设计钢结构厂房要注意什么

摘要：钢结构厂房是一种常见的轻钢结构建筑，它的主要承重构件是由钢材组成的。在钢结构厂房设计过程中，要着重考虑好梁柱拼接点、支撑、拉条、柱脚这几个部位的设计，设计时，要注意防渗、防火、抗风压、隔音、通风、防潮、承重、防雷、保温、采光等方面的问题，接下来就和小编一起来看看吧。钢结构厂房设计要点有哪些

1、梁柱拼接点的设计

梁柱之间端板连接有端板竖放，端板斜放及端板平放三种形式，端板斜放虽然力臂较大，但施工比较困难，所以一般不采用。当采用内天沟排水时，端板竖放时，节点加劲肋会影响天沟的放置，可以采用端板平放的方式。端板平放可减小节点的设计剪力，同时充分利用柱的压力对节点的有利作用，是比较合理的一种节点形式。由于端板连接与计算假定的钢性节点有一定的差距，所以要保证节点的钢性使之与计算假定相符。端板连接是一种半钢性的连接形式，其传递弯矩的能力与端板的厚度，螺栓直径及布置有关。

2、支撑的设计

厂房结构应有完整的支撑体系以形成有效的传力途径，首先，应设置屋面横向水平支撑，屋面横向水平支撑可增强屋面钢度，保证屋面梁的侧向稳定性，将抗风柱作用于屋面梁的风荷载通过支撑传至柱顶。同时在横向交叉支撑之间应设置钢性压杆，以形成传递水平力的几何不变体系。

其次，应在柱顶，屋脊及钢架转折处设通长系杆。在相应抗风柱与钢架梁连接位置的端跨设置钢性压杆，以传递抗风柱传来的力。屋面横向水平支撑应与柱间支撑相协调，一般应设在同一跨间，形成一个几何不变的支撑体系。屋面纵向支撑应尽可能同横向支撑形成封闭的支撑系统，以增强整个厂房的钢度。

3、拉条的设计

条的力一般需传至钢架上，在屋脊处设置斜拉条及撑杆，拉条的力在屋脊处从斜拉条及撑杆传至檩条的端部，靠近檩条与钢架结点，相当于传至钢架。撑杆必须与斜拉条同时设置，才能形成一个几何不变的传力体系。

同理，当屋面开天窗时，在开天窗处的下侧也应设置斜拉条及撑杆，否则拉条的力都传至开孔处的檩条，如果这根檩条不加强，很可能造成这根檩条的强度不足而产生破坏。当墙面开窗时，应在窗洞下设斜拉条及撑杆，把窗下侧的力传至钢架。有时当墙面很高时，仅在墙顶面处设置斜拉条及撑杆就不一定能满足要求，应在墙面一定高度处增设撑杆及斜拉条，可将一部分力传至相邻的钢架柱上。

对于墙板，特别是单侧挂板的墙面，宜设置双拉条，外侧拉条的作用作为墙板在竖向自重下的墙梁支撑点，里侧拉条可作为墙梁在水平风荷载下受压翼缘的侧向支点，以提高墙梁在风荷载作用下的整体稳定性。对于屋面檩条，由于屋面板一般为扣合式，屋面板与檩条间可有微小的错动，并不能约束檩条上翼缘，所以在其高度三分点处分别设置拉条。

4、柱脚的设计

当吊车吨位较大时，柱脚应采用固接形式，在抗震区，宜采用埋如式或插入式柱脚，6，7度时也可采用外露式柱脚，对于插入式柱脚在钢柱根部截面，很容易满足塑性铰的要求。当埋入深度达到柱截面高度2倍时，可认为柱脚的恢复力特性基本呈纺锤形。

设计钢结构厂房要注意什么

1、防渗

防止雨水从外面渗到金属屋面板内。雨水主要是通过搭接缝隙或节点进入金属屋面。要达到防渗的功能，需在螺钉口使用密封垫圈后采用隐藏式固定，在板的搭接处用密封胶或焊接处理，最好是用通长的板以消除搭接，在各种节点部位腹胀严密的防水处理。

