构厂房设计应注意问题（三）钢结构厂房砖砌内隔墙稳定计算问题 一一现手头设计这样一个工程，厂房长 73.1m，宽47.3，柱 距7.2m，檐口 5.2m，双坡屋面，有中柱，半跨 23.65m，现场复合屋面，砖砌外墙、内隔墙，在验算 高厚比是有疑问，还望高手指点，1.在计算外墙高厚比时，以柱距 7.2m为横墙间距（显然是刚性方案）计算，但是刚架是否能作为外墙的横墙，门钢与砌体规范是不一样的，本设计钢柱柱脚是铰接， 柱顶侧移按照门钢规范控制（1/240），但是砌体规范4.2.2要求作为横墙条件是最大侧移 <H/4000,按 照砌体规范要求控制侧移，又要增加用钢量且很难满足，业主

2、也不干，不知做过这方面设计得如何 解决？2. 最麻烦是有一道内隔墙，在两品刚架之间的三分之一处，一直砌到内屋面板底，s=47.3m，只能是弹性方案，理论计算很难满足，别人告诉我，按照抗风柱间距加构造柱，3.6m处加一道圈梁，砖墙顶部加一道圈梁，构造柱顶用弹簧板与屋面系杆连接，这种方式是否合理？我想知道中间3.6m处加的圈梁是否能砖墙的计算高度减半？我认为砖墙加壁柱、加构造柱不能改变整面砖墙的计算高 度，靠砖墙加壁柱、加构造柱来保证墙体稳定是不够经济的，保证稳定最重要的方式是控制横墙间 距，一一问题一；1 .参见砌体结构设计规范 .当b/s > 1/3时，圈梁可视作壁柱间墙或

3、构造间墙的不动铰支点（b为圈梁宽度）.圈梁宽为240,240X30=7200，即可加圈梁来减少墙的计算高度.2 .柱顶侧移按照门钢规范控制（1/240）,与砌体结构刚度不协调.可用刚体转动的方法设计， 将外墙设计成依附于钢柱的一快刚体不做外墙条基，外墙重量由地基梁承担地基梁座于钢柱牛 腿上.这样就释放了墙体与地面的转角.3 宜沿钢柱做构造柱，增强墙体与钢柱的整体性（拉筋连接），以利于抗震问题二；1做钢筋混凝土壁柱，壁柱柱脚应刚接，既应做独立基础，壁柱施工完后，再砌墙.2 钢筋混凝土壁柱与屋面钢结构，用弹簧板连接，传递水平力，释放垂直位移.3 墙顶应做压梁压梁与屋面钢结构要有适当的间隙门刚推荐轻

4、质（柔性）墙板作维护，是 有道理的避免了主体结构与维护结构刚度不协调的矛盾.混凝土柱上加钢屋架梁， 推力解决？如果钢屋架梁指的是 H型钢，有如下几种处理；1. 钢梁两端加张紧拉条， 且有竖向拉条与横向拉条连接 2.钢梁支座与混凝土柱连接处的螺栓孔作 成长圆孔。混凝土柱为脆性材料，而钢梁为柔性材料，如何做成刚接？做成铰接比较合适。30米跨度，15米高。原设计用钢屋架，钢砼柱已经做完，甲方非要改钢梁。只好做个2米高的门式刚架，柱脚铰接，经计算，柱头在水平力的作用下位移过大，只好加上个水平拉杆，经计算须用 36圆钢，施工难度太大，后改为 24.5的油浸钢丝绳，上完恒载后拉了7吨的预应力。原则上来说，

5、钢梁水平力不能有，否则，推力混凝土悬臂柱难以承受。1. 假如水平推力2吨，柱高7米，则弯矩140kn.m，试想要多大配筋。400X400的砼柱，单侧也得 配325 （没好好算，估的）；2般，钢梁与柱顶用螺栓连接；考虑抗拔是主要的。3. 水平力可以靠椭圆空释放，虽然水平力还会有一点，但好很多。4. 要做得严格，应该节点处设置圆钢做成辊轴的支座。5. 如果要刚接，也是可以的，只是螺栓可能稍多一些；梁断面也必须根据刚接设计了。一个38m跨度的钢梁，混凝土柱结构，本人采取下弦下折的屋架形式，但又不是屋架，本人建议你看看工业建筑的一篇有关下弦下折的钢屋架文章一一一端平板支座，一端橡胶支座。对于跨度较小的

6、此种轻钢屋盖可以做成简支梁，简支梁下翼缘拉平，上翼缘根据屋面坡度调节（一般屋面坡度要做的小的点），这样还可以便于梁下吊顶。我做36M的钢屋盖时候，是采用两端滑动（长圆孔 25X60）处理的，长圆孔的长度必须考虑大 于总的位移的1/2，否则锚栓易被剪断（只有两个）。屋架间的水平刚性系杆很重要。钢梁下加一短钢柱，钢柱与混凝土柱铰接与钢梁刚接 一一 我亦处理过这类问题， 跨度为27米,有吊车，如果用简支或铰接，则很难满足变形的需要，我们是采用刚接，工程实践也可以，只是施 工上有些难度而已，不能把问题绝对化。节点处理上，我们参考了劲性（钢骨）砼的有关规程。建 成后使用效果也不错，需要改进的是，如何使节

