某重型厂房钢结构设计与研究
摘要：随着钢结构应用的不断深入，尤其轻型、重型厂房对钢结构的应用更是普遍，现以铁水倒灌车间100t桥式吊车重型钢结构厂房为例，总体介绍一下关于重型钢结构厂房的设计思路与步骤，以及其中的一些注意事项。
关键字：重型钢结构 厂房 格构柱 基础 耐高温
中图分类号：TU391 文献标识码： A
引言：钢结构的定义是承重的主要构件是采用型钢、钢板、钢管、钢索等钢材，用铆、焊、螺栓或胶等连接而成的结构形式，它是现代建筑工程中较普遍的结构形式之一。而随着钢结构产业的不断发展，重型钢结构厂房也就在不同的领域得到较快的应用，尤其在钢铁行业，冶金行业的应用尤为之甚。钢结构有很多混凝土没有的绝对优点，如：强度高、自重轻、刚度大、工作可靠性高，材料的各向同性好，有很好的塑性韧性，抗震性能突出，建筑工期短，等等。由于钢结构设计技术和软件的不断成熟，重型厂房的设计也趋于简单、高效，也就预示着钢结构重型厂房会得到更加高速发展。
1 工程概况
2 结构设计与分析
2.1结构设计
重型钢结构厂房的设计关键主要是结构的稳定性控制，在整个结构中的整体稳定构造及相关技术要求就显得十分重要，本工程中柱间支撑和屋面水平支撑均采用刚性支撑来加强整个结构的稳定性，这样使整体的传力就十分的明确，不至于出现局部失稳的情况；
由于柱子的高度为1.5m，高度较高，柱间支撑采用整体性好的双片支撑，且其刚度比较大，柱间支撑布置在5m跨中，为了使支撑与柱子之间的夹角控制在450左右，将支撑分为三层布置，使支撑受力达到最理想。
2.2结构分析
2.2.1结构布置
本工程由于吊车吨位比较大，吊车在运行中容易引起较大的厂房振动，因此整个厂房的整体稳定是设计中的关键。屋面支撑采用角钢支撑，屋架上弦与下弦均布置支撑，并且通长设置纵向屋盖支撑，与横向支撑一起组成封闭体系，使厂房整体刚度得到加强；厂房在屋檐、屋脊、转折处以及相应位置通长设置刚性系杆，屋面支撑、系杆布置平面如图所示。
2.2.2设计依据
依据国家现有有关建筑结构设计规范，本工程抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.15g，地震分组为第二组，建筑场地类别为Ⅲ类。
主要设计荷载为：屋面雪荷载0.4 kN/m2 ，屋面活荷载为0.3 kN/m2，屋面恒荷载为0.30 kN/m2（屋面采用轻型彩钢板），风荷载为0.55 kN/m2（按50年一遇设计），吊车荷载选用招标设计文件确定。荷载组合按规范确定。主厂房钢排架柱，钢框架柱，排架，框架梁，吊车梁，屋面梁、托梁材料为Q345一B钢；其他非主要受力构件材料为Q235一B钢。
2.2.3计算结果
根据图集及PKPM的详细计算，得出了相应的计算数据，并控制相应的应力范围，使材料发挥最大优势，节约钢材。其中主要受力构件的应力比基本都控制在0.8～0.9之间，位移比，刚度比，周期比等主要参数均在控制范围之内。
3 屋面墙面设计
4 基础选用分析
本结构轴线距离现有厂房轴线尺寸为2米，旁边有公路，及通过本结构的内通道，整个区域空间不是很大，不适宜大型设备的进出，因此基础的设计方案的确定非常重要，上部结构柱子采用格构式，厂房又属于重型厂房结构，则厂房柱与基础的连接必然为刚接，本结构采用插入式。根据地勘报告，天然土的承载力不足，不适宜做持力层，另外，新建厂房又紧贴已有厂房，在空间上市严重不足，如采用预应力混凝土桩，则压桩机器不好进入场地，因此决定分别采用直径600mm和800mm的灌注桩，
5 防高温处理
5.1现场分析
本厂房的建设目的是为了合理的处理剩余的铁水，当生产过程中，在处理铁水中出现问题时，本厂房也就至关重要，所以厂房的工作环境是在温度极高的铁水环境下进行，钢结构在高温下工作，结构容易软化，强度急剧下降，会发生瞬间倾覆破坏，造成不可挽回损失，因此钢结构的防高温处理就显得十分重要。
现场可以接触到高温铁水的地方有三处：第一处为汽车通道，此处为铁水包通过处，主要受热处为铁水包口的上方；第二处为车间内钢平台，此处设置有钢漏斗，主要用途是将铁水包中的高温铁水引入到鱼雷罐中，这里的主要问题就是铁水的溅射；第三处是鱼雷罐经过的通道，此处空间比较小，而且在铁水进入鱼雷罐的一段时间里，一直停留在此处，高温难以扩散，会发生聚集，是处理的关键。
5.2处理措施
第一处：首先我们注意到整个厂房的设计就是半敞开式，墙面封闭在+10.000m以上，屋面则更高，因此整个厂房的设计对此处高温的扩散起到了积极作用，而又距整个主要受力钢结构比较远，因此此处并没有做特殊的防高温处理。
第三处：平台下鱼雷罐经过并停留处，此处为防高温重点区，这里做了全面的防护，上下左右，上面（钢平台吊顶）按照工业建筑常规做法，做耐高温材料喷涂，耐高温材料吊顶，并与钢平台留有足够安全距离。左右的处理，在基础地梁上砌筑耐火砖，并沿柱高每隔四皮砖焊接Φ6拉结钢筋，四边柱子均设置，在 3.000处设一道圈梁，圈梁材料选用耐热混凝土，耐火砖砌至板底，与吊顶形成统一的整体，这样更有利于发挥此做法的能力。
6 结语
在工业建筑中，钢结构厂房的利用时越来越多，技术也是越来越成熟，但是在重工业建筑中，如炼铁，炼钢等大型的钢结构建筑的防高温破坏也就成了这些建筑所不可面对的问题，虽说现在耐高温材料比较多，但是却与耐久性发生冲突，耐久性好的，耐高温的效果不理想，耐高温效果好的，耐久性又达不到相应的技术要求，这就需要经常维护，增加了企业的负担。
但仅考虑重型钢结构厂房与混凝土结构厂房的比较，前者具有自重轻、性能好、施工速度快、环保、劳动强度小、工厂化程度高等优点；随着我国钢结构的发展越来越快，重型钢结构厂房所具有的优势，必会给它带来前所未有的发展。