單層鋼結(jié)構(gòu)廠房圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)流程

一、輕型門式剛架的結(jié)構(gòu)體系組成Fig.1

輕鋼結(jié)構(gòu)廠房一

Fig.2

輕鋼結(jié)構(gòu)廠房二

Fig.3

輕鋼結(jié)構(gòu)廠房三

Fig.4

輕鋼結(jié)構(gòu)廠房結(jié)構(gòu)體系組成輕型門式剛架的結(jié)構(gòu)體系包括以下組成部分：

1、主結(jié)構(gòu)：剛架、吊車梁、支撐系統(tǒng)；

2、圍護(hù)結(jié)構(gòu)：屋面檁條、墻面檁條、屋面板和墻板等；

3、輔助結(jié)構(gòu)：樓梯、平臺(tái)、欄桿等；

4、基礎(chǔ)。

二、圍護(hù)結(jié)構(gòu)的組成輕鋼結(jié)構(gòu)的圍護(hù)系統(tǒng)包括檁條、墻梁、墻面及屋面彩板、收邊系統(tǒng)、采光系統(tǒng)、排水系統(tǒng)和通風(fēng)系統(tǒng)等。

Fig.5

圍護(hù)結(jié)構(gòu)一

Fig.6

圍護(hù)結(jié)構(gòu)二

剛架、支撐系統(tǒng)以及吊車梁組成了結(jié)構(gòu)的主要受力骨架，即主結(jié)構(gòu)體系。屋面檁條和屋面檁條既是圍護(hù)材料的支承結(jié)構(gòu)，又為主結(jié)構(gòu)梁柱提供了部分側(cè)向支撐作用，構(gòu)成了建筑的次結(jié)構(gòu)。外部荷載（風(fēng)、雪等）直接作用在圍護(hù)結(jié)構(gòu)上，通過圍護(hù)結(jié)構(gòu)再傳遞到主結(jié)構(gòu)上。

Fig.7

冷彎薄壁型鋼

三、設(shè)計(jì)流程

1.收集資料；

1.1

建筑平行作業(yè)圖：

包括平、立、剖面；

門洞、窗戶位置、標(biāo)高；

廠房墻面、屋面做法；

廠房有無吊頂；

檐口高度、檐口節(jié)點(diǎn)。

1.2

公用專業(yè)（主要是暖通專業(yè)和水道）所提的資料：

屋面風(fēng)機(jī)的重量和位置；

管道的重量和位置；

屋面開洞的位置和大小。

2．墻梁、檁條截面計(jì)算；

使用PKPM鋼結(jié)構(gòu)模塊中的工具箱計(jì)算

3．繪制節(jié)點(diǎn)圖紙。

要重視節(jié)點(diǎn)圖紙

四、程序計(jì)算參數(shù)的選取

a．檁條計(jì)算參數(shù)的選取

Fig.8

檁條計(jì)算界面一

1、注意不是所有的屋面檁條都是5連跨，下列情況就需要考慮檁條的實(shí)際跨度：

（1）屋頂通氣器和屋頂天窗在端跨一般不設(shè)置（有時(shí)候第二跨也不設(shè)置），此時(shí)檁條為單跨簡支（或兩跨連續(xù)）；

（2）屋面有橫向采光通風(fēng)天窗或順坡通氣器時(shí)，檁條可能會(huì)被打斷，檁條應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況確定跨數(shù)；

（3）檁條本身的跨數(shù)就少于5跨。

2、屋面材料選擇時(shí)，若有吊頂，須選取“有吊頂”選項(xiàng)。檁條僅支承壓型鋼板屋面時(shí)，撓度控制為l/200；有吊頂時(shí)，撓度控制為l/240。

