钢结构厂房在我国工业建筑中应用越来越普，并逐向复杂化、大型化、多功能化方向发展。门式刚架房钢结构具有受力简单、传力路径明确、构件制作快捷、便于工厂化加工、施工周期短等特点，因此广泛应用于工业、商业等工业建筑中。下面以钢结构门式刚架的设计为例，对钢结构厂房的设计进行了探讨。
钢结构厂房设计的一般规定及荷载
(1)《钢结构设计规范》规定，工业与民用房屋和一般构筑物钢结构的设计，除疲劳强度计算外，应用以概率理论为基础的一次二阶矩极限状态设计方法，并用分项系数的设计表达式进行计算。值得注意的是对于不同的荷載和不同的极限状，这些分项系数具有不同的数值，同样不同的材料也具有不同的材料抗力分项系数。极限状设计法是建立在统一的可靠度指标上的，因而使结构具有一的有效概率，能得到更为合理的荷载及其效应组合，从而获得更为经济和安全的设计结果。
(2)结构或者构件能满足设计规定的某一功能要求时称为临界状态，当超过这一状态时便不再满足设计要求，故称这一临界状态为结构的极限状态。承重结构应按承载能力和正常使用两种极限状态进行设计。当结构或者构件达到最大承載极限或者是到了不再适合继续承受荷載的变形状态时就称为承载能力极限状态;当结构或构件达到正常使用或耐久性能的项规限值的极限状态，比如钢构件中包括变形、振动等等，这就称为正常使用极限状态。
(3)设计钢结构时，应根据结构破坏可能出现的后果，用相应安全等级。普通民用和工业建筑钢结构在设计中采取二级的安全等级，针对某些特殊的建筑钢结构则要结合实际情况选取合的安全等
(4)结构构件或连接在进行承載能力极限状态计算时，不仅要对荷载基本效应组合进行考虑，必要时还要对荷载偶然效应组合进行考虑。对结构的稳定性与强度进行荷载基本效应组合的计算时，一般极限状态设计的表达式为:式中r0为结构的重要性系数，应按《建筑构可靠度设计统一标准》的规定采用;S为荷載效应组合的设计值;R为结构构件抗力的设计值。
(5)用正常使用极限状态对钢结构进行计算时，荷載效应标准组合应给予考虑，对钢与混凝土组合梁，应考虑准永久组合。一般表达式为:式中C为结构或构件达到正常使用要求的规定限值，如变形、振幅、加速度、应力等的限值。
(6)计算结构或构件的强度、稳性以及连接的强度时，应用荷載设计值;计算疲劳和正常使用状态的变形时，应用荷标准值:计算变形时可不考虑栓(或钉)孔引起的截面削弱，荷载的设计值和标准值应按《建筑结构荷载规范》用。
(7)计算承重钢结构时，还应考虑下列情况:对于直接承受动力荷載的结构，计算强度和稳定性时，动力荷載值应乘以动力系数;计算疲劳和变形时，动力荷載标准值不乘动力系数。动力系数应按《荷规》相关规定采用。
钢结构门式刚架的设计
1、结构组成
式刚架钢结构厂房一般由横向刚架、支体系、护结构等组成，有时还设有托梁、吊车梁、制动梁(或制动析架)等，并由这些构件组成空间刚性体系。这些构件按其作用可分为：
(1)横向刚架:由柱和屋面斜梁组成，是门式刚架的主要承重体系，承受结构自重、风荷載、雪荷載、地震作用、吊车的竖向与横向荷及其他活荷，并把这些荷载传递到基础。
(2)支体系:包括屋面支導和柱间支導，它一方面与柱、吊车梁等组成式刚架钢结构的纵向受力体系承担风、车、地震作用等的纵向水平荷载;另一方面又把主要承重体系由单个平面结构连成空间整体结构，从而保证了门式刚架钢结构所必需的刚度和稳定。
(3)围护结构:屋面条和墙梁是围护材料的支承结构，主要承受围护材料的自重及风荷載:同时也为横向刚架提供了部分側向支承。
(4)托梁:当刚架中的柱因为建筑挣空需要而被抽掉时，需设置托梁，托梁通常在相邻的两榀刚架之间，支承已抽柱位置上的刚架斜梁。
(5)吊车梁和制动梁(或制动桁架)主要承受吊车竖向及水平荷載，并将这些荷载传到横向刚架和纵向受力体系上。
2、结构布置
1)建筑尺
门式刚架的度取横向刚架柱轴线间的距离，一般主要依据工艺和建筑要求而定，宜采用9-36m，并以3m为模数;『]式刚架的合理间距应综合考虑刚架度、荷条件及使用要求等因素，一般取6m，7.5m或9m;式刚架的高度应根据使用要求的室内高确定，有吊车的厂房应根据顶标高和吊车浄空的要求确定，直取4.5～9m，必要时可当放大。
门式刚架钢结构的构件和维护结构通常刚度不大，温度应力也相对较小，因此其温度分区与传统结构形式相比可适当放宽，但应符合下列规定:纵向温度区的长度应该小于300m，横向温度区段的长度应该小于150m，如果有相关的计算根据，温度区段的长度可以相对加大点。如果房屋的平面尺寸超过上述规定，需设计伸缩篷，伸缩缝的两种做法为:(a)设置双柱;(b)在条的搭接处栓连接选择长孔，同时在构造上允许屋面板该处发生胀缩。
(2)檩条和墙梁的布置
通常情况下屋面处的条应该布置成等间距。然而屋脊处，除了应该在屋脊两侧分别布置檩条外，同时还应于天沟处设置一道檩条，前者是为了防止屋面板外伸宽度过长，后者是为了固定天沟。在计算檩条间距时不仅要考虑天、光带、屋面材料的影响，还要考虑通风星、檩条形式等因素。
(3)支撑及刚性系杆的布置
在每一个分期建设的区段或者温度区段中，都应该布置相应的支体系，而且要求这种支体系能够独立地形成稳定的空结构;布置柱间支撑相应的开开间时，为保证它是一个几何不变体系，通常也要对其设置盖横向支;端部支通常布置于温度区段端部，如果将它设计在第二个开，那么应该将若干刚性系布在第一个开间的相应位置;通常先对房屋的纵向受力情況进行分析，然后结合房屋的安装条件，再进行柱间支的间距选取，通常取30-45m;如果设置了吊车则应该小于60m:45C的支斜杆可以高效地传递水平荷载。假房屋高度比较大，那么应该分层设置柱间支撑:假若房屋的大于60m，通常应该在内列设置支撑;沿房屋的全长在刚架屋脊和柱顶等转折部位布置若干刚性系杆;对于以支撑斜杆等为组成构件的水平析架而言，直腹应该考虑成刚性系杆;刚性系可由条兼作，当刚度或承力不足时可在刚架斜梁间设置钢管、H形钢或其他形式的杆件。
总之，我们在结构设计时应重视结构概念设计，应运用结构概念设计从整体上把结构各项性能，优化结构选型、合理布置结构件，正确分析和处理结枃计算结，并辅以必要的构措施，确保构的安全性、经济性和合理性。
上一篇：如何提高钢结构厂房安装精度
下一篇：现代企业首选｜装配式钢结构厂房
