工业建筑中单跨框架结构设计分析
厂房钢结构工程建设方案(3篇)
第1篇一、工程概述本项目为某公司新建厂房，位于我国某工业园区。
厂房总建筑面积为20000平方米，建筑高度为15米，占地面积为10000平方米。
项目总投资为2000万元，建设周期为6个月。
本方案旨在为该项目提供一套科学、合理、经济、可靠的钢结构工程建设方案。
二、工程特点1. 结构形式：采用单跨钢结构厂房，柱距为6米，跨度为40米。
2. 抗震等级：根据当地抗震设防要求，抗震等级为6度。
3. 跨度大：采用大跨度钢结构，有利于提高厂房空间利用率。
4. 施工速度快：钢结构构件在工厂预制，现场组装，可缩短施工周期。
5. 节能环保：采用节能型门窗、外墙保温材料，降低能耗。
三、工程主要技术指标1. 建筑面积：20000平方米2. 建筑高度：15米3. 占地面积：10000平方米4. 抗震等级：6度5. 结构形式：单跨钢结构厂房6. 跨度：40米7. 柱距：6米8. 施工周期：6个月四、工程实施方案1. 设计阶段（1）设计依据：国家相关设计规范、标准、规程及地方性规定。
（2）设计原则：确保结构安全、可靠、经济、美观。
（3）设计内容：建筑结构、建筑设备、电气、给排水、暖通空调等。
2. 施工阶段（1）施工组织：成立项目部，负责项目的组织、协调、管理。
（2）施工顺序：基础施工、钢结构安装、屋面及墙面施工、室内装修等。
（3）施工方法：1）基础施工：采用钢筋混凝土基础，基础深度为1.5米，基础垫层厚度为0.1米。
2）钢结构安装：采用现场组装，先安装柱子，然后安装屋面梁、吊车梁、支撑等。
3）屋面及墙面施工：采用彩钢夹芯板屋面，外墙采用保温岩棉板。
4）室内装修：采用轻钢龙骨石膏板吊顶，地面铺设地砖。
3. 质量控制（1）原材料：选用符合国家标准的优质钢材、混凝土、保温材料等。
（2）施工过程：严格按照施工规范、工艺要求进行施工，确保施工质量。
（3）验收标准：按照国家相关标准进行验收，确保工程质量。
4. 安全生产（1）建立健全安全生产责任制，加强安全生产教育。
工业建筑中的单跨框架结构设计实践探讨
６ 合理布置楼面次梁
在楼面次梁的布 置 上，采 取 尽 量 避 免 单 跨 框 架 承 担 竖 向荷载的布置方式，这 样 可 减 小 框 架 柱 在 单 跨 方 向 上 的 弯 矩，从而减小框架柱 的 破 坏。 此 时 单 跨 框 架 方 向 上 的 框 架 梁受力较小、需要的承载力较小，但在设计中需要保证框架 梁具有足够刚度，梁截面高度取不小于跨度的 １／１０。平面 布置示例见图 ３。
１ 尽量在单跨方向设置少量剪力墙或交叉柱间支撑
特别是在高烈度 区，最 好 在 方 案 阶 段 让 结 构 形 成 多 道 抗震防线。接收条件时，和工艺管道专业协商，让设备和管 线 避 开 需 要 布 置 剪 力 墙 及 支 撑 的 轴 线 处，避 免 空 间 碰 撞。 剪力墙或支撑的布 置 应 使 结 构 的 刚 心 和 质 心 尽 量 重 合，以 减小结构在地震作用下的扭转破坏。典型的平面布置示例 见图 １，图 ２。
摘 要：单跨框架结构为没有冗余约束的空间结构，抗震性能差。基于概念设计，通过优化结构布置、加强构造措施及采用性能化
设计方法，提高单跨框架结构的抗震性能，从而为工业建筑中单跨框架结构的应用提供了一种可行的设计方法。
关键词：单跨框架结构，工业建筑，概念设பைடு நூலகம்，抗震设防分类，性能化设计
中图分类号：ＴＵ３１８
! "#$%&'()*+,-.
