厂房结构设计原理
结构设计原理
结构设计原理
1设计资料
某多层⼯业⼚房的建筑平⾯如图1所⽰，拟采⽤现浇砼单向板肋梁楼盖。设计使⽤年限50年，结构安全等级为⼆级，环境类别为⼀类。
楼⾯做法：35mm⽔泥砂浆⾯层及磨⽯⼦地⾯，钢筋混凝⼟现浇板，12mm厚纸筋灰板底粉刷，L1*L2=6000*6600。
楼⾯荷载：均匀可变荷载标准值q k=6KN／m2，准永久值f系数ψq=0.8。
材料：砼强度等级C25，梁内受⼒纵筋为HRB335，其他为HPB235级钢筋。
试对板、次梁和主梁进⾏设计。
图1楼盖建筑平⾯
2 结构布置
主梁延横向布置，跨度为6.6m；次梁延纵向布置，跨度为6.0m。主梁每跨内布置两根次梁，板的短边⽅向跨度为
6.6m/3=2.2m，长边与短边⽅向的跨度⽐为3，故按单向板设计。
楼盖的结构平⾯布置图见附图1所⽰。
按⾼跨⽐条件，板厚h≧2200mm/40=55mm，对⼯业建筑的楼盖板，要求h≧70mm，考虑到楼⾯可边荷载⽐较⼤，取板厚
h=80mm。次梁截⾯⾼度应满⾜h=l/18～l/12=6000mm/18~6000mm/12=367～550mm，
取h=500mm；截⾯宽度系数取b==200mm。
主梁的截⾯⾼度应满⾜h=l/15～l/10=6600m/15-6600mm/10= 440～690mm，取h=650mm；截⾯宽度系数取b=300mm。
3 板的设计
3.1 板荷载计算
板的永久荷载标准值：
永久荷载分项系数1.2；因楼⾯均布可变荷载标准值⼤于
4.0KN/m2，可变荷载分项系数应取1.3.于是板的荷载基本组合值：
3.2 板计算简图
钢结构厂房设计方案
钢结构厂房设计方案
在现代工业发展中，建造厂房是必不可少的一部分。而钢结构厂房在工业建筑中占有重要的地位。相较于传统的混凝土结构厂房，钢结构厂房具有以下优势：建造周期短、施工效率高、环保节能、坚固耐用、空间可变性强等。因此，在建造工业厂房时，选择钢结构厂房方案是一种明智的选择。
1. 建筑结构设计
钢结构厂房的建筑结构设计是非常关键的，可以通过钢柱、钢梁、横撑、支撑和屋面等设计，来实现所需的空间足够大、空间划分合理、承载力强、耐用且稳定的目标。此外，建筑结构设计还必须满足环保节能的要求，以及防水、隔热、隔音的要求。
2. 基础设计
有一个稳定的基础是建造钢结构厂房的前提。因此，在开始施工前，必须对场地进行详细的勘察和测量，以确定厂房的立柱、地面的承重能力等指标。再根据这些数据设计出完整的基础，保证厂房的稳固性和持久性。
3. 屋面设计
在钢结构厂房的屋面设计中，应该考虑到采光、透气、防雨、防火、隔音的因素。尤其是在制程厂房中，选择透光材料更有利于工人工作时的视觉环境，并且可以达到节能和节约消耗额外照明灯具的效果。钢结构厂房的屋面设计还要与框架结构设计紧密结合，保证整个厂房的稳定性。
4. 环保要求
在现代社会中，环保至关重要。在设计建造钢结构厂房时，应考虑污染的控制、噪音的控制、固定废弃物的处理等方面。针对某些污染性企业，可以加装各种环保设备，如废气处理设备、废水处理设备等。
总之，钢结构厂房的设计需要结合大量对客户的需求和实际情况的了解，强调合理性、先进性和实用性。在设计时要全面考虑建筑结构、基础、屋面、环保等多个方面的要素，确保钢结构厂房能够满足客户的需求，同时还能符合当今对环保节能方面的要求。
厂房设计知识点总结
厂房设计知识点总结
一、厂房设计概述