2、防火

发生火灾时金属屋面材料不会燃烧，火苗不会穿透金属屋面板。

3、抗风压

抵抗当地最大风压，金属屋面板不会被负风压拉脱。抗风性能与金属屋面板和固定座的扣合力，固定座的密度有关。

4、隔音

阻止声音从室外传到室内或从室内传到室外。在金属屋面层内填充隔音材料（通常由保温棉充当），隔音效果以金属屋面层两侧的声强差分贝表示。隔音效果与隔音材料的密度、厚度有关。应注意：隔音材料对不同频率的声音的阻隔效果不一样。

5、通风

室内外进行空气交换。在金属屋面上设置通风口。

6、防潮

防止在金属屋面底层和金属屋面层内有水蒸气凝结，排走金属屋面层内的水汽。解决方案是在金属屋面层内填充保温棉，金属屋面底板上铺置防水膜，金属屋面板上有可通风的节点。

7、承重

承受施工荷载、雨水、粉尘、雪压、维修荷载。金属屋面板的承重性能与板型的截面特性、材质的强度厚度、传力方式、檩条（副檩条）的间距有关。

8、防雷

把雷电引到地面上，防止雷电击穿金属屋面进入室内。

9、保温

阻止热量在金属屋面的两侧传递，使室内气温稳定，保温功能可通过在金属屋面板下填充保温材料（常用的有玻璃棉、岩棉）实现。

10、采光

白天通过天窗改善室内照明，节省能源。在金属屋面的特定位置布置采光板或采光玻璃，应考虑天窗的使用寿命与金属屋面板协调，在天窗与金属屋面板的连接处做好防水处理。

　　摘 要 虽然钢结构房屋具有很多优点，但应用于多层民用钢结构房屋时，由于构件截面小，刚度弱，纯钢结构的侧移较大，对抗力体系、楼板、墙体的要求较高。因此，结构体系、抗震技术、连接节点、楼盖技术等仍需进一步完善理论研究，如何发挥钢结构的优势，亟待我们进行更深入的研究和应用创新技术的开发。本文分析钢结构在多高层住宅建筑中的应用，并对钢结构住宅的主要结构布置和选型以及对主要构造设计和措施做了相应的阐述。

关键词 钢结构 住宅 建筑施工 技术特点 分析

一、多高层钢结构的体系与结构布置和选型

我国建筑抗震设计规范对钢结构的抗震措施，一般以12层为界区分。有抗震要求的多高层钢结构的体系主要有框架体系、框架-支撑(抗震墙板)体系、筒体体系(框筒、筒中筒、桁架筒、束筒等)或巨型框架体系。

（一）多高层钢结构体系与结构布置

①框架-支撑体系是在框架体系中沿结构的纵、横两个方向均匀布置一定数量的支撑所形成的结构体系。又分中心支撑和偏心支撑两种。

②框架-抗震墙板体系是以钢框架为主体，并配置一定数量的抗震墙板。由于抗震墙板可以根据需要布置在任何位置上，布置灵活。另外抗震墙板可以分开布置，两片以上抗震墙并联体较宽，从而可减小抗侧力体系等效高宽比，提高结构的抗推和抗倾覆能力。抗震墙板主要有以下三种类型：钢抗震墙板、内藏钢板支撑抗震墙板和带竖缝混凝土抗震墙板。

③筒体体系是根据筒体的布置、组成、数量的不同，筒体结构体系可分为框架筒、桁架筒、筒中筒以及束筒等。

④巨型框架体系：一般高层钢结构梁、柱、支撑为一个楼层和一个开间内的构件，如果将梁、柱、支撑的概念扩展到数个楼层和数个开间，则可构成巨型框架结构。其由柱距较大的立体桁架柱及立体桁架梁构成。立体桁架梁应沿纵横向布置，并形成一个空间桁架层，在两层空间桁架层之间设置次框架结构，以承担空间桁架层之间的各层楼面荷载，并将其通过此框架结构的柱子传递给立体桁架梁及立体桁架柱。这种体系能在建筑中提供特大空间，具有很大的刚度和强度。