３ 保证结构楼板连续性 楼板整体连续且保证板厚不小于 １００ｍｍ可保证其整
体刚度，从而使所有框架柱能同时参与抵抗水平作用，以避 免形成各个击破、连 续 倒 塌。 当 楼 板 不 可 避 免 需 要 开 大 洞 时，有效楼板宽度不应小于该层楼板宽度的 ５０％，且楼板 开洞的总面积不应大于该层楼板面积的 ３０％。并且需要 将开洞处楼板加厚且加强配筋或在洞口周边布置次梁从而 增加楼板的刚度。 ４ 严格控 制 结 构 的 层 间 变 形，且 保 证 框 架 柱 有 较 大 的 变形能力
火力发电厂主厂房采用单跨框排架结构抗震设计实例
体设计。 主厂房总建筑面积 ２ ５ ９ ０ ｍ ２ ， 建筑占地面积 １ ５ ３ ４ ｍ ￣ ， 电
厂建设规模属于小型火力发 电厂 。
３结构模型建立
火力发电厂主厂房属于行业有特殊要求的工业建筑， 其
【 作者简介】 谭丰（ １ ９ ８ １ ） ， 男， 安徽合肥人， 工程师， 从事建筑结构
【 中图分类号】 Ｔ Ｕ ２ ７ １ ． １ ； Ｔ Ｕ３ ５ ２ ． １ １ 【 文献标志码】 Ｂ 【 文章编号】 １ ０ ０ ７ ． ９ ４ ６ ７ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ５ － ０ ０ ３ ７ － ０ ３
１ 工程概况
某火 力发 电厂 主厂房 采用钢 筋混凝 土框排 架结构体 系 （ 见图 １ ） ， 汽机房 、 除氧间及煤仓间顺列布置 。 汽机房部分为单 跨排 架结构 ， 跨度 １ ８ ｍ， 柱距 ６ ｍ， 设有 一台 Ａ ５ 级２ ０ ｔ ／ Ｓ ｔ 桥 式
【 摘 要】 结合某 火力发 电厂主厂房 结构设计 ， 介绍主厂房采用单跨框排架结构设计 的基本思路 ， 分析 了 主厂房 钢筋 砼框排架结构抗震的薄弱环 节。按照 国家现行设计规 范结合 过去 工程设计 经验 ， 分析并解决在设计和工程审查 中 遇
到的常见 问题 。
【 Ａ ｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ］ Ｃ ｏ ｍ ｂ ｎ ｉ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ａ ｆ ｏ ｓ ｓ ｉ ｌ ． ｉ ｆ ｒ ｅ ｄ ｐ ｏ ｗ ｅ ｒ ｐ ｌ ａ ｎ ｔ ＇ ｓ ｍ ａ ｉ ｎ ｂ ｕ ｉ ｌ ｄ ｎ ｉ ｇ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ｄ ｅ ｓ ｉ ｎ， ｇ ｎ ｉ ｔ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｅ ｔ ｈ ｅ ｂ ａ ｓ ｉ ｃ ｔ ｒ ａ ｎ ｉ ｏ ｆ ｈ ｔ ｏ ｕ ｇ ｈ ｔ ｏ ｆ ｈ ｔ ｅ ｍ ａ ｎ ｉ ｂ ｕ ｉ ｌ ｄ ｎ ｉ ｇ
关于单跨框架的若干问题
《 建筑抗震设计规范》 可以采用单跨框架 ，但不允
许 采用 单跨 框架 结 构 ，要求 相 对宽 松 ； 《 构 筑 物抗
史震 害 表 明 ，单 跨 框 架 结 构 特 别 是 多 层 、 高层 的 单跨 框 架 结 构 的震 害 尤 为 严 重 。本 文 分 别 从 多 层 和 高层 混 凝 土 单 跨 框 架 、多 层 和 高 层 钢 结 构 单 跨 框 架 、单层 单 跨 框 架 三 个 方 面探 讨 单 跨 框 架 的判 定原 则 ，总结 单 跨 框 架 的加 强 措 施 ，供 实 际 工 程
《 建筑抗震设计规范应用与分析 Ｇ Ｂ ５ ０ ０ １ １ — ２ Ｏ ｌ Ｏ ＞ ）
中的数 据采 用 ，具体 见表 １ 。
结构 ；其他情况应根据具体情况进行分析、判 断。
对 单跨 框 架 和 单 跨 框 架 结 构 ，应 特 别 注 意 采 用 平 面结构 计算 模 型进行 补充 。
为 单跨 框 架 结 构 ；当 框 架 多 跨 部 分 的 侧 向刚 度 不
《 高层建筑混凝土结构技术规程》 第 ６ ． １ ． ２条条文 说 明 明确规 定 单 跨 框 架 结 构 是 指 整 栋 建 筑 全 部 或
绝大 部分 采 用 单 跨 框 架 的 结 构 ，不 包 括 仅 局 部 为 单跨 框 架 的框 架 结 构 。该 规 程 第 ８ ． １ ． ３条 第 １ 、２
必要 的冗余 度 ，不 能 形 成 多 道 抗 震 防 线 ，一 旦 框 架 柱 出现 塑 性 铰 ，出 现 连 续 倒 塌 的 可 能 性 大 。历
由上可知 ，《 高层建筑混凝土结构技术规程》 、《 建
筑抗震 设计 规 范 》 和 《 构 筑 物抗 震 设 计 规 范 》 关 于高层 建 筑单跨 框 架 的应 用 还是 有所 区别 的 。 《 高 层 建筑 混凝 土 结 构 技 术 规 程 》 不 允 许 采 用 单 跨 框 架 ，更 不 要说采 用 单跨 框 架 结 构 ，要 求 相 对 严 格 ；
现代工业厂房建筑设计思路及细节问题分析
现代工业厂房建筑设计思路及细节问题分析摘要：伴随着国家经济建设的持续发展，国家的城镇化建设水平也在不断提高，随着工业化的发展，以及现代生产工艺的不断升级，过去单一功能的厂房已经不能适应时代的发展需要，正在逐步被多功能的综合厂房所替代。
基于此，本文以现代工业厂房建筑设计为切入点，阐述其设计思路及细节问题，仅供参考。
关键词：工业厂房；设计思路；细节问题引言：为了更好地完成工业生产的任务，才有了工业厂房的出现，它的内部构造和外观与普通的房屋建筑都有很大的区别，它对功能、灵活性以及经济适用性都有很高的要求。