厂房设计是指根据企业的生产规模、生产工艺、产品特性等因素，选择合适的厂房布局和
建筑风格，进行厂房空间规划和内部设施设计的过程。厂房设计直接关系到企业的生产效
率和产品质量，对厂房建筑设计要求提出了更高的要求。
厂房设计主要包括以下几个方面的内容：
1. 厂房位置选择：厂房位置的选择要考虑到交通、用地成本、环保等因素。
2. 厂房布局设计：根据生产工艺和工艺流程进行合理的厂房布局设计，确保生产作业流畅，并充分利用空间。
3. 厂房建筑结构设计：根据厂房的使用需求，设计合适的建筑结构，使建筑结构能够承载
厂房内的设备和货物，减少设备震动对建筑的影响。
4. 厂房通风设计：对于一些需要严格控制环境的生产，如电子、制药等行业，需要设计合
理的通风系统，以保持厂房内部的空气清洁。
5. 厂房采光设计：充分利用自然光，减少对人工光源的依赖，达到节能环保的目的。
6. 厂房供水和排水设计：为厂房提供足够的用水和排水系统，确保生产的正常运转。
7. 厂房消防设计：合理设计消防系统，保障员工的人身安全和厂房的财产安全。
8. 厂房环保设计：满足国家环保要求，采取环保措施，减少对环境的影响。
以上是厂房设计的主要内容，下面将就厂房设计的一些重要知识点进行详细介绍。
二、厂房位置选择
1. 交通因素：厂房的位置应当便于交通，尤其是货物的运输，因此要选择交通便利的地点，以尽量缩短货物的运输时间和成本。此外，员工的通勤也需要考虑，选择位置时要尽量靠
近员工的居住区。
2. 用地成本：厂房的位置选择也应考虑到用地成本，有些地区的用地成本较高，如果企业
第八章钢结构设计原理单层厂房钢结构
(3) 屋盖结构——由屋架(或屋面梁)、檩条、托架、天窗架和屋盖支撑等 构成。其作用是承受屋盖结构自重、屋面作用的荷载和屋盖结构上的 吊挂荷载，保证屋盖自身的强度、刚度和稳定性，并将其上作用的荷 载传递到框架柱。
(4) 吊车梁及其制动梁(或制动桁架)——其作用是承受吊车的竖向和水平 荷载作用，保证吊车的正常运行，并将其上作用的荷载传递到框架柱。
第8章 单层厂房钢结构
1
8.1 单层钢结构厂房的组成和特点
8.1.1 单层钢结构厂房的组成 组成单层钢结构厂房结构的构件按其作用可归并为下列几个
体系： (1) 横向平面框架——由柱和屋盖结构构成，是厂房结构的
基本承重结构。其作用是承受结构自重、风、雪、吊车等 荷载对厂房结构所产生的横向或竖向作用，保证厂房结构 在横向和竖向上的强度、刚度和稳定性，并将其上作用的 荷载传递到基础。 (2) 纵向平面框架——由柱、吊车梁、托架及柱间支撑等构 成，其作用是承受纵向水平荷载(如纵向风荷载、吊车纵 向水平制动力等)作用，保证厂房结构在纵向上的强度、 刚度和稳定性，同样将其上作用的荷载传递到基础。
钢结构厂房按层数分可分为多层厂房和单层厂房，多层厂房多用于楼 面荷载不大且对跨度要求不高的轻工和电子等行业中，而大量的一般 工业厂房均为单层厂房形式。依据跨度、高度和吊车起吊吨位以及吊 车工作制等级的不同，钢结构厂房可分为轻型、中型、重型和特重型 四类，在厂房结构设计时，一般将跨度不大于30m，高度不超过14m， 起吊重不大于20t，吊车工作制等级为轻级和中级的钢结构厂房按轻 型厂房结构设计，而超过上述范围的钢结构厂房按重型厂房结构设计。 轻型钢结构厂房多采用门式刚架结构，一般不设天窗架，通过在屋面 设置条状或点状透明材料进行采光，通过在屋面近屋脊处设置通风孔 的形式通风；重型钢结构厂房的屋盖多采用桁架结构，冶金和机械制 造行业重型厂房根据工艺要求需要设置天窗架，其结构形式多如图 8.1所示。单层钢结构厂房按跨度可分为单跨、双跨结构形式，按屋 面坡脊数可分为单脊单坡、单脊双坡、多脊多坡结构形式。
