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32t吊车门式刚架轻钢厂房的结构设计导言本文重点介绍了某管桩有限公司带32t吊车门式刚架轻钢厂房的刚架和吊车梁的设计，屋面和柱间支撑的设计，檩条及和墙梁的设计。
同时对本工程设计中几个主要问题的处理，也进行了较详细的讨论和介绍，可供同类工程设计时参考。
工程概况某管桩公司生产车间位于河北，厂房长度为6×23=138m，宽度为24+21=45m，屋面坡度为8%，双屋脊，建筑面积为6400㎡，其中：24m跨有32/5t桥式吊车一台，20t/5t桥式吊车二台，21m跨有10t桥式吊车一台，5t单梁桥式吊车一台（以上吊车工作级别均为A5），牛腿标高6.900，柱顶标高11.500，屋面为角驰Ⅱ暗扣式单层压型钢板+75厚吸音保温棉+不锈钢丝网，墙面为单层压型钢板。
本工程建筑结构安全等级为二级，设计使用年限为50年，屋面活荷载对于刚架构件，其受荷水平投影面积大于60㎡，取为0.3kN/㎡，雪荷载为0.45kN/㎡，故取较大值为0.45kN/㎡；屋面活荷载对于檁条，屋面板等局部构件取值则为0.5kN/㎡；基本风压为0.45kN/㎡，地面粗糙度类别为B类；抗震设防烈度为6度。
刚架构件材质采用Q345B；吊车梁因其工作较频繁，需要进行疲劳验算，而最低日平均温度为-6℃，要求所选钢材应具有0℃冲击韧性的合格保证，故吊车梁材质采用Q345C，其它檩条，墙梁，支撑材质采用Q235B。
计算软件采用PKPM的STS软件。
刚架和吊车梁的设计考虑制作安装简便，刚架柱，梁均采用实腹式焊接H型钢，门式刚架用STS 软件进行分析计算时，对屋面活荷载考虑其各跨的不利布置，对吊车的竖向及水平荷载，当参于组合的吊车台数为2台时，对其进行折减，折减系数取为0.9。
由于桥式吊车起重量为32t，已超出《门式刚架轻型房屋钢结构技术规范》（下称轻钢规范）的适用范围，故刚架柱采用《钢结构设计规范》（下称钢结构规范）验算，由于吊车梁可作为柱子的侧向支承点，故下柱平面外计算长度取为7.5m 即基础面至牛腿面的长度，上柱平面外计算长度取为4.6，即牛腿面至柱顶的长度；而对于屋面变截面梁，由于钢结构规范只能用等效截面来验算，会存在一定误差，所以屋面变截面梁的强度和稳定仍按轻钢规范来验算，其平面外计算长度取为两屋面隅撑之间的距离，对于屋面变截面梁的挠度则按钢结构规范从严控制。
有吊车的单层厂房框架柱设计单层厂房框架柱的设计中，吊车承载是其中非常重要的一项考虑因素。
在设计过程中，需要考虑柱子的强度、稳定性、刚度和振动问题，以确保吊车的安全运行。
首先，柱子的强度是设计的重点之一、在计算柱子的承载能力时，需要考虑柱子的尺寸、材料和荷载情况。
根据实际情况，可以选择适当的材料，如钢材或混凝土，来满足设计要求。
同时，需要考虑柱子的截面形状，以提高其强度和稳定性。
一般来说，矩形或方形截面的柱子比较常见，因为这些形状在受力时能够提供较好的抗弯性能和稳定性。
其次，柱子的稳定性也需要进行评估。
柱子在受到竖直方向的荷载时，需要具备足够的抗倾倒能力，以保证工作的稳定性。
针对柱子的稳定性，可以采用钢编织带或钢筋混凝土柱的加固措施，增加柱子的稳定性。
此外，柱子的刚度也是设计的关键因素之一、柱子的刚度直接影响吊车的运行效果。
如果柱子的刚度不够，就会导致吊车运行过程中的振动问题，影响工作效率和安全性。
因此，在设计中，需要仔细计算柱子的刚度，并采取相应的增强措施，如增加柱子的截面尺寸或加装加强筋。
