混凝土柱钢结构屋架厂房设计思路分析

１３４缔客世界2019年12月第12期
混凝土柱钢结构屋架厂房设计思路分析
郭亮
（宁夏第六建筑工程有限公司　宁夏　石嘴山　753200）
[摘要]钢筋混凝土柱钢结构屋架结构体系中竖向构件采用钢筋混凝土构件，屋面采用轻型钢结构屋架体系，不同于已有成熟结构体系，兼具轻钢门式刚架跨度大、施工方便和混凝土结构耐久性好等特点。

设计人员采用了钢筋混凝土柱、钢梁、混凝土屋面板、砖砌墙体的围护结构组成的钢筋混凝土柱与钢结构屋架的混合结构，这样既保留门式刚架的优点，又保证了屋面与墙面的适用性和耐久性。

[关键词]轻型房屋；混凝土柱—钢结构屋架；厂房；设计思路
[中图分类号]TV544 [文献标识码]A
1 屋架结构与柱顶的连接
钢结构屋架与混凝土柱的连接大体可分为刚接、半刚接及铰接。

在门式刚架结构中钢梁和钢柱的连接是采用刚接，然而钢梁与混凝土柱的连接不宜采用刚接，根据现有的研究资料和实际工程，这种连接会带来不安全的后果。

有以下原因：（1）混凝土柱和钢梁是两种不同的材料，混凝土的抗压性能很好，但抗拉、抗冲切性能很差，钢结构则是一种延性较强的材料，虽然节点可以通过配筋承受弯矩和剪力，但在外力作用下很容易出现松动和破坏；（2）刚接节点的施工较复杂，很难实现梁柱完全刚接，如果现场施工工艺不行，导致刚接节点松动，钢梁的跨中弯矩就会比设计值大很多；（3）钢梁与混凝土柱铰接连接时，柱不受梁端弯矩影响，导致钢筋混凝土框架柱的截面配筋就小很多。

因此，本工程设计屋架结构与柱顶的采用铰接。

2 屋面板的做法
屋面板采用压型钢板混凝土板中的非组合楼板，其中压型钢板只起模板作用，相当于普通钢筋混凝土楼板模板的作用，只参与施工阶段受力，不参与使用阶段的受力。

压型钢板在施工使用的过程中，省去混凝土模板的施工流程，而且压型钢板还可以为施工提供的工作面，使整个施工的过程更加便利，为企业节省了成本。

与此同时，压型钢板混凝土板作为钢梁的侧向支撑的主要构件，大大的加强了钢梁的面外稳定性。

因此压型钢板混凝土板工程费用要比混凝土结构的建筑节省得多，而且还增强了工程建设的安全性[1]。

3 钢结构吊装施工技术
螺栓安装到位后即可组织吊装作业，吊装期间的控制要点较多，其中以钢结构脱落问题最为明显，需通过可行的措施有效规避，保证钢结构具有足够的稳定性，以免因失稳而与其他构件发生碰撞。

此外，需根据施工需求合理配置吊装机械，在保证钢结构吊装质量的基础上尽可能提高效率。

施工现场需由专员指挥，切实提高各项工作的规范性，按照特定流程有序完成各项工作，保证钢结构可吊装到位[2]。

4 钢结构的焊接技术
焊接是钢结构的重要连接方式，在正式焊接前需做足准备工作，从而给焊接作业创设良好的条件。

例如，全面清理钢结构表面的杂物，使其保持洁净的状态，在此条件下可提高焊接处的美观性以及焊接质量，若焊接处存在杂物，在经过焊接处理后易产生缺口，难以保证结构的稳定性。

钢结构周边的工作环境也是重点控制内容，应始终保持洁净的状态。

焊接人员以设计图纸和行业规范为准，确定合适的焊接位置。

温度将对焊接质量产生显著的影响，在做好上述各项准备工作后，不宜立即组织焊接作业，需对钢结构采取预热处理措施，待温度满足要求后方可正式焊接。

焊接的工艺要点较多，应保证焊接处的密实性，内外部质量均要满足要求，通过科学的工艺做好焊接作业，避免缺口等质量问题，否则将明显加大后续的养护难度，甚至出现大规模返工现象。

除此之外，焊接质量也易受到现场环境的影响，因此焊接工作人员需关注未来的天气预报信息，在暴雨、雷电等极端天气下不宜组织焊接作业[3]。

5 柱钢模板制作与拼装
现浇混凝土独立柱采用2块L形定型钢模板，材质为Q235，由工厂集中加工制作，验收合格后运至施工现场，与钢筋笼进行拼装。

钢模板面板由8 mm厚钢板制成，纵向背楞采用间距250 mm布置，横向背楞采用间距500 mm布置，连接法兰由12 mm厚钢板制成。

钢模板顶部设置操作平台，由边长50 mm方管制成，与模板螺栓相连。

操作平台底部设置三角支撑，与模板螺栓连接。

2块模板对拉螺栓使用1 000 mm长25 mm精轧螺纹钢制成，配合螺母使用。

每块模板按11.03 m长配置，通过M20×60螺栓连接。

模板运至现场后，首先将第1块模板固定在支架上，通过专用吊具将钢筋笼平稳吊运至该块模板上并固定；然后吊装第2块模板，并与第1块模板进行拼装。

钢筋笼与模板通过定制钢托架进行顶部连接，加工与柱钢筋笼主筋同规格、型号的钢筋丝杆，两端分别套丝150，45.5 mm，与主筋通过36 mm套筒连接固定，丝杆一端通过套筒与垫片卡在钢托架上，形成稳固的整体[4]。

6 螺栓装配技术
钢结构与混凝土具有同等地位，钢结构的施工质量也将直接影响建筑工程的整体品质。

随建筑行业的持续发展，钢结构的类型趋于丰富，包含纯钢结构、钢筋混凝土结构等多种形式，各自的应用优势各异，适用场景也有所区别。

从工程实践来看，以钢筋混凝土的应用效果最佳，其在承重能力、完整性等方面均有较好的应用效果，因此值得被应用于建筑工程中。

钢结构施工全过程中，螺栓装配技术为重要的技术支撑，在合理应用该技术后能够有效保证钢结构的组装质量，从而构建具有足够稳定性的钢结构体系[5]。

7 结语
混凝土柱—钢结构屋架结构兼具门式刚架跨越能力强及混凝土结构适用性和耐久性好的优点，适用于厂房结构。

钢结构屋架与混凝土柱顶的采用铰接，减小施工难度，屋架和混凝土柱节点传力简单化；楼板采用压型钢板混凝土板，即提高施工效率，又降低施工成本；根据屋面的坡度及荷载情况确定屋架的结构形式，当屋面坡度小且屋面板采用轻型钢板时，应采用实腹式钢梁方便施工且降低成本；当屋面坡度大时，应采用三角桁架或者梯形桁架消除屋架结构对柱顶水平推力，减小混凝土柱截面及配筋和基础的大小。

参考文献
[1]…严绍兵.钢结构厂房设计应注意问题[J].建材与装饰,2016.
[2]…沈锦添.大跨度钢结构屋架整体提升支架选型的研究与应用
[J].建筑施工,2014.
[3]…赵成伟.对工业厂房屋面轻钢结构设计的探讨[J].现代装饰
(理论),2012.
[4]…许建昆.有关多层钢结构工业厂房设计的分析与探讨[J].科技
创新与应用.2015.
[5]…郑辉.多层钢结构工业厂房的设计要点分析[J].建筑工程技术
与设计.2015.
作者简介：郭亮（1984.06-），男，汉，山东，本科，中级。