第二章 重型厂房结构设计
(2) 可变荷载
包括屋面均布活荷载、积灰荷载、雪荷载、风荷
载，以及悬挂吊车荷载等。
荷载计算
• 预应力混凝土大型屋面板：1.4 kN/m2 (标准值)
• 80mm厚泡沫混凝土保温层：0.48 kN/m2 (标准值)
• 20mm水泥砂浆找平层: 0.4 kN/m2 (标准值)
• 二毡三油防水层：
0.35 kN/m2 (标准值)
（采用大型屋面板，卷材防水时，i=1/10～1/12）
中高： h中 ＝ h端 + (L/2）i 当 L≥24m，应按L/500=24000/500=48mm 考虑起拱：∴采用起拱 50mm。
2.3 钢屋盖的支撑系统
一、屋盖支撑系统的作用
平面屋架在屋架平面外的刚度和稳定性很差，不 能承受水平荷载。因此，为使屋架结构有足够的空间 刚度和稳定性，必须在屋架间设置支撑系统。
常用于轻型屋面材料,屋面荷载要通过 有檩体系： 檩条传给屋架。 特点：屋架间距灵活，构件重量轻、施工安装方便； 构件数量多，整体刚度差。
二、重型厂房的组成：
柱、钢屋架、吊车梁、天窗架、支撑、檩条、托架、屋面材料。
天窗架
屋架
柱
吊车梁
柱间支撑
托梁
三、吊车的工作级别
◆吊车的工作制等级与工作级别的对应关系（《起重机设计规 范》分为8个工作级别：A1～ A8 ）
试论工业厂房结构设计中的钢结构设计
试论工业厂房结构设计中的钢结构设计【摘要】
本文主要探讨工业厂房结构设计中的钢结构设计。钢结构设计是
工业厂房结构设计中常用的一种设计方案，具有重量轻、强度高、施
工速度快等优势。本文首先介绍了钢结构设计的基本原理，然后探讨
了钢结构设计在不同应用领域的具体应用情况。接着分析了钢结构设
计相比其他设计方案的优势所在，以及钢结构设计的设计流程和质量
控制方法。结论部分总结了钢结构设计在工业厂房结构设计中的重要性，并指出了未来发展的方向。通过本文的研究，读者可以更深入地
了解钢结构设计在工业厂房结构设计中的应用及其优势，为工程实践
提供参考依据。
【关键词】
钢结构设计，工业厂房，结构设计，基本原理，应用领域，优势，设计流程，质量控制，引言，结论
1. 引言
1.1 引言
工业厂房结构设计中的钢结构设计是现代工程领域中非常重要的
一部分。随着工业化进程的加快和经济的发展，越来越多的工厂和厂
房需要进行结构设计，而钢结构设计因其优越的性能和灵活性在工业
厂房中得到广泛应用。
钢结构设计可以提供更大的空间自由度和设计灵活性，能够满足
不同规模和用途的工业厂房建筑需求。钢结构设计具有良好的抗震和
抗风性能，能够保证工厂建筑的安全性和稳定性。
在工业厂房结构设计中，钢结构设计的优势还体现在施工速度快、工期短、店内污染少等方面。这些优势使得钢结构设计成为工业厂房
建筑中的首选结构形式。
通过深入研究钢结构设计的基本原理、应用领域、优势以及设计
流程和质量控制方法，可以更好地指导工程师在工业厂房结构设计中
的实践，提高设计质量和效率。钢结构设计在工业厂房建筑中的重要
第九章 重型厂房和结构设计
第九章重型厂房和结构设计
第九章重型厂房和结构设计
