大跨度钢结构厂房屋面支撑设计原则及工程实例

随着我国经济的不断发展，我国各行各业的生产技术以及相关基础设施都有了巨大的发展。在实际情况中，厂房设施是企业生产活动进行的基础性建筑，在企业的生产经营活动中发挥着十分重要的作用。因此，我们应该重视起厂房的各方面，为了保证企业生产活动的安全稳定进行，应做好厂房屋面的结构设计，保证厂房设施的结构稳定。大跨度钢结构是目前我国相关企业在选择厂房类型时的重要选择方案，对于大跨度结构厂房来说，屋面支撑结构的设计是一项十分重要的工作。接下来，本文将从大跨度钢结构产房屋面支撑设计的相关内容入手来进行具体的阐述。

 

一、大跨度钢结构厂房屋面支撑的设计原则

 

1、注意材料优选

 

优质的施工材料是确保给钢结构厂房屋面支撑系统整体质量的基础，为此必须要对进场材料进行严格的控制，避免不合格的钢材料流入现场。要选择符合相关标准规范要求的高性能给建筑材料，针对厂房的所处生产环境，选择防火、耐高温、防腐蚀的材料。同时还要符合耐久性和坚固性标准，厂房结构的安全与稳定。

 

2、要坚持安全第一的原则

 

在实际情况中，企业的厂房是企业生产部门进行生产活动的基本场所。因此，在钢结构厂房屋面支撑的设计中，就需要保证结构的安全稳定，从而为企业的生产活动营造一个安全稳定的空间。这一方面是对于企业生产部门所有员工人身安全的负责，另一方面也是保证企业正常生产的基础条件。

 

二、屋面支撑变形分析

 

在实际情况中，根据厂房屋面结构分析，可以得知屋面支撑结构中，屋面梁的强轴平面往往是垂直于支撑衍架的，这就导致屋面梁受到的弯曲应力往往比较小。因此，支撑衍架在斜腹杆被移除出系统是可以视为静止的结构进行计算。所以，根据结构力学以及衍架在静止时的弹性范围，衍架的位移计算方式为：

 

 

该公式中包含了斜腹杆、直腹杆以及弦杆的变形。因此，结合该公式可得屋面支撑由腹杆轴向变形引起的跨中最大水平变形为：

 

 

其中，N1为各腹杆的轴力，AF1为各支撑腹杆的截面积；H为衍架矢高；θF1为各斜腹杆与直腹杆的夹角Mmax为衍架在水平荷载作用下跨中最大弯矩；L为衍架的跨度；Axi为朽架弦杆的截面积；dxi为弦杆至衍架中和轴的距离。

 

三、工程实例中的屋面支撑设计

 

1、工程概况

 

某厂房高11mm、宽120mm，长153mm，纵向支撑柱的间距为9mm，横向抗风柱的间距为10m。厂房屋面重量为D=0.20kN/㎡，悬挂荷载为D=0.20kN/㎡。按照设计标准以及用户要求，该厂房的抗震烈度为7级。根据SAP2000测量方法以及公示（1）进行计算屋面受应力情况如表1所示。

 

 

2、方案改进

 

根据表根据表1中的数据可以得出中的数据可以得出，该厂房在屋面悬挂荷载方面比较大，因此在重力作用下屋面结构很容易出现较大的附加倾覆力矩。对此，我们在这里提出以下两种方案。

 

(1)方案一。在保证屋面结构中，横向支撑结构的数量不变的情况下，在结构中相近的结构支撑进行连续布置，从而实现将支撑衍架的矢高扩大一百，以达到增加惯性矩的目的。这一方案的原理如下，如前文提到，当支撑衍架在斜腹杆被移除出系统是可以视为静止结构进行计算的，衍架矢高增加一倍，但是梁轴变形导致的位移却减少了一半。

 

(2)方案二。根据方案一的思路，结合巨型钢结构设计原理，在厂房屋面的主体支撑面中加装局部小衍架来分担作用力，这些新的衍架结构主要设置与厂房的两侧檐口以及大跨度结构的三分点，从而在结构上将整体厂房屋面支撑结构转变为巨型钢结构的形式。在这一方案中，屋面的横向支撑受到小衍架的纵向支撑，从而提高结构的稳定，降低大跨度的弯矩，提高系统的整体刚度。

 

总结

 

随着我国经济的发展，在企业的生产经营活动中越来越重视生产场所的现代化建设。大跨度钢结构厂房的屋面设计是保证企业生产场所安全稳定的重要基础，是保证企业日常生产活动健康有序进行的基本保证。因此，我们需要根据实际情况来做好相关结构的设计工作，保证钢结构设计能够符合实际需要。作者：宋海波