《冷彎薄壁鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范》第8.1.6-2；

《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》表3.4.2-2。

3、屋面傾角：建筑圖所標(biāo)的是坡度，需要換算成角度。有弧形屋面梁時(shí)，須考慮檁條傾角的不斷變化。

4、拉條道數(shù)的設(shè)置：

當(dāng)檁條跨度≤4米時(shí)，一般不設(shè)置拉條；

當(dāng)檁條跨度>4米、≤6米時(shí)，一般在檁條跨中設(shè)置一道拉條；

當(dāng)檁條跨度>6米、≤9米時(shí)，一般設(shè)置兩道拉條（三分點(diǎn)處）；

當(dāng)檁條跨度為12米時(shí)，一般設(shè)置三道拉條。

拉條均為雙層拉條，同時(shí)約束檁條上、下翼緣。

5、檁條間距：

檁條的間距一般控制在1.0~1.5米之間，常用的間距有1.2、1.4、1.5米。檁條間距不得超過1.5米；對(duì)于屋面荷載較大的部位（例如高低垮處），局部檁條間距可以小于1米。若有吊頂，間距不大于1.2米。

6、檁條搭接長度的取值：檁條搭接長度取跨長的10%（兩邊各5%）。9米跨度一般取500mm，12米跨度一般取600mm。

7、屋面一般采用斜卷邊Z形連續(xù)檁條。當(dāng)柱距≥12米，且屋面荷載較大時(shí)，可采用格構(gòu)式檁條或高頻焊接H型鋼。

8、截面選擇：

設(shè)計(jì)時(shí)盡量選擇標(biāo)準(zhǔn)截面，常用的標(biāo)準(zhǔn)截面高度有：200、220、250mm，常用的標(biāo)準(zhǔn)截面厚度有2.0、2.2、2.5mm，若需選擇非標(biāo)準(zhǔn)截面，可通過“檁條庫”選項(xiàng)增加截面參數(shù)。

標(biāo)準(zhǔn)截面詳見《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè)》和《冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范》；截面也參考《檁條墻梁的計(jì)算比較》。

注意：（1）非標(biāo)準(zhǔn)截面的截面厚度不得大于3.0mm；（2）非標(biāo)準(zhǔn)截面的截面高度不宜大于280mm，若高度大于280mm，須采用加強(qiáng)措施，避免檁條側(cè)向失穩(wěn)。

Fig.9

檁條計(jì)算界面二

9、分析參數(shù)中：

（1）“屋面板能阻止檁條上翼緣受壓測(cè)向失穩(wěn)”選項(xiàng)，不選擇。

（2）“構(gòu)造保證風(fēng)吸力下翼緣受壓穩(wěn)定性”選項(xiàng)，不選擇。屋面下層彩鋼板可以起到約束檁條下翼緣的作用，偏于安全，我們不選擇此選項(xiàng)。

（3）“考慮活荷最不利布置”和“程序自動(dòng)計(jì)算檁條截面自重”選項(xiàng)，選擇。

（4）驗(yàn)算規(guī)范選擇“薄鋼規(guī)范GB50018”。門規(guī)CECS102：2002中，檁條僅支承壓型鋼板屋面時(shí)，撓度控制為1/150；薄鋼規(guī)范GB50018中，撓度控制為1/200。

（5）支座雙檁條考慮連接剛度折減系數(shù)取0.5。

（6）支座雙檁條考慮連接彎矩調(diào)幅系數(shù)取0.9。

10、屋面自重：柱距不超過9米時(shí)，取0.3KN/㎡；柱距12米時(shí)，取0.35KN/㎡。

注意：有吊頂?shù)膹S房，需要計(jì)算吊頂重量（及風(fēng)管重量），然后疊加到屋面自重中。

11、雪荷載不均勻系數(shù)的取值：

（1）普通位置不均勻系數(shù)1.25（全部屋面均乘1.25）；

（2）高低跨處不均勻系數(shù)2.0（影響范圍：2倍的高差，但不小于4米，不大于8米）；

（3）屋頂通風(fēng)器和屋頂天窗兩側(cè)不均勻系數(shù)2.0（規(guī)范中取1.1，考慮到實(shí)際情況，我們規(guī)定取2.0；影響范圍同高低跨處）；

（4）注意一些地區(qū)的特殊規(guī)定：沈陽地區(qū)規(guī)定雪荷載的不均勻系數(shù)提高1.5倍，且按照百年一遇的基本雪壓進(jìn)行考慮。

12、風(fēng)吸力的驗(yàn)算：對(duì)于屋面高度高于15米、基本風(fēng)壓大于0.4KN/㎡的廠房，需要驗(yàn)算屋面周邊檁條的風(fēng)吸力，此時(shí)屋面恒載取0.2