2）吊车的工作级别 ） 划分依据：按照吊车使用的繁重程度( 划分依据：按照吊车使用的繁重程度(亦即吊车的利用 次数和荷载大小) 国家标准《起重机设计规范》 次数和荷载大小)，国家标准《起重机设计规范》 (GB3811)将其分为八个工作级别 称为A1 A8。 将其分为八个工作级别， A1— (GB3811)将其分为八个工作级别，称为A1—A8。在相 当多的文献中，习惯将吊车以轻、 当多的文献中，习惯将吊车以轻、中、重和特重四个工 作制等级来划分，它们之间的对应关系见表2 作制等级来划分，它们之间的对应关系见表2-1。
2、柱网布置和计算单元 、 1）、柱网布置 ）、柱网布置 ）、 布置原则：厂房的柱网布置要综合考虑工艺、 ①布置原则：厂房的柱网布置要综合考虑工艺、结构和 经济等诸多因素来确定， 经济等诸多因素来确定，同时还应注意符合标准化模 数的要求。 数的要求。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
第九章重型厂房和结构设计
生产工艺：柱网布置首先要满足生产工艺流程的要求， 生产工艺：柱网布置首先要满足生产工艺流程的要求， 包括预期的扩建和工艺设备更新的需求。 包括预期的扩建和工艺设备更新的需求。这些要求往 往涉及到设备基础，地下管沟等与柱基础的协调布置. 往涉及到设备基础，地下管沟等与柱基础的协调布置 结构：柱网布置必须满足结构上的要求， 结构：柱网布置必须满足结构上的要求，在保证厂房 具有必需的刚度和强度的同时， 具有必需的刚度和强度的同时，注意柱距和跨度的类 别尽量少些，以利施工。 别尽量少些，以利施工。 经济：柱柜的大小， 经济：柱柜的大小，直接影响着布置在柱距间的构件 (如檩条，吊车梁等 的截面大小。加大柱距一般可减 如檩条， 的截面大小。 如檩条 吊车梁等)的截面大小 少处理地基的费用和基础的造价， 少处理地基的费用和基础的造价，但将使布置在柱距 间的构件的材料增加。 间的构件的材料增加。 合理柱网尺寸： ②合理柱网尺寸：合理的柱网布置应使总的经济效应最 一般地，在跨度不小于30m 高度不小于14m 30m、 14m、 佳。一般地，在跨度不小于30m、高度不小于14m、吊 车额定起重量不小于50t 50t时 柱距取12m较为经济 12m较为经济； 车额定起重量不小于50t时,柱距取12m较为经济；
02单层厂房结构结构(课件)
2 单层厂房结构设计
2.0 单层工业厂房结构设计基本要求
本课程设计的基本要求是：
●通过课程设计，掌握工业建筑设计的特点，装配式混凝土排架的受力特
点；
●掌握单层工业厂房荷载特点、传力路径，掌握厂房抗力构件的形式及组
成方案；
●掌握装配式结构中标准构件的选型；
●掌握单层工业厂房排架的内力分析、内力组合和构件截面设计方法；
●正确理解和运用构造措施，保证结构正常工作条件；
●掌握表达设计意图的正确方法，包括各部分图纸的作用、应达到的深度
和正确的表示方式。
2.1 结构类型和结构体系
方案设计：
●确定结构类型和结构体系；
●结构布置；
●构件选型。
结构类型：
●混合结构
●钢结构
●混凝土结构
结构体系：
●排架结构：由屋架或屋面梁、柱和基础组成，柱顶与屋架铰接，柱底
与基础顶面固接。适用范围：跨度可超过30m，高度可达20～30m或
更大，吊车吨位可达150t甚至更大。
刚架结构：由横梁、柱和基础组成。柱顶与横梁刚接，为同一构件，柱底与基础一般为铰接，有时也采用刚接。如二铰门架（门架顶点