最后，需要对框架柱的吊车运行情况进行全面的分析和设计。
尤其是在框架柱与吊车的连接处，需要考虑连接的强度和稳定性。
可以采用焊接或螺栓连接等方式，确保连接牢固可靠。
同时，在设计中需要合理考虑吊车的起重量、起升高度和作业范围等要素，确保柱子的设计能够满足吊车的运行需求。
总之，单层厂房框架柱的设计需要综合考虑柱子的强度、稳定性、刚度和振动等因素。
只有在全面分析和设计的基础上，才能保证吊车的安全运行，并满足厂房的实际需求。
大吨位吊车门式刚架轻型钢结构厂房的优化设计探究作者：童敏来源：《江苏商报·建筑界》2013年第03期摘要：伴随着建筑行业逐渐在目前国内经济浪潮中的地位不断地攀升，人们对生活、生产和居住环境的要求也来越高，从而使新型材料的运用随之越来越广泛，近年来，轻型钢结构的应用在南方以及沿海一些地区发展迅猛，由于具有用钢量低、造价低、施工周期段、应用范围广、节能环保等优点的门式刚架轻型钢结构的应用发展最快。
目前已经被广泛应用到工业厂房建设中。
本文就大吨位吊车门式刚架轻型钢结构厂房的优化设计进行讨论和研究。
关键字：大吨位吊车；门式刚架；轻型钢结构厂房；优化中图分类号：TU391 文献标识号：A 文章编号：2306-1499（2013）03-（页码）-页数1.大吨位吊车门式刚架轻钢结构的概念根据门式刚架轻型房屋钢结构技术规程的规定：当刚架间距设置为6 m时，这种结构的房屋可以布置起重量不大于30 t的中、轻级工作制桥式吊车。
其中，吊车起重量小于15 t的称为普通门式刚架轻钢结构，而吊车起重量在大于15 t小于30 t之间的门式刚架称为大吨位吊车门式刚架轻钢结构。
2.门式刚架结构形式门式刚架结构一般由主结构系统，（包括屋面梁、内梁、支撑体系等）；次结构系统，（主要是屋面和墙壁檩条等）；维护机构系统，（墙面体系和屋面板体系）；辅助结构系统，（饰面体系和楼梯体系）和一些基础结构系统五个方面组成。
门式刚架结构根据跨度和门式组成结构可以分为：单跨、双跨、多跨以及单层门式刚架和带挑檐或带毗邻的单层门式刚架等几种结构形式。
3.大吨位吊车门式刚架轻钢结构厂房设计方案优选带吊车的厂房总体构造和没有吊车的大致相同，但是有些地方是需要做特殊处理和优化的，具体优化形式主要包括以下几个方面：3.1 大吨位吊车门式刚架钢结构厂房构造上的优化设计（1）跨度上的处理和优化，对于大吨位吊车的门式刚架轻型钢结构厂房设计来说，合理的优化跨度，是可以实现节省钢材和降低总造价的目标的，有资料表明，大吨位吊车厂房的跨度设计在24m到30m之间，设计合理的情况下，可以节省钢材5% ～15%，降低总造价2% ～7%，因此，跨度并不是人们认为的越大越好。
关于抽柱带吊车钢结构厂房的设计与计算摘要：随着我国国民经济水平的提高，科学技术的不断进步，抽柱带吊车钢结构厂房在实践中的应用也越来越多，但是在设计和计算中也存在一些问题，下面就先对一般轻钢抽柱厂房的结构进行分析，包括厂房的整体支撑体系，钢结构中的节点设计情况，以及隅撑连接的设计方法等，同时还对钢架的位移控制方法进行了有效的分析。
关键词：抽柱；吊车钢结构厂房；设计与计算一般抽钢结构厂房的钢架跨度为9到36米的范围，但是为了使用的要求，得到更大的空间设计，通过抽柱会导致刚架跨度变大，因此在中间就必须进行合理的设置，下面就结合某工业厂房为分析对象，对其所涉及到的设计工艺和计算方法进行阐述，以此来提高我国在这方面的整体水平。