7、点的设计能便于施工。此论题很有兴趣。论点有几条：1，刚接；2，铰接;3，一端铰支，一端按滑动铰；在这里讲一件我亲身经历的此连接的工程实例。供大家在设计中参考。1974年我在北京一个长途汽车站的工地现场进行指挥钢屋架的安装作业。工艺如下：1，钢屋架吊装就位。初步连接螺栓（此时螺栓不紧）；2，对钢屋架位置进行调整（对十字线）；3，用两组杉搞在钢屋架上弦进行临时固定（此时吊勾不松。）；4，用线坠检查钢屋架的垂直度。用两组杉搞进行调整钢屋架的垂直度。5，紧固钢屋架的地脚螺栓；6，焊接；7,履带吊变幅，松钩（此时只能变幅，如松钩则履带吊大臂由于会弹作用，将钢屋架拉偏）；8，安装各类支承；9，吊装大型屋面

8、板。就这样完成了两榀钢屋架（一个节间）的安装作业。这时设计院的同志来了。说这样不行。设计是一端铰支，一端按滑动铰支座的。可是我们当时执行不了此设计。按此设计作业。钢屋架在安 装中非常不稳定，很危险！最后商量还按原安装工艺执行。以后我在设计钢屋架和柱子时。将安装工艺因素考虑进去。使钢屋架的理论受力状态与实际接 近。1. 在两个脚支座处加个拉杆，不美观，但很多业主还是接受了。2. 加一小截钢柱，与梁钢接，这样可以把水平推力转化为弯矩由刚接节点吃掉大部分。3. 最好的方法，与第一点类似，而且我在 ABC，扎米尔的手册上都见过一一把简支梁的下翼缘拉成水平就行了，这样理论上是有水平推力的，但大家想一想，

9、这个下翼缘与第1点的圆钢拉杆可以起到相同的作用呀！实际是没有推力的。如果下翼缘向下变截面并且低于了两边的铰支座，效果相同的。别光看软件的设计反力。1与钢结构有关的几个比较实用的问题一一在以前的工程中遇到以下几个问题，请各位高手发表意见：1. 钢结构厂房屋面z型连续檩条的计算及搭接所需的长度？2. 吊车梁牛腿弹簧垫板何时与牛腿焊接？3. 当地基持力层较深时有什么处理方法？4. 门式钢架中夹层的设计：a. 用pkpm软件计算时，如何建模计算？b. 其计算结果中为什么有时会出现柱超筋”？c. 楼板配筋计算：有压型钢板与无压型钢板时计算的区别及构造要求？d. 组合梁中剪力钉是否可以等同与栓钉直径的短钢

10、筋来代替？若可，是用圆钢还是螺纹钢？若用弯筋，其弯起方向及构造有何要求？e.简支钢梁的设计是否考虑剪力钉的作用（无压型钢板时）？5. 钢结构厂房中防火墙的设计问题：防火墙是否可以用压型钢板墙体？在钢结构厂房中常用 何种防火墙（砖墙、砌块墙、压型板轻质墙体）？防火墙是否需要出屋面？若出，有何要求？其与 屋面的节点做法？6. 若设计抗震缝或沉降缝的两边柱为双柱式，请问其柱的基础如何设计？7. 墙面隅撑的设置是否能有效减少柱的平面外计算长度？墙面隅撑需要满足那些要求？其设 置间距以多少为宜？减少柱的平面外计算长度常用的方法有那些？平常在钢结构厂房的设计中，结 构安全是以平面内控还是平面外控？8. 多

11、高层框架结构设计及三维建模和应注意的问题？9. 门式钢架支撑系统：柱间支撑（有吊车、无吊车）、门式支撑、屋面水平支撑、系杆（刚性、柔性）、墙架的计算要点（即荷载的统计、内力的分配路径等）？10. 吊车梁制动板在构造上是否有宽度要求？11. 门式钢架无法设计柱间支撑时，如何处理，其计算过程如何？12. 天沟排水的计算，落水管直径的选用？13. 抗风柱的刚接、铰接分别适用于什么场合？14. 吊车及吊车梁部分：a. 进行疲劳计算时，应力循环次数的计算方法？b. 桥式吊车和梁式吊车式怎样定义的？A1A8工作制级别是否针对桥式吊车而言？单梁吊车是否可用于重级工作制级别中？15. 厂房通风、采光要求及满足

12、其要求而采取的措施？16. 车间厂房保温要求的取值，采用多厚的玻璃丝棉及泡沫可满足其要求？17. 与吊车梁有关的螺栓用高强螺栓还是普通螺栓，这与吊车的吨位有关系还是与工作制的级别有关系？ 18.带有天窗的钢架用 PKPM建模的时候天窗架是否建上，如果建上，则 输入风荷载的时候如果按照门规的风荷载体型系数，则此系数应如何选取？1. 第2个：吊车梁牛腿弹簧垫板在安装柱间支撑的柱子上与牛腿焊接；2. 第3个：当地基持力层较深时可以采用端承桩或摩擦桩基础；3. 第4个：a. 两种建立模型方法：（1）先计算二层的门刚架，然后按三维建立一层的钢框架，然后把门刚架柱底控制内力按节点荷载加在