（二）钢结构房屋的结构选型

多高层钢结构的平面布置宜符合下列要求：

(1)建筑平面宜简单规则，并使结构各层的抗侧力刚度中心与质量中心接近或重合，同时各层刚心和质心接近在同一竖直线上；建筑的开间、进深宜统一。

(2)为避免地震作用下发生强烈的扭转振动或水平地震力在建筑平面上的不均匀分布，建筑平面的尺寸关系应符合下表和下图。当钢框筒结构采用矩形平面时，其长宽比不宜大于15：1，不能满足此项要求时，宜采用多束筒结构。

(3)由于钢结构可承受的结构变形比混凝土结构大，故高层建筑钢结构不宜设置防震缝，但薄弱部位应采取措施提高抗震能力。当建筑平面尺寸大于90米时，可考虑设温度伸缩缝，抗震设防的结构伸缩缝应同时满足防震缝要求。需要设置防震缝时，缝宽应不小于相应钢筋混凝土结构房屋的15倍，框架-支撑体系结构的防震缝宽度可取此数值的70%；筒体体系及巨型结构体系结构的防震缝宽度可取此数值的50%，但均不宜小于70毫米。

(4)结构平面应尽量避免扭转不规则、凹凸不规则、楼板局部不连续等布置形式。

二、多高层住宅体系的其他钢结构构造设计和措施

（一）钢结构房屋的地基、基础和地下室

(1)高层建筑钢结构的基础形式应根据上部结构、工程地质条件、施工条件等因素综合确定，宜选用筏基、箱基、桩基或复合基础。当基岩较浅、基础埋深不符合要求时，应采用岩石锚杆基础。

(2)钢结构高层建筑宜设地下室。抗震设防建筑的高层结构部分，基础埋深宜一致，不宜采用局部地下室。设置地下室时，框架-支撑(抗震墙板)结构中竖向连续布置的支撑(抗震墙板)应延伸至基础；框架柱应至少延伸至地下一层。

多高层建筑钢结构的抗震设计采用两阶段设计方法，即第一阶段设计应按多遇地震计算地震作用，第二阶段设计应按罕遇地震计算地震作用。

（二）多高层建筑钢框架构造措施

(1)梁柱连接的构造要求

为防止大震作用下柱和梁连接的节点域腹板局部失稳，在柱与梁连接处，柱应设置与梁上下翼缘位置对应的加劲肋，使之与柱翼缘相包围处形成梁柱节点域。梁与柱的连接宜采用柱贯通型连接方式；柱在两个互相垂直的方向都与梁刚接时，宜采用箱形截面；当仅在一个方向刚接时，宜采用工字形截面，并将柱腹板置于刚接框架平面内；梁与柱的连接应采用刚性连接，也可根据需要采用半刚性连接；梁与柱的刚性连接，可将梁与柱翼缘在现场直接连接，也可通过预先焊在柱上的梁悬臂段在现场进行梁的拼接。

(2)框架柱接头构造措施

框架柱的接头一般是刚性节点，位置宜设在框架上方11m～13m附近。柱对接接头应采用全熔透焊缝，柱拼接接头上下各100mm 范围内，工字形截面柱翼缘与腹板间及箱形截面柱角部壁板间的焊缝，应采用全熔透焊缝。

(3)钢柱脚

钢结构的柱脚分埋入式、外包式和外露式三种。超过12层钢结构的刚接柱脚宜采用埋入式，外包式柱脚在地震中性能欠佳，一般只有6度、7度时可采用。仅传递垂直荷载的铰接柱脚可采用外露式柱脚。埋入式柱脚和外包式柱脚的设计和构造，应符合有关标准的规定。

