混凝土柱轻钢屋面的大跨度厂房结构设计

摘要：文章主要是依据材料的性能和结构，结合工程的实际，讲解了机构布置、关键构造以及荷载结构等问题，最后对一些关键控制指标提出了几点建议，望可以为有关人员提供到一定的参考和帮助。

关键词：门式刚架;轻型房屋;混凝土柱-钢梁;厂房结构;

当前我国经济水平的不断发展，同时也推动了建筑行业的发展进程。钢筋混凝土柱实腹钢梁结构中的竖向构件主要是使用到钢筋混凝土构建，而其屋面则应用到钢梁轻型屋面体系，其与成熟结构体系不同，有着施工方便轻钢门式钢架跨度大混凝土结构经济性好等的优势。

2 大跨度钢结构常规安装施工方法

2.1 散装高度法

高点蚀法首先在地面设置临时支柱，然后利用重型设备将杆悬挂到适当的设计位置，然后将整个结构安装方法捆绑到已安装的临时支柱上。最畅销的方法有所有的支架和悬挂方法。整体拼写法通常用于批量拼写。对于较小的拼写单位，使用挂起方法。由于高等级狩猎法的优点对于大型重型运输设施来说是不必要的，因此可以适应重载能力较弱或在高处完成装配时运输困难的山区。

2.2 分区或分块安装

隔板或块体附件纵向或纵向分为若干个条状单元，沿两个或两个以上方向分为两个块体，将这些单元体组装在地面上，然后悬挂在重型设备的相应位置上，整个结构悬挂在桁架上，网格和网格结构。这种方法使大多数拼写工作在地面上进行，保证了质量，节省了大多数临时支持，节省了时间，降低了成本。

2.3 滑动高度

高度滑动法是将分割好的条形单元沿轨道预先或单独存放，然后移动到相应的位置，将整个附着方法捆绑起来。采用这种方法，结构的安装可以与下部的其他工作并行进行，缩短了工期。同时，在地面完成拼字后，条形单元悬挂在平台的滑轨上。玫瑰的部分可以直接挂在平台上拼写。因此，这种方法不贵也不贵。民间建筑。

2.4 整体安装方法

整体安装法是将结构成型后直接安装在地板上，将结构送至设计位置的方法。由于这种方法是在地面完成装配工作，便于保证结构质量，不需要高装配支架，在高处作业危险性较小。根据使用设施的不同，这种方法也可分为整体悬挂法、整体提升法和整体顶部提升法。

(1)整体悬挂法：为了将使用一台或多台机器形成的结构提升到设计位置，这种方法要求提升能力高，需要同时悬挂多个悬挂设备，技术难度大。

(2)整体提升法：利用安装在筒体内的小型设备，将落板、液压千斤顶等成型结构提升至设计位置。这项方法不需要大型机械。所需工具和安装工具简单、稳定性高、同步性高、施工安全。

(3)整体顶升法：利用建筑物承重柱作为顶升的支撑结构，将千斤顶组成的结构提升至设计高度。功能与整体提升方式相同。安装位置不同。提升方法安装在结构的上部。顶升法安装在结构下方。

3 大跨度钢结构新型安装施工方法

近几年来，随着钢结构向大跨度、高海拔、体面的生产方式发展，钢结构的安装难度越来越大，对施工技术的要求也越来越高。上述简单的普通施工方法已难以满足现代钢结构的施工要求。针对其优缺点，研究了几种新型的安装方法，取得了一定的经济效益和社会效益。

3.1“顶进”顶进施工方法

穹顶结构虽然历史悠久，但现代箱形结构和空间桥台结构充分利用了穹顶结构的三维特性，穹顶的空间是施工安装的障碍，并提出了在生产和安装过程中，临时拆除穹顶这一三维特征的施工方法。

穹顶施工法的核心思想是，通过临时拆除杆件，在结构中放置单轴铰链，并在施工中折叠，使穹顶结构在建筑的某一时刻发生几何变化，而结构可以在地面上组装，也可以在相对较低的高度想跻身其中的第一人祝你幸福美满。不仅结构体而且内部安装，机电设备都可以在低空安装。之后，使用吹气装置升高圆顶内的气压，或使用顶部装置(如千斤顶)将其升高至预定高度。当结构达到最终形式时，将施工中临时拆除的杠杆固定在适当的位置，整个结构就完成了。该法具有速度快、造价低、可靠可靠、施工质量易于保证等优点。

3.2 褶皱整体延伸

目前，采用国内推广方式和整体顶升方式，对网架结构的安装操作越来越普及。但是，这两种方法仅适用于平板网篮或相对扁平的网架结构，因为只有在展平和调平过程中，内部点之间没有相对位移，且曲率大且太高，网架和网架结构不可取。日本教授川口博士提出了一种更实用的方法来构造双曲网格结构。该法是一种新型的壳体施工方法，其基本思想类似于“登顶”的施工原则。它拆除了一部分杆结构，并倒塌在地上。然后，通过提升设备将折叠式腹板结构提升至设计高度。为了弥补最后缺失的部分，整个建设过程是一个从机制上进行结构变革的过程。

3.3 少数支架的高扬程裂开法

对于跨度大、高度高、覆盖面积大的网架结构，传统的全支撑安装方式造价昂贵，脚手架造价高，加拆脚手架耗时长，时间和成本不可避免地高。

支架高位悬挂的方法是采用网状结构，每个节点对集中荷载的承载能力高，自身刚度大，稳定性好。利用该法，对少量支架采用传统安装方法进行初始安装，并建立3-4目结构，保证其具有恒定的刚度和承受后续施工荷载。与传统的满堂支架安装方式相比，可以大大减少脚手架的数量，同时可以在地面进行立体交叉作业，大大降低施工成本，缩短工期。