对工业厂房设计而言，好的设计除了要满足安装设备、输送及库存等生产要求之外，还必须为工业生产创造一个良好的劳动环境，而这一切都与工业建筑的结构设计有着很大的关系，所以，对工业建筑的设计要点展开研究就显得十分重要。
一、现代工业厂房的设计思路分析（一）洁净设计思路洁净设计指的是一种在建设工业厂房时，不会产生任何污染物的设计思想，简单来说就是，就是在生产施工和实践过程中，尽量实现零污染，同时也是确保工厂建筑绿色环保的一个重要手段。
基于洁净设计，设计人员可以通过提高资源利用率，并高效使用可循环的环保资源作为建设材料的思路，进行工业厂房的设计，以此明确洁净设计思路，以及现代工业厂房发展方向。
（二）绿色设计思路绿色设计，其设计思路指的是在工厂的建设过程中，所使用的是低碳环保的施工工艺和技术，所使用的各种原材料、产品和设备等，都不会对周围的环境产生不良影响。
绿色设计思路就是要将环保的要求完全地反映出来，在建筑设计中，不能盲目地采用新技术，要在日常的设计中融入绿色环保的设计理念，选择最适合于工业厂房的建筑设计。
确定了提高产品性能，降低能耗，提高产品使用效率的绿色化设计目标。
（三）节能设计思路随着社会的发展，人们越来越重视环境保护，可持续发展的理念也越来越深入人心，节能已成了全社会的共识，所以，在设计现代化的工业厂房的时候，应该把节能设计的思路结合起来，设计思路应着重倾向于，建设过程中厂房建的低能耗，以及后期厂房应用的低能耗两个方面。
钢管混凝土结构及钢结构单层单跨框架力学性能分析
钢管混凝土结构及钢结构单层单跨框架力学性能分析王颖;易坤【摘要】为了对比分析方钢管混凝土柱工字钢梁和方空钢管柱工字钢梁两种框架结构的力学性能,运用有限元软件分别对上述两种框架结构进行了全尺寸建模,完成非线性有限元计算分析.结果表明,计算结果与实验数据吻合较好,验证了所建模型的准确性;两种框架结构的滞回曲线均为饱满的梭形,无明显的捏缩现象,且方钢管混凝土柱工字钢梁框架梁端水平极限承载力高于方空钢管柱工字钢梁框架结构.%In order to compare and analyze the mechanical properties of two frame structures including both concrete filled square steel tube column-I beam and hollow square steel tube column-I beam frame structures, the full-scale modeling the above-mentioned two frame structures were carried out with the finite element software, and the nonlinear finite element calculation and analysis were completed. The results show that the calculated results agree well with the experimental data, which verifies the reliability of the established model. In addition, the hysteretic curves of two frame structures are in plump spindle-shape without obvious pinch phenomenon. Furthermore, the horizontal ultimate bearing capacity at the beam ends of concrete filled square steel tube column-I beam frame structure is higher than that of hollow square steel tube column-I beam frame structure.【期刊名称】《沈阳工业大学学报》【年(卷),期】2018(040)001【总页数】6页(P115-120)【关键词】钢管混凝土柱;空钢管柱;框架;工字钢梁;外加强环;节点;有限元;力学性能【作者】王颖;易坤【作者单位】沈阳工业大学建筑与土木工程学院,沈阳110870;沈阳工业大学建筑与土木工程学院,沈阳110870【正文语种】中文【中图分类】TU398.9方钢管混凝土框架结构具有节点简单、加工方便、施工周期短和便于采取防火板材等优点，在高层、超高层建筑中的应用越来越广泛.到目前为止，国内外针对钢管混凝土单个构件方面进行了较多研究，并对钢管混凝土节点进行了研究，相比之下，对于钢管混凝土框架结构上的研究较少[1-3].工程上复杂的多层多跨框架结构都是由简单的单层单跨结构组合而成，因此，对单层单跨结构整体上进行研究非常必要.在实际试验分析研究过程中，不仅试验费用较高，耗时费力，而且存在诸多试验不确定性因素影响，易造成试验与实际情况存在偏差.拥有强大工程模拟功能的有限元软件ABAQUS带来了一种更加高效、便捷、经济的研究分析方法.本文根据王文达博士的实际试验数据[4]，利用有限元软件ABAQUS对方钢管混凝土柱工字钢梁框架进行低周循环荷载作用下的力学性能分析，并与试验结果进行对比，从而验证所建立的有限元计算模型的准确性.在此基础上，对方空钢管柱工字钢梁框架结构进行低周循环荷载作用下的力学性能分析，并对两种组合结构的梁柱框架结构进行对比分析.在本文中工字钢梁的钢材采用简化的两段线模型，适用于低碳钢，弹性模量为206 GPa，泊松比为0.262，其双直线模型如图1所示.