1工程概况工程为高架平台帮线工程，钢管混凝土柱，为插入式柱脚，无盖为屋架支撑体系，有实腹式钢吊车梁，主轧跨吊车是20t吊车一台，吊车总重32t，小车重量为9.1t，其最大轮压力约为21t。
主轧跨c轴的4.6线位置抽出两根柱子。
布置如图1所示。
钢架计算模型是钢结构厂房设计中需要首先确定的问题。
一般来讲，门式刚架需要在9-36mm的跨度范围比较适宜，但抽柱将导致出现过大的抽柱榀钢架跨度，在现代轻型屋面系统单重，一般需要设置纵向实腹托梁来解决这一问题。
实腹托梁的纵向设置，并与屋面支撑系统相互连接，可令钢架跨度达到30-50m之距。
抽柱门式刚架示意如图2所示。
抽柱将形成局部柱网增大，不适用在抽柱排架的计算方法当中。
排架计算需要假设梁柱铰接，排架受力时端柱具有相等的水平位移。
作为梁柱刚接部分的钢架，存在于梁与柱的弯矩分配，并且存在完全不同的受力形式。
钢柱在标准榀门式钢架当中不仅承担托梁产地的荷载，同时也承载着榀钢架传递荷载。
而在另外方面，标准榀的受力柱—托梁柱因抽柱原因，可能会使抽柱榀钢架比标准榀钢架的平面内刚度更弱，为了避免造成标准榀钢架与抽柱榀钢架之间的差距悬殊情况，导致水平荷载无法均匀分配，需要假设托梁钢架柱与标准榀钢架平面内进行铰接。
有吊车作用轻钢厂房的结构设计
1 工程概况
福州瑞联钢有限公司30万吨冷板工程1#厂房位于马尾连104国道西北测，厂房长度234m ，跨度为21+21m ，建筑面积1万m 2。
吊车轨顶标高为10.0m 。
见图1，柱脚采用刚接，采用门式刚架结构，主刚架采用热轧H 型钢，Q345B 级。
屋面坡度采用1/
10。
计算软件采用钢结构STS 软件。
至今该工程已竣工投产近一年。
图1 建筑剖面图
2 基础设计 2.1 地质条件
根据岩土工程勘察报告，工程地质情况见表1，建筑场地类别为Ⅲ类。
2.2 桩基础设计
根据工程地质条件及电算结果，由于业主工期要求快，故采用PHC预应力高强管桩，以粉质粘土④为持力层。
桩身进入持力层0.8m。
单桩竖向承载力特征值R=500kN，由于柱脚固接，吊车作用下，柱底弯矩较大，为使桩不出现拉力，而形成抗拨桩，因此必须采用双桩，而且桩距不能按常规取3.5d。
本工程边柱最大轴压力N=653 kN，M=-364.
8 kN，V=-77.8 kN，两桩桩距取3.2m，承台高1.2m。
墙体传来4.1×4.5×6= 110. 7kN
桩最小反力Nmin=(653+110.7+0.8×4.220)/2－(364.8+77.8×1.0)/3.2=26 2 kN＜R=600 kN
Nmax=568.35＜1.2R
中柱，N=1137 kN，V=35.4 kN，M=225.6 kN 算得Nmin=513.9＜R= 600k N
Nmax=690.3＜1.2R= 720kN 经计算满足要求，可满足抗冲、抗剪要求。
3 上部结构设计
本工程为两跨21m，两台10t+15t重级工作制吊车，柱距6m，共有39跨固接的门式刚架，为保证吊车正常运转，厂房稳定，满足位移变形要求加强支撑设计和吊车制动
桁架来增加厂房的整体空间刚度，全长234m，不设伸缩缝，墙体采用压型钢板。
选用热轧H型钢经选用电算定下，用钢量最低的刚架尺寸，见图2
图2 刚架图
3.1 柱间支撑设计
若支撑设置不当，吊车行走时，就会造成刚架晃动，存在安全隐患，因此支撑的设置非常关键，因选用用钢量小的窄翼缘H型钢，因此柱平面外计算长度仅能取4m，在高4 m处设置一道焊接钢管侧向水平支撑。
交叉支撑采用角钢，在厂房的头、尾跨设置柱间支撑，中间跨每隔4跨设置一道。