3.4 总弯曲法

柔性结构采用全绳施工法，绳索结构和索网结构采用常规的斜坡施工法进行绳索结构施工。整体张拉法是将绳索结构向上拉至整个地面，用液压千斤顶将绳索结构向上拉至具有圆周刚度的联轴节，再向上拉整个结构的施工方法。这种方法避免了高成本作业的潜在风险，同时减少了临时支架的拆除量，节省了时间，降低了成本，更重要的是，构件的位移和变形在整体改进过程中有可能准确有效地控制受力状况。

4 选择安装施工方法的原则

传统的大跨度钢结构安装方法已经比较成熟，具有广泛的应用前景。大多数钢结构现在采用这些安装方法。根据结构和条件选择的方法不同。在选择安装方法时，首先要考虑具体的施工情况。当施工场地狭窄或需要超越既有建筑物时，可选择高空滑行法、整体提升法或整体提升法。而且，考虑到设施条件，可尽量利用现有设施，优先选用中小型普通设备，从而降低成本。只对大跨度钢结构所处的角度进行分析，高空推销法最基本的设备是脚手架，滑行法最基本的动力系统是人力抛车的人，或是葫芦。顶置的最基本的机器是千斤顶顶置。从建筑经济的观点来看，如果屋顶结构、电力和通风设备可以安装在地板上，则可以降低成本，但是对设备的承载能力的要求(例如悬挂、提升等)会增加。对于体育场馆、展览馆、剧院等下部装饰设施的大型建筑，采用滑移法可同时进行大跨度结构施工和现场施工。尽管整个悬架需要大型起重机械，但安装分隔块所需的机器相对较小。

5 材料和构件尺寸的选择

(1)钢材选用：常用Q235和Q345。传统的结构有利于过程控制和经济考虑使用单一的钢品种。控制强度，可选Q345;控制稳定，使用为宜。本文所讨论的屋盖结构属于轻钢结构。一般来说，Q235可以满足要求。然而，应注意的是，a型钢不提供交货条件下钢的碳含量。因此，在荷载结构上，不要采用Q235A的钢材。

(2)构件尺寸选择：在结构设计前，有必要对构件的截面进行初步估算。假定梁柱和支座的形状和尺寸。钢梁焊接可选用H型钢截面。根据负载和座椅状况，横截面高度通常为/30～1/选择40。翼缘宽度按梁间横向支撑间距压l。/如果确定B限值，可以避免复杂的钢梁整体稳定计算。在确定横截面高度和翼缘宽度后，可以根据规范范围内局部稳定的结构规律来估计板的厚度。

6 基础设计

在满足地基荷载特征值的基础上，可以根据自然地基或独立桩基础设计基础。采用天然地基时墙体的基础。采用墙下基础，并与柱下独立基础相连。当柱的基础是独立桩的基础时，围护墙周围的地基必须采用基础梁的形式，基础梁的计算可以采用由墙梁计算的弹性连续梁法。

7 支撑及结构设计

栅栏的设计可以用框架结构的栅栏来完成，因为整个结构的设计可以用框架结构来计算。由于抗震要求，安装了环和构造柱，特别注意围栏和柱与构造柱的连接。一般悬索结构的柱间支撑受风荷载和吊车荷载的计算方法可用于柱支撑的设计计算。

8 屋面轻钢结构设计

屋盖结构支撑体系包括屋盖支撑、紫檀杆、杆件计算和布置，可按《门式刚性轻型房屋钢结构技术规程》(CBCS 102:2002)的要求进行布置和设计。详细的公式有详细的规格说明。屋盖钢结构设计的重点在于节点的设计，对节点的形式要有足够的思考和确定。

钢梁与混凝土柱的连接节点：可采用锚固连接方式，钢梁不能用切割键切割，可通过钢架下缘与混凝土的摩擦切割。锚杆的设计可根据柱的剪应力按预埋剪弯或弯曲计算。

钢梁中部缝合节点的设计：采用摩擦式或压力式高强螺栓连接，该节点有两种计算方法。一种是认为螺栓组的旋转形状位于节点板的中心。螺栓垂直排列。根据该节点的弯矩和冲孔规计算高强度螺栓的内部强度。另一种是陈胜教授提交给博尔特的底部螺栓中心的计算方法。

9 设计中的问题

采用混凝土柱轻钢屋盖结构形式的目的是节约成本，如果钢材截面过大，成本也相应高。此外，随着跨度的增大，钢筋对混凝土柱产生的水平推力随着跨度的增大而逐渐增大，混合土柱的尺寸、节点的尺寸和基础的尺寸也有很大的影响。现在，工厂的门式钢架最大跨度可达70m左右，但整个钢结构。混凝土模型和混凝土柱钢梁是不同的。我们建议这样的跨度不应超过30m。

1 0 结束语

因此，采用混凝土柱钢屋盖结构的工厂越来越多。根据各国的标准和设计师的设计习惯，一定会有不同的意见。这在本文中只是一个家族的说法。许多设计师希望能在类似的设计过程中有所帮助。

参考文献

[1] 郭巨林,胡祝威,赵文君，等.大跨度钢结构厂房屋面板的运输小车及安装方法,CN111219020A[P].2020.

[2] 路振刚,苏加林,王永潭，等.寒冷地区工业厂房的单坡排水侧向采光大跨度坡屋面系统,CN111593839A[P].2020.