核心区混凝土受到方钢管柱的约束，其塑性能力得到提高，故普通混凝土单轴应力应变曲线无法反映出核心混凝土塑性性能的提升.为了充分考虑方钢管柱对核心区混凝土的约束效应，本文采用刘威[5]提出的核心区混凝土本构模型，如图2所示.刘威在谭清华等[6]提出的混凝土本构模型的基础上对其峰值和下降段进行了修改，使其更加适用于有限元分析，其应力应变关系的函数表达式为单层单跨方钢管混凝土柱工字钢梁框架模型采用文献[4]中实际试验数据120mm×120 mm×3.46 mm方钢管柱和160 mm×80 mm×3.44 mm×3.44mm(梁高、梁宽、腹板厚度、翼缘厚度)工字钢梁.工字钢梁和外加强环通过焊接连接在方钢管柱上，模型中采用绑定连接.方钢管柱、工字钢梁和加强环板模型采用S4R壳单元，核心混凝土采用C3D8R实体单元建模.定义混凝土和方钢管之间的接触单元[7]时，应该考虑其切向行为和法向行为，切向行为采取罚摩擦公式，摩擦系数为0.6；法向行为定义为“硬”接触.一榀方钢管混凝土框架模型尺寸如图3所示(单位：mm).有限元软件建立的框架模型及单元划分模型如图4所示.本文中钢管混凝土框架试验边界条件和荷载的施加形式明确，柱脚固接，两柱顶施加轴向荷载，工字钢梁端右侧施加水平循环荷载.在有限元计算模拟中，对方钢管柱脚采取嵌固的边界条件，加劲板底部同样采用嵌固边界，由于只有柱顶板和底板限制了核心混凝土的轴向位移，所以核心混凝土的边界仅需约束其轴向位移即可.在荷载施加的过程中，梁端右侧水平循环荷载的加载过程采用位移加载控制，加载历程如图5所示，其中，Δ/Δy为试验过程中模型的位移值与模型屈服位移的比值. 对于方钢管混凝土柱工字钢梁框架模型有限元计算和试验得到的荷载位移滞回曲线如图6所示.通过滞回曲线得到的骨架曲线如图7所示.本文参考文献[8]中确定钢管混凝土柱屈服点的方法，根据骨架曲线来确定框架结构水平承载力.试件水平承载力计算结果与试验结果的比较如表1所示，其中，Pu2/Pue为钢管混凝土模型极限水平荷载模拟值与试验值的比值.模拟计算得到的滞回曲线为较饱满的梭形形状，表明整个框架结构具有很强的塑性变形性能和抗震耗能能力.有限元分析得出的模型整体刚度、水平极限承载力均大于试验结果，滞回环也相较试验结果更加饱满.分析表明，有限元模拟与试验值基本接近，总体上稍微偏大是由于有限元计算分析中未模拟结构的初始缺陷、安装过程中产生的误差等因素的影响.对比结果显示，运用有限元模拟的方法可以较好地对方钢管混凝土柱工字钢梁平面框架进行数值模拟分析.当遭遇地震荷载作用时，可采用结构吸收能量和耗散能量的多少作为评价结构抗震性能优劣的依据.滞回曲线的荷载位移加载段曲线围成的面积为整体结构吸收的能量.同理，荷载位移卸载段曲线与加载曲线围成的面积为结构耗散的能量.本文利用等效粘滞阻尼系数he和能量耗散系数E当做评价结构耗能能力的参考指标，等效粘滞阻尼系数越大，说明结构的耗能能力越强[9].表2为有限元计算和试验得到的等效粘滞阻尼系数与能量耗散系数的对比.有限元模拟没有考虑钢材在循环荷载作用下的塑性损伤引起的刚度退化，从而使有限元计算出的等效粘滞阻尼系数和能量耗散系数均略大于试验结果.分析表明，方钢管混凝土柱工字钢梁框架模型有限元计算分析结果与实测试验数据总体吻合较好.采用所建立的有限元计算模型能够简便、快捷、准确地分析实际受力情况.为进一步探明钢管柱内填充混凝土后的作用，本文建立了空钢管柱工字钢梁框架模型，并对其进行有限元计算分析.将两种框架结构的计算结果进行对比分析，从而评价两种框架结构力学性能的优劣[10].通过统一钢管混凝土柱和空钢管柱的轴压承载力，从而计算出空钢管柱的厚度为7.3 mm.方空钢管柱工字钢梁框架模型其他尺寸与方钢管混凝土柱工字钢梁框架结构模型相同.方钢管混凝土柱工字钢梁和方空钢管柱工字钢梁框架结构统一计算到5Δy时对应的应力云图如图8所示.框架结构在受力过程中，首先在靠近梁端加载端的位置形成塑性铰，由于节点区存在加强环板，翼缘屈服区域分布在加强环板之外的钢梁截面上，工字钢梁左端上翼缘与右端下翼缘表面在压应力作用下率先进入塑性状态.方钢管柱脚钢管的屈服略晚于梁端，随着梁端屈服区域的变大，钢管柱脚仅有小部分进入塑性状态.在之后的加载过程中，梁端进入全截面屈服，首先形成塑性铰，并随着水平循环位移的继续增加，柱脚处钢管向外鼓曲，形成塑性铰，框架结构丧失承载能力，发生破坏，结构整体未出现明显的失稳现象.而方空钢管柱柱脚首先因失稳发生破坏，结构整体失稳现象明显.上述框架破坏模式说明，方钢管混凝土柱工字钢梁和方空钢管柱工字钢梁框架采用外加强环板连接的节点形式满足“强柱弱梁”的抗震设防要求，形成了理想的“梁铰”破坏机制.由图8可知，塑性铰只出现在工字钢梁端部环板外侧和柱脚加劲板上方，而节点区钢管柱壁在加载过程中始终处于弹性阶段，表明采用外加强环连接节点的两种框架结构均满足“强节点、弱构件”的抗震设防要求.图9为两种框架结构荷载位移曲线.由图9可知，两种组合结构的滞回曲线都呈饱满的梭形，说明两种结构的塑性变形能力很强，具有良好的抗震耗能能力.相比之下，钢管混凝土柱框架结构的滞回曲线更加圆滑、饱满.在框架结构的受力过程当中，受到方钢管柱约束其轴向位移的混凝土处于三向受压状态，从而提高了混凝土的受压承载力.正因为混凝土的存在，延缓了方钢管柱的局部屈曲变形，进一步提高了钢管混凝土柱的承载力.骨架曲线为每个循环加载过程中荷载峰值点的连线，因此，骨架曲线能够反映出结构在每个循环过程中荷载变形对应的关系，同时有助于研究结构的抗震性能.骨架曲线能清楚地反映出结构承载力的多少，钢管混凝土柱框架结构的承载能力明显高于空钢管柱框架结构.两种框架结构的骨架曲线如图10所示.