在轻型钢结构厂房设计时,应该遵循的规范主要是《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》;在细节上要选用恰当的雪荷载、屋面竖向均布活荷载;还要注意门式刚架的柱脚设计为完全铰接以便符合受力简图,梁柱连接端板、纵向传力体系等要采取合理的构造措施.
　　在煤矿地面建筑设计过程中,经常遇到标准的工业厂房设计,如矿井联合维修车间、设备转运站、器材库、器材棚等,它们一般取标准的6m柱距,跨度为9~24m不等.在以往的设计中,基本是采用钢筋混凝土排架或框排架结构,采用大型预制钢筋混凝土屋面板屋面,砖墙围护,其工期长,造价较高.
　　近年来,由于社会其他行业中轻型钢结构已经广泛使用,其造价较低,工期短,相比钢筋混凝土结构可以延长施工工期等诸多优点,已为大家公认;同时煤矿矿井建设也要求缩短建设周期,节约工程投资;而且标准厂房结构选型采用轻型钢结构厂房有日益增多的趋势.因此,华宇公司按照业主要求,设计了较多的轻型钢结构厂房,取得了很好的效果.在轻型钢结构设计过程中,笔者取得了不少经验,同时也发现了一些问题.现在市场上轻型钢结构公司很多,其资质不等,有的公司只有施工资质,有些公司也有单项的轻钢设计资质.一般来说在煤矿设计中,轻型钢结构厂房主体(钢结构体系和围护)由业主直接招标,基本上是当地的钢结构公司承包施工.而工艺流程、水暖电、基础以及地基处理等,均由总包的设计院配合完成.有些时候由钢结构厂家提供钢结构的施工图纸,由设计单位审核后发出.由于轻型钢结构厂家以工程承包为主,设计力量较为薄弱,对规范的把握不够,可能会出现一些问题;而设计单位从规范偏于安全角度出发,有时在轻型钢结构设计中按照普通钢结构设计思路,材料断面选用过大,可能会造成浪费.笔者结合近年来的山西省的一些工程,来谈谈在设计中的一些体会.
　　规范选用现阶段轻型钢结构设计主要依据是《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》CECS 102: 2002(以下简称《规程》),根据1.0.3条说明,《规程》已经采用了《建筑结构荷载规范》GB 50009,《建筑抗震设计规范》GB 50011,《钢结构设计规范》GB 50017,《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB50018,《钢结构施工质量验收规范》B 50205等的一般规定.同时《规程》1.0.4条指出了门式刚架轻型房屋钢结构的设计、制作、安装和防护要求,《规程》未做规定者,均应按现行有关标准执行.比如计算变形时应按GB 50009规定,采用荷载效应的标准组合;等截面门式钢架塑性分析时,应采用GB 50017的规定进行设计.由于现在采用施工图纸审查制度,审图单位往往严格按照《规程》进行设计审查,这就要求从结构布置、荷载选用到结构计算,以及构造都要严格执行《规程》的要求.
　　雪荷载、屋面竖向均布活荷载的选用《规程》规定屋面均布活荷载不与雪荷载同时考虑,应取二者中的较大值.在《规程》强制条文中规定,采用压型钢板轻屋面时,屋面竖向均布活荷载标准值应取0.5kN/m2,而在随后的附注中又指出,受荷面积大于60m2时的刚架构件竖向均布活荷载可取不小于0.3kN/m2.一般来说,由GB 50009查得山西省雪压在0.25~0.35kN/m2之间.这样,在设计中应分两步走,在设计屋面板和檩条时,应采用0.5kN/m2;在设计柱、梁(受荷面积大于60m2)时,可选用0.30kN/m2或≥0.30kN/m2的雪荷载值.另外对雪荷载而言,在门式刚架屋面高低跨处,低跨一侧一定范围内其积雪分布系数为2,在有檐口内侧处,也应该考虑积雪可能.应按实际积雪荷载计算这些地方的屋面板及檩条,适当减小檩条间距,以防这些部位在雪压下变形过大,造成屋面积水,导致屋面渗漏或屋面板、檩条的腐蚀,导致使用寿命降低.
　　柱脚与基础柱脚应按照门式刚架受力计算图的要求设计为铰支座.由于煤矿建设场地往往地质条件较差,比如寺河矿井建设厂区地质条件比较差,场地有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类场地土,并且具有湿陷性,必须进行地基处理.如果采用铰支座,即使有不均匀沉降产生,门式刚架自身也有一定的调节范围.由于在设计中一般不考虑地脚锚栓传递剪力,所以水平剪力可由底板与混凝土基础间的摩擦力(摩擦系数可取0.4)承受,或设置抗剪键传递剪力.抗剪键宜在刚架平面方向用截面刚度较大的工字钢等垂直焊接于柱底板的底面.在设备中转库或联合维修车间等厂房中,有大面积地面堆载的存在.在以往的设计条件中,地面堆载100kN/m2是很正常的,同时,厂房内有大型载重汽车通过.所以设计中应充分考虑上述情况,在基础周围一定范围内的地面上不应堆载或通车,以免引起基础扭转、沉陷,导致整体结构出现不利局面.
　　端板根据相关资料,门式刚架端板的厚度t应根据不同支承条件加以计算,但不应小于16mm,门式刚架端板宜≥1.0倍的螺栓直径.对有吊车的门式刚架端板宜加厚.由于门式刚架的端板连接是一种半刚性连接,设计合理的连接在弹性阶段可以视为刚性连接,但进入弹塑性阶段,由于连接的变形,将成为半刚性连接,具有较好的延展性.
　　抗风柱的传力系统在门式刚架的端跨,往往设置端跨水平支撑.抗风柱上端传来的风力集中荷载应直接传至边跨刚架上翼缘,然后通过端跨水平支撑传到柱间支撑,再传到基础顶面.
　　由于轻刚结构厂房在煤矿地面建筑中使用越来越广泛,在钢结构设计的一些基本原则:如三合理(合理选材,合理方案,合理构造),强调钢材防护、加工、施工简便等,在轻钢设计中依然实用.在轻钢结构的设计中,应严格按照规程规范要求,做出安全、合理的设计,做到概念、计算、构造的和谐统一. 

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