为刚接）、三铰门架（门架顶点为铰接）。适用范围：无吊车或吊车吨位
不超过10t，跨度不超过18m的中、小型单层厂房或仓库。
2.2 排架结构组成及荷载传递
2.2.1 结构组成（图2.2.1）
排架柱顶以上部分各构件，包括屋面板、天窗架、屋架、托架等。
屋盖结构体系：
●无檩屋盖结构体系：由大型屋面板、屋架或屋面梁及屋盖支撑所组成，
有时还包括天窗架和托架。
●有檩屋盖结构体系：由小型屋面板、檩条、屋架及屋盖支撑所组成。
单层工业厂房主要采用无檩屋盖结构形式。
工业厂房建筑设计
工业厂房建筑设计
近年来，随着工业的不断发展，工业厂房成为一个建筑领域中备受关注的话题。在许多城市，工业厂房建筑的设计也成为一个比较重要的考虑因素。那么，什么才是一个好的工业厂房建筑设计呢？
一、工业厂房建筑设计的基本原则
工业厂房建筑设计的基本原则是“安全、经济、实用、美观、绿色环保”。其目的是为了保障安全生产，实现工业生产的目标，提高建筑的使用效率，同时美化环境，保护生态环境。在工业厂房建筑设计中，各个原则之间相互关联、相互制约，不能单独割裂。
二、工业厂房建筑的使用功能
一个好的工业厂房建筑设计不仅要考虑美观，还要实现工业生产的需求和最大化利用空间。为了实现这个目标，设计师应当充分考虑如下功能：
1. 生产功能：尽可能利用空间，提高生产效率；
2. 辅助功能：提供生产所需的环境、工具和资讯；
3. 办公功能：为管理者和员工提供相应的办公空间；
4. 生活功能：为员工提供相应的生活设施。
三、工业厂房建筑的设计元素
1. 结构和形式：结构和形式可以直接影响到建筑物的安全和美观。工业厂房的结构应该牢固稳定，能够承受各种自然和人为的影响；形式则应该遵循实用、美观、绿色环保的原则，将工业与自然和谐地结合在一起。
2. 自然光照：在工业厂房建筑设计中，自然光照很重要。通过合理的设计，在生产和办公区域充分利用自然光照，不仅可以减少能源消耗，还可以提高生产效率，改善员工的工作环境。
3. 建筑材料：选择合适的建筑材料是工业厂房建筑设计中必不可少的元素之一。建筑材料应该具有强度高、隔热好、耐腐蚀和难燃的特性
4. 绿化和环保：在工业厂房建筑设计中，在园区内加入绿化环保和景观设计元素，可以有效提高员工的生活质量和工作环境，也能够满足小区环保要求，为城市生态建设做出贡献。
工业厂房钢结构设计要点
工业厂房钢结构设计要点
导言
由于钢结构具有强度高、塑（延）性好、自重轻、施工工期短、制作方便、节能环保、构件可重复利用、地基基础费用省等优点，钢结构越来越多的应用于工业厂房的建设中。但是由于受传统发展理念的制约，设计师在厂房设计阶段会遇到不同的问题，导致厂房设计质量存在诸多问题，这直接导致了后期施工建设不达标，给企业造成了巨大的经济损失，因此必须重视工业厂房钢结构设计工作。本文重点探讨了工业厂房钢结构设计要点。
钢结构工业厂房
厂房一般有以下几种结构形式：砌体结构、钢筋混凝土结构、钢结构。应用钢结构建设厂房具有以下几个方面的优点：
（1）钢结构与混凝土结构相比较，混凝土结构具有较为复杂的建筑工艺，且不具备较强的防震能力，而钢结构因自重轻，不但能够弥补这些缺陷，还可以有效降低了地基承载力。
（2）在实际施工过程中具有较快的安装速度，而钢结构的组成零件可以进行大批量工业化生产，应用设备实施给料、焊接和开孔等作业，并及时处理好表面结构，有利于实际建设中的拼装施工，在一定程度上可以减少施工周期。