参考文献：

[1]王春浩,陕吉禄耗能减震钢结构住宅设计体系初探[J]中国住宅设施,2011,(7):51-53

[2]苏国惠钢结构住宅设计中应注意的问题浅析[J]科技致富向导，2011,(20):228-228,331

[3]肖险峰钢结构住宅设计及比较分析[J]建材发展导向（下），2011,09(4):56-57

钢结构包括四个类型：

⒈门式钢结构；

⒉框架钢结构——纯框架、中心支撑框架、偏心支撑框架、框筒（密柱框架）;

⒊网架结构——网架、网壳；

⒋索膜结构——悬索结构、膜结构，其中膜结构又包括张拉式、骨架式和充气式膜结构。

扩展资料：

一、特点

1、材料强度高，自身重量轻

钢材强度较高，弹性模量也高。与混凝土和木材相比，其密度与屈服强度的比值相对较低，因而在同样受力条件下钢结构的构件截面小，自重轻，便于运输和安装，适于跨度大，高度高，承载重的结构。

2、钢材韧性，塑性好，材质均匀，结构可靠性高

适于承受冲击和动力荷载，具有良好的抗震性能。钢材内部组织结构均匀，近于各向同性匀质体。钢结构的实际工作性能比较符合计算理论。所以钢结构可靠性高。

3、钢结构制造安装机械化程度高

钢结构构件便于在工厂制造、工地拼装。工厂机械化制造钢结构构件成品精度高、生产效率高、工地拼装速度快、工期短。钢结构是工业化程度最高的一种结构。

4、钢结构密封性能好

由于焊接结构可以做到完全密封，可以作成气密性，水密性均很好的高压容器，大型油池，压力管道等。

5、钢结构耐热不耐火

当温度在150℃以下时，钢材性质变化很小。因而钢结构适用于热车间，但结构表面受150℃左右的热辐射时，要采用隔热板加以保护。

温度在300℃ -400℃时钢材强度和弹性模量均显著下降，温度在600℃左右时，钢材的强度趋于零。在有特殊防火需求的建筑中，钢结构必须采用耐火材料加以保护以提高耐火等级。

6、钢结构耐腐蚀性差

特别是在潮湿和腐蚀性介质的环境中，容易锈蚀。一般钢结构要除锈、镀锌或涂料，且要定期维护。对处于海水中的海洋平台结构，需采用“锌块阳极保护”等特殊措施予以防腐蚀。

7、低碳、节能、绿色环保，可重复利用

二、应用

1、屋面系统

是由屋架、结构OSB面板、防水层、轻型屋面瓦（金属或沥青瓦）及相关连接件组成的。迈特建筑轻钢结构的屋面，外观可以有多种组合。材料也有多种。在保障了防水这一技术的前提下，外观有了许多的选择方案。

2、墙体结构

轻钢结构住宅的墙体主要由墙架柱、墙顶梁、墙底梁、墙体支撑、墙板和连接件组成。建筑轻钢结构住宅一般将内横墙作为结构的承重墙，墙柱为C形轻钢构件，其壁厚根据所受的荷载而定。

通常为084～2毫米，墙柱间距一般为400～600毫米， 建筑轻钢结构住宅这种墙体结构布置方式，可有效承受并可靠传递竖向荷载，且布置方便。

参考资料：

1、钢结构里什么是脚柱？ 应该是"角柱"这两个字吧!