为了更好地反映结构的强度退化，本文引用荷载强度退化系数其中，为第j级加载时，第i次循环峰值点的荷载值；为第j级加载时，第i-1次循环峰值点的荷载值.图11为两种框架结构的强度退化曲线.刚度退化的定义参照《建筑抗震试验方法规程》(JGJ/T101-2015)，同级变形下的割线刚度表达式为图12为两种框架结构的刚度退化曲线.图12中显示无混凝土的方空钢管柱工字钢梁框架结构的强度退化和刚度退化都更快一些.通过将钢材和混凝土两种材料组合在一起，不但克服了两者各自的缺点，而且还充分地发挥各自的优点，这也正是钢管混凝土结构的优势所在.本文利用有限元软件ABAQUS建立了采用外加强环式节点连接形式的单层单跨方钢管混凝土柱工字钢梁及方空钢管柱工字钢梁平面框架模型进行力学性能分析，并得出以下结论：1) 数值模拟计算得到的方钢管混凝土柱工字钢梁框架模型的破坏模式、滞回曲线及承载力等数据均与试验结果吻合较好，表明建立的有限元计算模型能够较为准确、简便、快捷地模拟框架实际的受力情况.2) 两种框架结构力学性能对比分析表明，方钢管混凝土柱工字钢梁框架结构在承载能力、耗能能力、强度刚度退化方面均优于方空钢管柱工字钢梁框架结构.3) 有限元模拟分析得到的两种框架结构的滞回曲线、骨架曲线均未出现明显的下降段，这是由于试验中的最终破坏为方钢管柱脚的焊缝开裂导致框架结构的承载力降低.而在有限元计算分析中，方钢管柱作为一整体建立模型，忽略了钢材焊缝的缺陷，故未产生试验分析中明显的下降段曲线.(LIU Lin-lin，TU Yong-qing，YE Ying-hua.Finite element analysis of L-shaped concrete filled steel tubular column based on ABAQUS [J].Journalof Shenyang University of Technology，2011，33(3)：349-354.)(GONG Yong-zhi，NI Ming，DING Fa-xing，et al.Behavior of axially loaded steel-reinforced concrete-filled square stell tubular stub columns[J].Journal of Building Structures，2014，35(Sup2)：120-124.)(HUANG Yuan，ZHU Zheng-geng，ZHANG Rui，et al.Nonlinear FEA of square concrete-filled steel tubular solumn strengthened with end studs [J].Journal of Building Structures，2014，35(Sup2)：137-144.)(WANG Wen-da.Study on mechanical properties of concrete filled steel tubular column and steel beam plane frame [D].Fuzhou：Fuzhou University，2006.)(LIU Wei.Study on working mechanism of concrete filled steel tube under local compression [D].Fuzhou：Fuzhou University，2005.)(TAN Qing-hua，HAN Lin-hai.Post-fire and post-strengthening analysis of steel reinforced concrete co-lumns subjected to fire [J].Journal of Tsinghua Uni-versity (Science and Technology)，2013，53(1)：12-17.)(ZHUANG Zhuo.Based on ABAQUS finite element analysis and application [M].Beijing：Tsinghua University Press，2009.)(HAN Lin-hai.Steel tube concrete structure [M].Beijing：Science Press，2016.)(Ministry of Housing and Urban-Rural Deve lopment of the People’s Republic of China.JGJ/T101-2015 Specification for seismic test of buildings [S].Beijing：China Building Industry Press，2016.)(WANG Jing-feng，ZHANG Lin，DAI Yang.Seismic experimental study of end plate connections for semi-rigid concrete-filled steel tubular frames[J].China Civil Engineering Journal，2012，45(11)：13-21.)【相关文献】[1] 刘林林，屠永清，叶英华.基于ABAQUS的钢管混凝土L形柱有限元分析 [J].沈阳工业大学学报，2011，33(3)：349-354.