（3）钢结构系统通常会应用具有较高强度的材料，而钢结构厂房因投资成本不高，且拆迁便利，所以可以反复回收利用，避免了材料的浪费，对环境起到很好的保护作用。
工业厂房钢结构设计要点
1.屋面支撑与柱间支撑的确定
支撑的作用主要是保证结构体系成为空间体系，有足够的空间刚度。支撑所受力主要是风载和地震作用，温度作用。计算支撑内力时一般假定节点为铰接，并忽略偏心的影响，并且一般的支撑都是按拉杆考虑，所以，一般适宜双向布置。
（1）屋面支撑
钢结构厂房ppt课件
日常检查和维护保养计划制定
1 2
制定定期巡检计划
根据厂房的使用频率、结构特点，制定合理的日 常检查计划，包括巡检周期、检查项目、检查标 准等。
建立维护保养档案
记录每次检查、维护、保养的情况，形成完整的 维护保养档案，便于跟踪管理和后续分析。
3
及时处理发现的问题
对于检查中发现的问题，应及时采取相应措施进 行处理，避免问题扩大影响厂房安全。
钢结构厂房ppt课件
CONTENTS
• 钢结构厂房基本概念与特点 • 钢结构厂房设计与构造原理 • 钢结构厂房材料选用及性能要
求 • 钢结构厂房施工工艺流程与技
术要点 • 钢结构厂房质量检测与验收标
准
01
钢结构厂房基本概念与特点
钢结构厂房定义及分类
定义
钢结构厂房主要是指主要的承重 构件是由钢材组成的。包括钢柱 子，钢梁，钢结构基础，钢屋架 ，钢屋盖等。
熟悉图纸
组织技术人员认真阅读图纸，了
解设计意图，掌握结构形式和构
造特点。
01
制定施工方案
02 根据工程特点，制定详细的施工
方案，包括施工顺序、方法、技
术措施等。
材料准备
按照图纸要求，提前采购所需钢
材、连接件、涂料等材料，并进
03
行检验和分类堆放。
人员组织
04 组建专业的施工队伍，进行技术
工业厂房设计
图4.22 檩条与屋架的连接
工业厂房设计
4.3.2 柱、基础及基础梁
4.3.2.1 柱
（1）柱的类型 柱按材料分有钢筋混凝土柱和钢柱两种。钢筋
混凝土柱又可分为单肢柱和双肢柱两大类。单肢柱 截面形式有矩形、工字形及单管圆形。双肢柱截面 形式有双肢矩形或双肢圆形管柱，用腹杆（平腹杆 或斜腹杆）连接而成。如图4.23
工业厂房设计
横向排架包括屋架或屋面梁、柱和柱基础。横 向排架的特点是把屋架或屋面梁视为刚度很大的横 梁，它与柱的连接为铰接，柱与基础的连接为刚接。 它的作用主要是承受屋盖、天窗、外墙及吊车梁等
纵向连系构件包括吊车梁、基础梁、连系梁、 圈梁、大型屋面板等，这些构件的作用是连系横向 排架并保证横向排架的稳定性，形成厂房的整个骨 架结构系统，并将作用在山墙上的风力和吊车纵向
工业厂房设计
图4.3 中间柱与横向定位轴线的定位
工业厂房设计
图4.4 非承重山墙与横向定位轴线的定位
工业厂房设计
图4.5 承重山墙与横向定位轴线的定位
工业厂房设计
图4.6 伸缩缝、防震缝处柱与横向定位轴线的定位
工业厂房设计
4.2.2.2 纵向定位轴线
纵向定位轴线的定位都是按照屋架跨度的标志
4.1 单层工业厂房的结构组成和类型 4.1.1 单层工业厂房结构组成
在厂房建筑中支承各种荷载作用的构件所组成 的骨架，称为结构。厂房结构稳定、耐久是靠结构 构件连接在一起，组成一个结构空间来保证的。装 配式钢筋混凝土单层工业厂房结构主要是由横向排 架和纵向联系构件以及支撑所组成，如图4.1所示。
单层厂房结构
12.2.1 排架计算简图
