第八章钢结构设计原理单层厂房钢结构

单层厂房钢结构在现代工业建筑中，单层厂房钢结构因其独特的优势而被广泛应用。

它不仅能够提供宽敞的内部空间，满足各类生产工艺的需求，还具有高效的施工速度和良好的结构性能。

接下来，让我们深入了解一下单层厂房钢结构的各个方面。

单层厂房钢结构的主要组成部分包括钢柱、钢梁、屋架、支撑系统等。

钢柱通常采用H型钢或箱型柱，它们承担着整个厂房的竖向荷载，并将其传递至基础。

钢梁则一般为H型钢梁，用于支撑屋面板和吊车梁等。

屋架可以是三角形屋架、梯形屋架或平行弦屋架，其作用是支撑屋面荷载。

支撑系统包括柱间支撑、屋盖支撑等，它们对于增强厂房的整体稳定性和抗震性能起着至关重要的作用。

从结构设计的角度来看，单层厂房钢结构需要考虑多种因素。

首先是荷载，包括恒载（如结构自重、屋面板重量等）、活载（如人员、设备、货物等的重量）、风荷载和雪荷载等。

设计师需要根据厂房所在地区的气象资料和使用要求，准确计算这些荷载，并确保结构在各种荷载组合下都能够安全可靠地工作。

其次是抗震设计，地震作用对于钢结构厂房的影响不可忽视。

通过合理的结构布置和抗震构造措施，可以有效地提高厂房的抗震性能，保障人员和设备的安全。

此外，还需要考虑温度作用、基础不均匀沉降等因素对结构的影响。

在施工方面，单层厂房钢结构具有明显的优势。

钢结构构件通常在工厂预制加工，然后运输到现场进行安装。

这种工厂化的生产方式可以保证构件的质量和精度，提高施工效率。

现场安装主要采用焊接和高强度螺栓连接的方式。

焊接连接具有较高的强度和稳定性，但对施工工艺要求较高；高强度螺栓连接施工方便、易于拆卸，适用于需要经常拆装的结构。

在施工过程中，需要严格控制施工质量，确保构件的安装精度和连接质量符合设计要求。

单层厂房钢结构的屋面和墙面材料也有多种选择。

屋面材料常见的有彩钢板、岩棉夹芯板等，它们具有良好的防水、保温和隔热性能。

墙面材料可以是彩钢板、砌体墙或玻璃幕墙等，根据厂房的功能和美观要求进行选择。

同时，为了保证厂房的采光和通风，还需要合理设置采光窗和通风口。

单层工业厂房钢结构设计内容
单层工业厂房钢结构设计通常包括以下内容：
1. 结构布局：确定工业厂房的总体布局，包括建筑尺寸、形状和内部分隔等。

要考虑到生产流程和设备布置的需要。

2. 荷载计算：根据相关标准和规范，对工业厂房的荷载进行计算，包括自重、雪荷载、风荷载、地震荷载等。

还需要考虑不同区域的荷载分布情况。

3. 结构材料选择：选择适合工业厂房钢结构的材料，包括钢材的强度、刚度和耐腐蚀性能等。

常用的材料有普通碳素结构钢和高强度低合金结构钢。

4. 结构形式设计：根据工业厂房的功能和荷载要求，确定合适的结构形式，例如桁架结构、刚架结构或组合结构等。

要考虑到结构的稳定性、刚度和变形限制。

5. 连接设计：设计适合工业厂房的连接方法和连接件，包括焊接、螺栓连接、铆接等。

要保证连接的强度和刚度，以及便于施工和维护。

6. 抗震设计：根据地震区划和相关规范，进行抗震设计。

包括选择适当的抗震措施和结构形式，以保证工业厂房在地震中的安全性。

7. 防火设计：考虑到工业厂房的防火要求，进行防火设计。

采用防火涂料、防火板等材料保护结构，确保在火灾发生时能够提供足够的安全时间。

8. 施工图设计：根据上述设计内容，绘制详细的施工图纸，包括构件尺寸、连接方式、材料规格等。

施工图纸是施工过程中的重要参考文件。

以上是单层工业厂房钢结构设计的一般内容，具体设计还需要考虑工业厂房的特殊要求和使用环境，以及国家和地方的相关建筑规范和标准。

钢结构单层工业厂房课程设计指导教师：曹现雷班级：土133班姓名：杨骏学号：139044535日期：2016.4.24目录一、设计资料 (1)二、屋架形式及几何尺寸 (1)三、支撑的布置 (2)四、檩条的布置 (3)五、材料自重及荷载 (4)六、荷载计算 (4)七、杆件截面选择 (5)八、各腹杆的焊缝尺寸计算 (10)九、节点板的设计 (11)一、设计资料：某厂房车间设有两台10吨中级工作制吊车。