在设置柱间支撑的同一跨并设屋面支撑，为能更好传递风荷载在屋面每隔4米设一道水平钢管刚性系杆。
3.2 抗震措施
工程地处设防烈度7度区，房屋自重小，承载力不受地震作用效应组合控制，可不进行抗震计算。
仅针对轻钢结构的特点采取抗震构造措施。
构件之间的连接均采用螺栓连接，斜梁下翼缘与刚架柱的连接均加腋，柱脚底板设抗剪键。
增设吊车制动桁架。
3.3 隅撑的设计
隅撑可以用来提高屋面梁式柱的受压翼缘稳定能力，因此在檐口位置，刚架斜梁与柱内翼缘交接点附近的檩条和墙梁处，各设置一对隅撑。
在斜梁下翼缘受压区隔一檩条设隅撑，并使其间距不大于相应受压翼缘宽度的16倍，见图3。
图3隅撑的设计
3.4 高强螺栓连接设计
由于屋面荷载很轻，在设计荷载作用下，斜梁与柱的连接部位主要承受弯矩作用，剪力很小，高强螺栓以受拉为主。
剪力由连接构件间的摩擦力传递剪力。
本工程建筑大量采用阳光板，开窗面积少，风顺力大减少，相应剪力也小，选用摩擦型高强螺栓，因此表面可不作专门处理。
不必进行摩擦而抗滑移试验，这有助于提高效益和降低成本。
3.5 檩条设计
檩条的设计计算是最为困难的。
首先，在目前设计规范或规程中尚无简单实用的计算公式供设计人员采用，其次，为节省钢材，轻钢结构中的檩条除用于承担梁的功能外往往兼作支撑体系中的压杆，同时还通过隅撑对门式刚架的梁和柱提供侧向支承。
如果考虑门式刚架房屋中的蒙皮效应，则檩条的构造和受力计算更为复杂。
檩条通常由薄钢板冷弯成型，计算中还需考虑屈曲后的有效截面等问题，因此，精确计算檩条的承载力非常困难。
在竖向荷载作用下，檩条的自由翼缘受拉，受压翼缘由于和屋面有可靠的连接面不存在稳定问题。
由于Z型连续檩条是拱接而成的连续檩条，其内力分布较均匀刚度大，能节省用钢量，同时在制作、运输、安装诸方面都很便利，因此本工程采用Q345 Z型檩条，内力计算按如下一种简单通用的模式考虑：按等截面连续梁计算模式，考虑活荷载按不利分布作用，光按50%活载均匀满布得到一个效应值S1，再用50%活荷载按最不利隔跨分布得到一个效应S2。
两者相加即为最不利活荷载所产生的效应S。
另外再考虑在支座处因搭接嵌套松动所产生的弯矩释放10%。
在风吸力作用下，檩条的自由翼缘受压。
因此，当檩条下翼缘无面板侧向支撑时，必须对檩条的下翼缘进行稳定性验算。
福州地区基本风压为0.7 kN/m2，按门式刚架技术规程附录E公式计算结果得知，是风吸力作用下稳定计算起控制作用。
选用Z180×70×22.2 Q345，檩距1.2m，可以满足要求。
4 结语
本工程至今已竣工投产近一年，吊车运转正常，经历几次强台风和冬夏大温差的考验，均能满足正常使用要求，取得较好的经济效益和社会效益。
轻钢结构的优点是节材高效，耗钢少，自重轻，制造安装运输简便，工期短，可拆迁，定型批量生产易于实现商品化等。
近年来发展迅速，应用领域日益广泛。
本工程采用刚接柱脚和Q345钢使用钢量减少了许多，经对比验算采用Q345钢的用钢量比采用Q235钢的用钢量下降16%左右，采用较平缓坡度（1/10）的门式刚度也可节约钢材。
为达到进一步减少钢耗，降低成本的目的，还可以采用各种先进的科技手段，如引入预应力技术以加强结构刚度和承载力，提高结构稳定性，若能在檩条中张拉板材可以防止风吸力下的局部失稳和提高弹性受力幅值，将可大大减少檩条的用钢量。
为此，在谋求改进方面希望本文能起到抛砖引玉的作用，同时我们期待着与专家同行的合作。
请大家共同关注与探讨并指正。