横向排架的计算简图
横向排架
单层厂房
12.2.1 排架计算简图 3.排架几何尺寸
1)柱总高H=柱顶标高+基底标高的绝对值-基础高 度
2)上柱高度=柱顶标高-轨顶标高+轨道高度+吊车 梁高度
3)其余几何参数见下图
12.2.2 排架结构上的荷载
单层厂房结构
§12.1 单层厂房的结构型式、结构 组成和结构布置
12.1.1单层厂房的结构型式
1.工业厂房的分类
工业厂房由于生产性质、工艺流程、机械设备和产品的不同，按层 数分类可分为：
如冶金或机械厂的炼钢、轧钢、铸造、锻压、金工、装
单层厂房 —— 配等车间，一般因设有大型机器或设备，产品较重且轮
门架式柱间支撑
柱间支撑布置
布置位置：在伸缩缝的中 间段
优点：纵向水平荷载作用 下传力路线较短；厂房两 端的温度伸缩变形较小； 厂房纵向构件的伸缩受柱 间支撑的约束较小，所引 起的结构温度应力也较小
柱间支撑与伸缩变形的关系
4.围护结构布置原则
(1)抗风柱
布置位置：山墙上
主要作用：将作用在 山墙上的纵向风荷载 传递给柱和基础
(2)纵向定位轴线
纵向定位轴线-定位柱外边缘或柱 中心线(屋架边缘)、纵墙内缘
重型钢结构厂房结构优化设计案例分享
重型钢结构厂房结构优化设计案例分享文章一：重型钢结构厂房结构优化设计案例分享
1. 引言
重型钢结构厂房是工业领域中常见的建筑类型之一，其结构设计对于保证建筑安全、提高生产效率具有重要意义。本文将分享一个重型钢结构厂房的优化设计案例，通过对结构的细致优化，旨在提高厂房的承载能力和使用效率。
2. 建筑概述
本案例的重型钢结构厂房位于工业园区，占地面积约XXX平方米，建筑高度约XX米。厂房主要用于制造重型机械设备和进行大型件的装配作业。
3. 设计目标与要求
设计目标是优化厂房的结构设计，提高其承载能力，同时满足相关安全要求和节能要求。具体要求包括：
- 厂房的结构设计应满足国家相关标准和规范；
- 厂房的结构设计应考虑到重型机械设备的运行负荷；
- 厂房的结构应具备良好的抗震性能；
- 厂房的结构设计应充分考虑到节能和环保要求。
4. 结构设计方案
本案例采用了以下结构设计方案：
- 主体结构采用钢筋混凝土框架结构，以保证厂房的整体稳定性；
- 框架的梁柱采用大截面钢柱和钢梁，以增强结构的承载能力；
- 连接件选用高强度螺栓连接，保证连接的可靠性和稳定性；
- 墙体设计采用轻型隔墙体，以满足厂房内部空间灵活分割的需求。
5. 结构细化设计
本案例中的重型钢结构厂房还进行了以下细化设计：
- 地基基础设计：根据土壤工程调查结果，采用适当的地基基础形式，以支撑厂房的重量并分散荷载；
- 屋面设计：选用耐候钢板作为屋面材料，以提高耐用性以及减少维护成本；
- 外墙设计：选择玻璃幕墙和彩钢板作为外墙装饰材料，既满足了建筑外观的要求，又提供了良好的隔热效果。
厂房结构设计理念
厂房结构设计理念
厂房结构设计应该遵循以下理念：
1. 安全性：厂房结构的设计应以安全性为首要考虑因素。包括结构强度和稳定性的计算、地震和风荷载的考虑、以及使用合适、高质量的建筑材料等。
2. 经济性：在保证安全的前提下，尽可能降低建筑成本。采用合理的结构形式和设计方案，避免不必要的构件和材料浪费，提高施工效率，降低维护和运营成本。
3. 灵活性：考虑到未来可能存在的厂房功能调整或扩展的需求，结构设计应具备一定的灵活性。采用模块化的构件设计，使得厂房能够快速拆卸、改建和扩展，以适应不同的生产需求。