车间无腐蚀性介质。

该车间为单跨双坡封闭式厂房，屋架采用梯形桁架式钢屋架，屋架下弦标高9m，其两端铰支于钢筋混凝土柱上，柱截面尺寸为400㎜×400㎜，混凝土强度等级为C30。

屋面采用压型钢板屋面，C型檩条，檩距为1.2m~2.6m。

屋面恒荷载（包括屋面板、保温层、檩条、屋架及支撑等）取值参考教材2.2.1中规定。

活荷载标准值取0.5kN/mm2；雪荷载标准值取0.2，不考虑积灰荷载和积雪不均匀分布情况。

结构重要性系数为γ0=1.0。

屋架采用Q235B钢，焊条采用E43型。

设计时，荷载按以下情况组合：a. 恒载+全跨活荷载（或雪荷载）b. 恒载+半跨活荷载（或雪荷载）二、屋架形式及几何尺寸屋架及几何尺寸如图1所示，檩条支承于屋架上弦节点。

檩距为2267.5mm，水平投影距离为2250mm。

屋架坡度为α= arctan = 7.13°。

图1 屋架形式和几何尺寸三、支撑的布置依据《建筑抗震设计规范》GB50011-2001，支撑布置图如图2所示，上、下弦横向水平支撑设置在厂房两端和中部的同一柱间，并在相应开间的屋架跨中设置竖直支撑，在其余开间的屋架下弦跨中设置一道通长的刚性细杆，上弦通过水平支撑在节点处设置通长的刚性细杆。

下弦两端设纵向水平支撑。

故上弦杆在屋架平面外的计算长度等于横向支撑的节距。

支撑的布置见图2。

上弦水平支撑布置图下弦水平支撑布置图1-1中部垂直支撑布置图2-2 端部垂直支撑布置图图2 支撑的布置图四、檩条布置檩条设置在屋架上弦的每个节点上，间距2267.5mm。

钢结构设计原理1.1 钢结构的特点钢结构主要是指由钢板、热轧型钢、薄壁型钢或焊接型材等构件通过连接件连接组合而成的结构，它是土木工程的主要结构形式之一。

目前，钢结构在工业厂房、大跨结构、房屋建筑、桥梁、塔桅和特种结构中都得到广泛采用，这是由于钢结构与其他材料的结构相比有如下特点：(1) 建筑钢材强度高，塑性和韧性好强度高，钢与混凝土、木材相比，虽密度较大，但其强度较混凝土和木材要高得多，其密度与强度的比值一般比混凝土和木材小，因此在同样受力的情况下，钢结构与钢筋混凝土结构和木结构相比，构件较小，质量较轻。

适用于建造跨度大、高度高和承载重的结构。

塑性好，结构在一般条件下不会因超载而突然断裂，只会增大变形，因此容易被发现。

此外，还能将局部高峰应力重分配，使应力变化趋于平缓。

韧性好，适宜在动力荷载下工作，因此在地震区采用钢结构较为有利。

(2) 钢结构的重量轻钢材容重大，强度高，但做成的结构却比较轻。

结构的轻质性可用材料的质量密度和强度的比值来衡量，值越小，结构相对越轻。

建筑钢材的值在之间；木材的值为；钢筋混凝土的值约为。

以同样的跨度承受同样的荷载，钢屋架的质量最多不过为钢筋混凝土屋架的1/4～1/3，冷弯薄壁型钢钢屋架甚至接近1/10。

重量轻，可减小基础的负荷，降低地基、基础部分的造价，同时还方便运输和安装。

(3) 材质均匀，和力学计算的假定比较符合钢材由于冶炼和轧制过程的严格控制，材质波动范围小，其内部组织比较均匀，接近各向同性，可视为理想的弹—塑性体，因此，钢结构的实际受力情况和工程力学的计算结果比较符合，在计算中采用的经验公式不多，从而，计算的不确定性较小，计算结果比较可靠。

(4) 钢结构制造简便，施工工期短钢结构构件一般采用由专业化的金属结构厂轧制成型的各种型材，制作简便，准确度和精密度都较高。

制成的构件可直接运到现场拼装，采用焊接或螺栓连接。

钢构件重量较轻、连接简单、安装方便、施工机械化程度高、施工工期短、降低造价，综合经济效益较好。