KN/㎡，風(fēng)壓體型取-2.2。

屋面周邊的范圍詳見《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》第41頁。

b．墻梁計(jì)算參數(shù)的選取

Fig.10

墻梁計(jì)算界面

1、柱距不超過9米時(shí)，墻梁一般按照C形簡支墻梁設(shè)計(jì)；柱距12米時(shí)，墻梁一般按照Z形連續(xù)墻梁進(jìn)行設(shè)計(jì)。

2、注意C形墻梁的開口方向。口朝上時(shí)，計(jì)算應(yīng)力比小。

3、“墻板能阻止墻梁外翼緣側(cè)向失穩(wěn)”、“構(gòu)造保證風(fēng)吸力內(nèi)翼緣側(cè)向穩(wěn)定性”選項(xiàng)，不選擇。墻板確實(shí)能約束墻梁的內(nèi)外翼緣，偏于安全，我們不選擇這兩個(gè)選項(xiàng)。

4、拉條設(shè)置的原則同屋面檁條。

5、風(fēng)荷載的取值：

（1）調(diào)整后的基本風(fēng)壓值：注意按照《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》的規(guī)定值乘以1.05（見《門規(guī)》第56頁）；

（2）背風(fēng)體型系數(shù)：當(dāng)?shù)踯噰嵨淮笥?0t時(shí)，對(duì)于墻角處的負(fù)風(fēng)壓系數(shù)，應(yīng)按照《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》第41頁的規(guī)定取值。

五、設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

一、檁條部分

1、注意避開剛架拼接點(diǎn)。跨度9米的檁條中心線離拼接點(diǎn)的距離不小于250mm；跨度12米的檁條中心線離拼接點(diǎn)的距離不小于350mm。

Fig.11

剛架拼接點(diǎn)

Fig.12

剛架拼接點(diǎn)

2、第一道檁條的位置需要根據(jù)檐口節(jié)點(diǎn)（天溝大樣）進(jìn)行調(diào)整。

Fig.13

外天溝節(jié)點(diǎn)

3、檁條的安裝方向：Z形檁條上翼緣的肢尖朝向屋脊方向，圖紙中增加示意圖。

Fig.14

檁托布置示意圖

4、確定屋面是否有預(yù)留洞。若有，應(yīng)根據(jù)留洞大小調(diào)整檁條間距。

5、當(dāng)柱距≥12米（即檁條跨度≥12米）時(shí)，一般每隔一個(gè)檁條間距設(shè)置一排C形鋼，C形鋼的截面高度可取檁條截面高度的一半，C形鋼設(shè)置的位置同拉條。

6、屋面檁條設(shè)計(jì)時(shí)，當(dāng)單坡超過50m或者兩跨，需要在中間正方兩個(gè)方向設(shè)置斜拉條。

7、若使用多段線（PL線）畫圖，應(yīng)定義線寬。

8、檁條節(jié)點(diǎn)詳圖中，應(yīng)仔細(xì)核對(duì)螺栓孔的位置、檁托板的大小及墊片的尺寸等相關(guān)細(xì)節(jié)。

注意：9米跨的檁條單個(gè)檁托處設(shè)置4個(gè)螺栓；12米跨的檁條單個(gè)檁托處設(shè)置6個(gè)螺栓。

9、設(shè)計(jì)墻梁和檁條時(shí)，須注意《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》第7.2.14條：在檐口位置，剛架斜梁與柱內(nèi)翼緣交接點(diǎn)附近的檁條和墻梁處，應(yīng)各設(shè)置一道隅撐。

10、屋面檁條的隅撐，應(yīng)隔一設(shè)一，間距不大于3米；在柱頭處應(yīng)加密（3道或4道）。

Fig.15

隅撐設(shè)置示意圖

11、隅撐的計(jì)算見《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》第6.1.6-4條。

12、隅撐與檁條的連接，不宜設(shè)計(jì)成雙螺栓；若單螺栓計(jì)算不能滿足要求，可考慮加密隅撐，減小單個(gè)隅撐的受力。

二、墻梁部分

1、墻梁計(jì)算和畫圖前，應(yīng)先確定墻面材料。若為夾芯板（或稱“橫板”），則墻梁間距均采用1米；若為普通壓型鋼板（或稱“豎板”），則墻梁間距不大于1.5米即可。