(LIU Lin-lin，TU Yong-qing，YE Ying-hua.Finite element analysis of L-shaped concrete filled steel tubular column based on ABAQUS [J].Journal of Shenyang University of Technology，2011，33(3)：349-354.)[2] 龚永智，倪鸣，丁发兴，等.型钢方钢管混凝土轴压短柱力学性能有限元分析[J].建筑结构学报，2014，35(增刊2)：120-124.(GONG Yong-zhi，NI Ming，DING Fa-xing，et al.Behavior of axially loaded steel-reinforced concrete-filled square stell tubular stub columns [J].Journal of Building Structures，2014，35(Sup2)：120-124.)[3] 黄远，朱正庚，张锐，等.端部栓钉加强方钢管混凝土柱非线性有限元分析 [J].建筑结构学报，2014，35(增刊2)：137-144.(HUANG Yuan，ZHU Zheng-geng，ZHANG Rui，et al.Nonlinear FEA of square concrete-filled steel tubular solumn strengthened with end studs [J].Journal of Building Structures，2014，35(Sup2)：137-144.)[4] 王文达.钢管混凝土柱钢梁平面框架的力学性能研究 [D].福州：福州大学，2006.(WANG Wen-da.Study on mechanical properties of concrete filled steel tubular column and steel beam plane frame [D].Fuzhou：Fuzhou University，2006.)[5] 刘威.钢管混凝土局部受压时的工作机理研究 [D].福州：福州大学，2005.(LIU Wei.Study on working mechanism of concrete filled steel tube under local compression [D].Fuzhou：Fuzhou University，2005.)[6] 谭清华，韩林海.火灾后和加固后型钢混凝土柱的力学性能分析 [J].清华大学学报(自然科学版)，2013，53(1)：12-17.(TAN Qing-hua，HAN Lin-hai.Post-fire and post-strengthening analysis of steel reinforced concrete co-lumns subjected to fire [J].Journal of Tsinghua Uni-versity (Science and Technology)，2013，53(1)：12-17.)[7] 庄茁.基于ABAQUS的有限元分析和应用 [M].北京：清华大学出版社，2009.(ZHUANG Zhuo.Based on ABAQUS finite element analysis and application [M].Beijing：Tsinghua University Press，2009.)[8] 韩林海.钢管混凝土结构 [M].北京：科学出版社，2016.(HAN Lin-hai.Steel tube concrete structure [M].Beijing：Science Press，2016.)[9] 中华人民共和国住房和城乡建设部.JGJ/T101-2015建筑抗震试验方法规程 [S].北京：中国建筑工业出版社，2016.(Ministry of Housing and Urban-Rural Development of the People’s Republic ofChina.JGJ/T101-2015 Specification for seismic test of buildings [S].Beijing：China Building Industry Press，2016.)[10]王静峰，张琳，戴阳.半刚性钢管混凝土框架梁柱端板连接抗震性能试验研究[J].土木工程学报，2012，45(11)：13-21.(WANG Jing-feng，ZHANG Lin，DAI Yang.Seismic experimental study of end plate connections for semi-rigid concrete-filled steel tubular frames [J].China Civil Engineering Journal，2012，45(11)：13-21.)。
单层单跨工业厂房设计(终审稿)
单层单跨工业厂房设计 Pleasure Group Office【T985AB-B866SYT-B182C-BS682T-STT18】XX大学工程技术学院本科生课程设计题目：单层单跨工业厂房设计专业：学生：指导教师：完成日期：2014年6月16日内容摘要单层厂房指层数仅为一层的工业厂房，适用于生产工艺流程以水平运输为主，有大型起重运输设备及较大动荷载的厂房，如机械制造工业、冶金工业和其他工业等。
单层厂房的骨架结构，由支撑各种竖向的与水平的荷载作用的构件所组成。
厂房依靠各种结构构件合理连接为一整体，组成一个完整的结构空间以保证厂房的坚固、耐久。
我国广泛采用钢筋混凝土排架结构和钢架结构，通常由横向排架、纵向联系构件、支撑系统构件和围护结构等几部分组成。