2、角柱是指位于建筑角部、与柱的正交的两个方向各只有一根框架梁与之相连接的框架柱。

3、要判断角柱，必须先得明确为什么要定义角柱。规范对于角柱的要求主要是因为角柱遭遇双向地震作用，属双向偏心受力构件且扭转效应对内力影响较大，受力复杂，需要在结构设计时注意给予加强。因此需将角柱从一般柱子中区分开来，特别给予关注。

我们可以根据定义判断出一些简单的情况，比如位于建筑平面凸角处的框架柱一般均为角柱，而位于建筑平面凹角处的框架柱，若柱的四边各有一根框架梁与之相连，则不按角柱对待。但对于比较复杂的情况还有一种简单的方法：即当钢筋混凝土楼板与柱的四边能直接连接少于三边时，也可判定为角柱。但需要注意的是第二种方法供参考，具体还需在结构分析时加以确定。还有需要注意的是角柱可以看做是从概念设计的角度出发，对结构的薄弱部位给予加强。

　　1 实腹式钢结构采用埋入式、插入式柱脚的埋入深度，应由计算确定，且不得小于钢结构截面高度的25 倍。

　　2 格构式柱采用插入式柱脚的埋入深度，应由计算确定，其最小插入深度不得小于单肢截面高度（或外径）的25 倍，且不得小于柱总宽度的05 倍。

　　3 采用外包式柱脚时，实腹H 形截面柱的钢筋混凝土外包高度不宜小于25 倍的钢结构截面高度，箱型截面柱或圆管截面柱的钢筋混凝土外包高度不宜小于30 倍的钢结构截面高度或圆管截面直径。

　　4 当采用外露式柱脚时，柱脚承载力不宜小于柱截面塑性屈服承载力的12 倍；当不满足时，可采用15 倍地震作用标准值的地震作用组合效应内力，取抗震承载力调整系数γRE＝1 进行弹性设计，且在8、9 度区柱脚承载力不得小于柱全截面受拉屈服承载力的05 倍。柱脚锚栓不宜用以承受柱底水平剪力，柱底剪力应由钢底板与基础间的摩擦力或设置抗剪键及其它措施承担。柱脚锚栓应可靠锚固。

铰接柱脚和钢接柱脚的区别如下：

1刚接能传递弯矩合剪力,铰接则只能传递剪力 

2二者在构造上也有区别:刚接如为H型钢则其上下翼缘和腹板均需有连接构造;铰接如为H

型钢则只需腹板有连接构造即可 一点看法！！ 

一、对于柱脚受力分为：  

(a) 铰接柱脚 (b) 刚接柱脚 

砼结构柱脚均为刚接，即同时存在轴向力N、水平剪力V和弯矩M，故基础尺寸较大。 轻钢结构常见的柱脚型式有刚接和铰接两种，其受力是不同的， 1、对于铰接柱脚， 只存在轴向力N和水平力 

2、对于刚接柱脚，除存在轴向力N和水平力V之外，还存在一定的弯矩M， 3、刚接柱脚的基础大于铰接柱脚。  另外请注意：  

二、对于刚接柱脚的节点设计：  

1、当用于工业厂房且有桥式吊车时，宜将柱脚设计为  刚性。  

2、刚性柱脚应注意以下问题：  基础施工单位应有一定的技术水平  应设置抗剪件 

三、关于刚接铰接的问题：

理论上说,刚接铰接是指节点是否能转动,完全刚接指完全不转动,铰接是可自由转动完全 刚接就是说此节点不但能承担剪力 轴力 弯矩外,节点还具有足够刚度 使节点在弯矩作用下变形很小。

理论上说,没有完全的刚接,只要有作用就有变形,在实际工程中,达到一定的刚度后,我们在工程中就认为是刚接了,如果虽然能承担弯矩,但变形较大,我们认为是半刚接,是弹性固定铰接好理解,可自由转动,就是不能承担弯矩,那么就只能抗剪力和轴力了。

具体到一个构件,如工字型构件,翼缘主要受弯,腹板主要受剪由于此处讨论的一些同志没有学过力学,我就浅显的讲一下,对于弯矩,离形心轴越远的地方,弯矩贡献越大,所以翼缘离形心最远弯矩贡献大剪应力在形心处最大,所以腹板主要受剪。

一般地讲,具体到节点,如端板连接,凡在翼缘外布置有螺栓的,端板厚度满足要求的,就为刚接。铰接节点螺栓布置在靠近形心轴处。