2、一般每隔5道拉條設(shè)置一對(duì)斜拉條，以分段傳遞墻體自重。

《冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范》第8.4.2條。

Fig.16

拉條設(shè)置示意圖

3、若使用多段線（PL線）畫圖，應(yīng)定義線寬。

4、墻梁立面布置圖中，最下面一根墻梁標(biāo)高和砌體墻壓頂圈梁標(biāo)高的確定，常用的方法有兩種：

（1）將墻梁的標(biāo)高定為1.5左右（以1.2米高的砌體墻為例），壓頂圈梁頂標(biāo)高定為1.2；標(biāo)高1.5左右的墻梁遇窗戶處斷開，壓頂圈梁在窗框?qū)?yīng)的位置增設(shè)預(yù)埋件。

（2）將墻梁的標(biāo)高定為1.2米，壓頂圈梁頂標(biāo)高定為：1.2－墻梁翼緣寬。

注意：無論按照哪種方法確定標(biāo)高，都需要核對(duì)建筑圖紙中此處的節(jié)點(diǎn)大樣，以便與建筑圖紙保持一致。

Fig.17

方案一

Fig.18

方案一

Fig.19

方案二

Fig.20

方案二

5、廠房內(nèi)隔墻墻梁注意以下地方：

（1）有走道板的地方，縱向內(nèi)隔墻的拉條無法通過；

（2）橫向內(nèi)隔墻的墻梁需要避開吊車梁與吊車軌道。

6、有豎向窗時(shí)應(yīng)注意，窗框（包括豎向的窗框和窗頂、窗低墻梁）的構(gòu)件尺寸應(yīng)通過計(jì)算確定。

Fig.21

窗框圖一

Fig.22

窗框圖二

7、當(dāng)廠房大門是提升門時(shí)，設(shè)計(jì)時(shí)注意下列內(nèi)容：

（1）門柱需延伸至

門高×2+500的高度；

（2）大門所承受的風(fēng)荷載會(huì)通過導(dǎo)軌傳給門柱，計(jì)算門柱時(shí)要考慮此荷載；

（3）核對(duì)大門上方是否有足夠的空間：高度方向是否滿足

門高×2+500；是否有走道板、系桿等構(gòu)件，走道板和系桿離墻邊應(yīng)留一定的距離，以便讓導(dǎo)軌和大門升上去。

Fig.23

提升門一

Fig.24

提升門二

8、當(dāng)廠房大門是推拉門時(shí)，需在門梁上部設(shè)置一根H型鋼（或雙槽鋼、雙C形鋼）用于固定懸掛推拉門的導(dǎo)軌，計(jì)算此H型鋼時(shí)，應(yīng)考慮通過導(dǎo)軌傳過來的大門所承受的風(fēng)荷載，以及門的重量。

Fig.25

推拉門一

Fig.26

推拉門二

9、注意常用雨篷詳圖的適用范圍和計(jì)算條件，雨篷梁并非雙墻梁就夠，須計(jì)算確定雨篷梁的構(gòu)件大小。雨篷懸挑長度一般取≤1米。

10、墻梁節(jié)點(diǎn)詳圖中，應(yīng)（與墻梁立面布置圖）核對(duì)是否缺少墻梁連接節(jié)點(diǎn)，并應(yīng)仔細(xì)核對(duì)螺栓孔的位置、檁托板的大小及墊片的尺寸等相關(guān)細(xì)節(jié)。

注意：9米跨的墻梁單個(gè)檁托處設(shè)置4個(gè)螺栓；12米跨的墻梁單個(gè)檁托處設(shè)置6個(gè)螺栓。

11、核對(duì)墻面是否有預(yù)留洞（主要是暖通專業(yè)）：

（1）核對(duì)洞口是否碰墻梁。若碰墻梁，應(yīng)與相關(guān)專業(yè)商量調(diào)整；

（2）若洞口需放置一些較輕的設(shè)備（例如軸流風(fēng)機(jī)），應(yīng)增加節(jié)點(diǎn)做法。

Fig.27

洞口節(jié)點(diǎn)做法