本文以18m跨度单层单跨的莫实验室进行结构设计，根据相关资料选择合适的构件和确定柱网、基础平面的平面布置和排架柱与牛腿的形状、尺寸。
并进行各种荷载作用下的排架柱内力计算，计算出各控制截面的轴力、弯矩和剪力。
依据内力组合原理得出三个控制截面的内力。
然后对构件进行内力分析、内力组合进而截面设计、进行配筋，并对预制柱的吊装安全进行验算。
最后求出计算书，并根据规范绘制施工图和注写图纸说明。
关键词：单层工业厂房、荷载代表值、内力组合目录引 言单层厂房结构一般由屋盖结构、排架结构、支撑系统、吊车梁、围护结构和基础等组成。
它比较容易组织生产工艺流程和车间内部运输，地面上能够放置较重的机器设备和产品，所以其在工业建筑设计中得到广泛的应用。
近年来，单层厂房的设计越来越重视设备节能,充分利用自然通风,利用自然采光,发展节能省地型工业厂房；运用生态学中的共生与再生原则，结合自然，保护环境，防止污染，发展具有良好生态循环系统的现代工业厂房；利用高科技材料，发展更具灵活性、通用性和多样化的工业厂房。
本文以跨度为18米的实验室单层单跨厂房为例例的进行结构设计计算。
首先依据设计任务书的提供的资料数据，建立排架计算模型。
大跨度厂房结构设计实例分析
大跨度厂房结构设计实例分析摘要：以大跨度单层工业厂房的实际工程为例，根据有关技术资料和现行规范要求，运用建筑结构专业设计软件，对该厂房进行排架和屋架结构二维平面分析。
考虑到跨度为60 m的特殊性，采用通用有限元分析方法对该厂房进行三维空间分析，结果表明：大跨度厂房需要考虑空间效应，支撑体系的承载力验算十分必要。
关键词：大跨度结构; 钢桁架; 单层工业厂房; 支撑体系; 构件承载力1 工程概况许多大尺寸零部件产品的制作加工，需要大跨度的厂房。
而大跨度结构的受力模式和结构体系的控制条件可能会有变化，会有一些特殊要求。
为了解大跨度工业建筑的结构特性，本文选用一个典型工程实例，通过分析计算得到了许多具有参考价值的结论。
本工程是单层工业厂房，建筑物总长243.28 m，宽78.74 m，建筑高度(屋面面层最低点至室外地面)14.550 m，总建筑面积20 566.04 m2，主体厂房1层(生活间3层)。
风力发电的叶片生产车间为3跨连续钢结构刚架，跨距为24,30,24 m。
每跨设有100 kN吊车多台，轨顶标高9.000 m；柱距7.5 m。
胶衣腻子车间为单跨钢排架结构，跨度为60 m，屋架宽翼缘H型钢桁架结构；吊车起重量200 kN，轨顶标高9.000 m；柱距6.0 m。
建筑物主体结构设计合理使用年限为50年,室内设计标高±0.000 m对应的绝对标高为834.000 m,车间部分室内外高差150 mm,建筑平面如图1所示。
图1 建筑平面本文以胶衣腻子车间为例，分析大跨度厂房设计问题。
屋面采用单层压型钢板防水保温屋面，坡度为5%，用于主体厂房，做法(由上到下)：1)0.5 mm 厚(基板厚度)镀铝锌压型钢板本色板，360°直立锁缝构造；2)150 mm厚底面贴W38聚丙烯贴面离心玻璃棉；3)钢檩条。
厂房屋面圆拱形采光天窗采光板为不着色聚碳酸酯采光板(阳光板)。
2 荷载取值结构设计荷载条件：屋面恒载0.3 kN/m2；屋面活载0.3 kN/m2；吊车荷载100 kN梁式起重机;基本风压(重现期50年)0.6 kN/m2;基本雪压(重现期50年)0.3 kN/m2;抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.10g。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
工业建筑中单跨框架结构设计分析
摘要：通过现行抗震规范的设计可以实现“小震不坏、中震可修、大震不倒”的基本抗震性能目标，但该抗震设防目标是以生命安全为抗震设防的单一设防标准。
根据我国多次的大地震后的地震灾害调查情况来看，随着人口的增长、城市
的复杂建设，地震造成的经济损失是巨大的。
抗震设计应考虑控制地震时建筑房
屋的损坏程度，保证地震时建筑物的使用功能能够继续，减少地震对经济生活带
来的影响，这就要采用性能化设计来提高抗震设防的标准。
基于此，本篇文章对
工业建筑中单跨框架结构设计进行研究，以供参考。
关键词：工业建筑；单跨框架；结构设计分析
引言
工业建筑是为工业生产提供空间的建筑类型，其对建筑空间面积、结构布局
均有特殊的要求，且必须能够适应相应工业生产工艺的需要。
因此工业建筑的结
构设计人员应加强对现代工业建筑特点的研究，并要对所设计的工业建筑结构的
主要用途和所涉及的技术设备、材料性质以及生产工艺等进行全面的了解。
在工
业建筑结构设计实践中，设计人员则应积极应用概念设计等先进的设计理念和方法，严格遵守现代工业建筑结构设计的各项技术规范要求，合理确定工业建筑结
构形式，准确计算各项设计参数，优化工业建筑结构构件，并结合工业建筑工程
的实际情况采用钢结构等现代化的结构类型，以满足工业生产的实际需要。
1性能设计背景
在建筑工程结构设计中，因受场地布置、施工操作条件等因素制约，较多建
筑物的设计时只能采用单跨多层结构体系，如现有学校、医院等公共建筑领域中，后期需在两栋单体间增设连廊来满足功能上的使用要求。
连廊设计较多采用了单
跨多层的钢结构形式。
但根据现行抗震规范的规定，单跨多层钢结构在形式上属
于超出规范规定的结构形式，为满足客户对建筑使用的迫切需求，就要求在对结
构设计中进行抗震性能设计以满足在风载、地震力等荷载作用下结构的安全性能，
在保证结构的安全使用情况下，在承载力和延性间寻找最佳组合，设计会更加经济，从而达到最优设计。
2抗震设计时应遵循哪些基本原则