13、一层的柱头上；（2）先按三维建立一层的钢框架，然后抽取一榀框架再转到门刚里面建立整个的平面门式刚架，在门刚里面可以随意画线建立模型，建议门刚架（包 括一层钢柱和柱脚）和一层的平台结构分开出图，这样工作量要少的多；b. 柱超筋”可能是总信息中框架选项你没有选成钢框架；c. 压型钢板既可以作为楼板的正筋使用，厚度应该在1.0mm以上，这样楼板底部的配筋就少些，也可以只作为模板使用，厚度的选择满足构造即可，楼板配筋和不使用楼承板是一样的，只是加快 了施工速度；d. 组合梁中剪力钉不可以用等同与栓钉直径的短钢筋来代替，可以用槽钢和弯起钢筋代替，在 vv钢结构设计手册的组合结构章节中有详细的介绍；e.

14、简支钢梁的设计可以考虑剪力钉的作用，可作为组合结构来计算，计算方法参见vv钢结构设计手册中的组合结构，但两端铰接的框架梁按组合结构来分析十分困难，所以我是一般不考虑;4. 第5个：钢结构厂房中防火墙用耐火砖砌成即可，防火等级较高的厂房（关于厂房防火等级的 分类可参见vv建筑设计防火规范）需要出屋面，并且还要出墙体，两边的窗户的间距也有严格的要求，防火等级较低的厂房的厂房防火墙可以用防火卷帘门.5.第6个：如果两边的地耐力差别不是太大，两个钢柱的基础可以设计成一体的，差别太大的话，两个基础应该分开，只要是怕基础 受不了不均匀沉降产生裂缝，不均匀沉降对轻钢结构影响不是很大，可以把两个钢柱之间的距离

15、设的大一点，以使两个基础不重叠；6. 第7个：墙面隅撑能有效减少柱的平面外计算长度，钢柱设置隅撑，两个隅撑.隅撑与柱底或柱顶之间的距离就是柱的平面外计算长度，设置间距与檩条的设置有关，减少柱的平面外计算长度常用的方法我只知道用隅撑，平面外控只要是保证柱子象扭转之类的大的变形，平面内控主要是防止 钢板局部屈曲；7. 第8个：多高层框架结构设计主要看整个结构的平面扭转系数是不是1,结构平面是不是规整，最好是矩形，周期分布是不是有规律，节点是否满足，钢柱的长细比和钢梁的挠度以及层间位移等.8.第9个：门式钢架支撑系统基本上是固定不变的，柱间支撑有吊车时采用角钢或方管做，主要看组成支撑的角钢或方管按压

16、弯构件设计，柱间支撑和屋面水平支撑应该布置在同一位置，以便传递水平 力到基础和组成几何不变体系，两个柱间支撑的间距有严格的要求，建议多看一些相关的专业书， 系杆一般都是刚性的；9第11个：如果无法设置剪刀撑可以做门式支撑，如果连门式支撑都不能设置可以在两个 刚架间设置纵向刚架，见门刚规程页18;10. 第12个：天沟排水量计算见附件计算程序（下载的别人的），一般情况下计算满足了是不够的，在北方，排水管经常被冰或树叶杂物堵住，应及时清理天沟，有条件的话可以在天沟下设一暖水管以便天沟里的冰雪融化；11. 第13个：抗风柱柱脚可以刚接也可以铰接，铰接的时候基础较小，但柱顶与钢梁连接最好是 铰接.12

17、. 第14个：b.在吊车使用频率不高的情况下，110吨时吊车可以做成单梁式的，1025吨可以做成双梁式的，再大的吨位一般都是桥式的，可参见吊车生产厂家的样本，梁式的吊车自重轻，轮压小，刚架节省材料，桥式的自重大，轮压大，刚架的用钢量很大，并且吊车要做制动板等一些 构造措施；A1A8工作制级别应该是按工作频率来划分的，梁式一般为A3A5，重级工作制的吊车应该有特殊的要求，很遗憾，我到现在也没遇到重级工作制的吊车.13. 第15个：厂房通风一般是有有害气体的车间要求多长时间把厂房内的空气换一遍，可采用自 然通风器或动力通风气，产品说明中有每小时的换风量，计算出厂房的体积相除就可以得出；采光 要求主

18、要是窗户面积与厂房面积的比值，不满足的情况下可以在屋面加采光带.14. 第16个：这是热工计算的问题，搞水暖的应该都会计算.15. 第17个：吊车梁有关的螺栓一般采用高级别普通螺栓，因为吊车梁要承受动力荷载，但制动 板和吊车梁连接采用高强螺栓；16. 第18个：带有天窗的钢架用 PKPM建模的时候可以建上，风荷载体型系数应该按VV荷载 规范取值，也可以把天窗的柱底反力按节点荷载加在刚架上，风荷载体型系数就好取值了.仅供个人用于学习、研究；不得用于商业用途For personal use only in study and research; not for commercial use.Nur f