2.1将抗震设计与建筑设计完全融合在一起
对建筑项目来说，以建筑设计为基本框架参考。
一般情况下，建筑工程还没
有动工，就要搞好建筑设计。
此外在施工期间，要全面搞好地质工作、环境和其
他预测工作，依据预测内容，进行预防。
在建筑设计时，尤其应注意设计是否合理，有效，为了确保后期施工工作能够更好地进行，所以，将抗震设计与建筑设
计完全结合起来是非常必要的，这是抗震设计中最重要的一环，要把它搞好，才
能确保建筑抗震性能的有效改善。
假定在建筑物的设计中，未完全融合抗震理念等，仅用固件简单加固一下建筑的外围，地震来临时，建筑物很容易坍塌；并且
假定建筑建设前，便充分考虑了建筑在抗震性方面，做好各项应对措施，毫无疑问，它将极大地增加建筑物在地震作用下的性能，还能最大限度地减少地震造成
的生命财产损失。
2.2整体性原则
进行抗震结构设计时，设计人员要从整体性出发，实施全面的分析和考虑，
全面考虑建筑要求，对建筑结构的布局进行了合理的规划，并借此改进设计内容，对建筑结构的抗震性能进行优化，降低问题发生率。
还要重视前期的实验，查明
了地震灾害作用下不同级别结构所引起的变化特点，合理选用材料种类，提高结
构抗震性。
另外，设计时，力的传导性的特征需要被考虑，防止应力集中于某一
点造成局部破损，影响建筑结构的质量，危及建筑安全性。
抗震结构设计涉及到
很多子结构类型，要加强抗震效果，有必要对组件和细节进行优化和加工，提升
建筑安全等级。
3存在的问题
3.1我国现代工业建筑结构设计中的设计参数取值问题分析
在现代工业建筑的结构设计工作中，设计参数取值的合理性将直接关系到结
构设计方案的质量以及工业建筑结构的稳定性和安全性。
因此，结构设计人员应
严格遵守相关设计规范要求，科学确定设计参数取值范围，准确计算相关数据。
受工业建筑特点影响，在其结构设计中，设计参数的取值应充分考虑多种工况条件、极端条件下的取值以及生产工艺要求等因素。
此外，设计参数的取值还应考
虑其经济性。
结构设计人员应积极应用PKPM等专业软件，对不同工况和极限条
件下的结构受力情况进行模拟分析，便完成对设计方案的优化。
3.2我国现代工业建筑结构设计中的基础结构问题分析
当受客观条件限制，需要在不良基础条件下建设工业建筑工程时，结构设计
人员应高度重视建筑基础结构的设计问题。
结构设计人员应充分了解工程区域的
地基条件、土层结构以及地下水水位等数据信息，并结合实际情况采用钻孔灌注桩、预应力桩等相关基础结构处理方式，以提高工业建筑基础结构的承载能力和
结构稳定性。
4工业建筑中单跨框架结构设计分析
4.1结构构造措施
在该项目超长结构设计过程中，其结构设计效果受到构造措施应用的直接影响。
对此，可在深入分析该项目结构特点与要求的前提下，结合以下措施来优化
结构设计：第一，配置结构构造钢筋。
为实现对结构裂缝问题的有效解决，可配
置契合该项目特点的构造钢筋。
在实际项目设计过程中，需以直径≮10mm为基准
进行顶层楼板钢筋网的配置，且钢筋网设置应符合双层双向的要求，间距控制在
≯200mm。
同时，需依据该项目实际情况的分析，增大对楼板配筋率的设置，并
将贯通配置手段应用于楼板及框架梁上部钢筋构造中。
第二，后浇带设置。
作为
现阶段构造混凝开裂问题解决的主要手段之一，后浇带的设置有助于提升建筑构
造运行稳定性。
在该项目超长结构设计中，可视情况以结构整体横截面为基准进
行后浇带的设置，以期利用后浇带对剪力墙、楼板、框架梁的有效分隔。
同时，
可在该超长结构7～8轴之间进行后浇带的设置，后浇带宽度控制在800mm左右，建设完成后间隔30d开展混凝土浇筑作业，混凝土以5MPa膨胀混凝土为主。
此
外，可采取搭接的方式来提升后浇带钢筋连接的有效性，以保证该项目超长结构的设计符合预期要求。
第三，无黏结预应力钢筋配置。
结合对无黏结预应力钢筋的有效配置与设计，有助于提升该项目超长结构的裂缝预防效果。
结合对该项目相关数据的计算，最终确定预应力钢筋的最佳张拉位置为框架梁与楼板，对此，可以2.4～2.8MPa为基准进行楼板预压应力的控制。
在实际设计过程中，可将
4Φs15.2的预应力钢筋另外配置于超长结构顶层与一层的框架梁上。
同时将无黏结预应力筋按照纵向方向配置于顶层和一层楼板结构中，以5500mm为间隔进行预应力筋设置，并保证在楼板中均匀设置。
4.2根据延性等级进行构造控制
根据包络结果，中震下承载力如果能满足规程的相关要求，可以适当放宽长细比、宽厚比等延性指标的限制。
通过查看构件信息了解包络过程及构造控制放宽的计算结果，设计人员也可采用钢结构工具箱对构件的延性构造进行计复核。
结束语
以加强结构安全和稳定性，对结构加强抗震设计势在必行，根据现行规范及建筑的特点，对结构抗震性进行了科学规划与加工，增强结构刚度，强度和承载能力，实现科学选型和选址，确保结构安全，降低地震带来的损失与威胁等，在提升建筑质量的前提下，为人民群众打造一个安全、舒适居住环境。
与此同时，优化结构抗震设计是推动整个建筑业可持续发展不可忽视的要素，这一点应引起有关方面的重视和探讨。
参考文献
[1]高佳琪.某教学楼单跨框架结构的屈曲约束支撑加固抗震分析[D].合肥工业大学,2019.
[2]闫艳伟,李晓蕾.提高单跨框架结构抗震性能的几种方法[J].工程建设与设计,2019(03):48-51.
[3]张瑞松.关于单跨框架的若干问题[J].化工设计,2018,26(06):43-
44+47+2.
[4]蒋超,袁博.单跨框架结构多层工业厂房的抗震设计探讨[J].科技尚品,2018(01):48.
[5]代崇阳,王俊峰,李方.单跨混凝土框架结构设计要点[J].河南建材,2018(02):29-30+33.。