4. 可持续性：厂房结构设计应考虑到环境和资源的可持续利用。尽量选用环保的建筑材料，优化能源利用效率，减少对环境的负面影响。同时，设计符合绿色建筑的要求，使得厂房在使用过程中能够节约能源和水资源。
5. 美观性：厂房结构设计不仅仅是功能性的考虑，也应注重美观性。通过采用合适的外立面设计和灯光效果，使得厂房成为城市景观的一部分，提高整个区域的形象和品质。
6. 可维护性：考虑到厂房的维护和保养成本，结构设计应尽量简化维修过程。采用耐久的建筑材料和结构设计，使得厂房能够长期使用而无需频繁维护。
综上所述，厂房结构设计应以安全性、经济性、灵活性、可持续性、美观性和可维护性为理念。只有采用综合考虑以上因素的设计方案，才能够满足不同需求下的厂房建设要求，提高厂房的品质和价值。
结构设计原理—单层厂房-5、6
水平荷载的共同作用，而牛
腿外侧高度过小，导致在加
1 2
载板内侧发生根部受拉破坏。
斜拉破坏
§5 单层厂房柱
（3）几种破坏形态
(e)
传力垫板尺寸过小。
1 2
局部承压破坏
§5 单层厂房柱
2.牛腿截面尺寸
B1— 吊 车 轨 道 中 心 与 吊车端头距离。由吊车产 品目录查得。
一般：Q=5~20t， B1=230mm；
A—牛腿支承面上的局部受压面积。
§5 单层厂房柱
3. 牛腿配筋计算与构造
(a)
(b)
Fv
a Fv
(c)
Fv
fyAs
fyAs
Fh
Z h Z
as
Fc
a
§5 单层厂房柱
≥0.4 a 上柱 Fvk 弯起钢筋
Fhk
/6
/2
as
h0
h1
15d
ຫໍສະໝຸດ Baidu
h
α
a
下柱
c
15d
§5 单层厂房柱
纵筋构造：宜采用HRB335或HRB400（RRB400）
L（厂房跨度）
§5 单层厂房柱
根据使用荷载下不出现斜裂缝或仅出现微裂缝的要求，
要进行斜截面的抗裂性验算以确定牛腿截面尺寸（h）：
Fvk
1
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厂房结构设计原理
第一节地面厂房整体稳定和地基应力计算
水电站厂房结构一般可分为三个组成部分。
1.上部结构
主厂房的上部结构包括各层楼板及其梁柱系统、吊车梁和构架、以及屋顶及围护墙等。其作用主要为承受设备重量、活荷重和风雪荷
载等，并传递给卞部结构。
2.下部结构
厂房的下部结构包括蜗壳、尾水管和尾水墩墙等结构。对于河床式厂房，下部结构中还包括进水口结构。其作用主要为承受水荷载的作用、构成厂房的基础，承受上部结构、发电支承结构，将荷载分布
传给地基和防渗等。
3.发电机支承结构、
发电机支承结构的作用是承受机组设备重以及动力荷载，传给下
部结构。
根据教学大纲的要求，本章主要内容为厂房整体稳定和地基应力计算，发电机支承结构、蜗壳和尾水管结构的结构设计原理。
地面厂房在水平荷载如水压力和土压力等以及扬压力的作用下应
保持整体稳定，厂基面上垂直正应力应满足规范要求。稳定不能保证、地基应力不满足要求时，应采取措施，如设置灌浆帷幕和排水孔降低扬压力，对坝后式厂房可以考虑是否采用厂坝整体连接方式，利用坝体帮助稳定。
厂房整体稳定和地基应力计算的内容一般包括沿地基面的抗滑稳定、抗浮稳定和厂基面垂直正应力计算。河床式厂房本身是童水建筑物，厂房地基内部存在软弱层面时，还应进行深层抗滑稳定计算。
一、计算情况和荷载组合
厂房稳定和地基应力计算要考虑厂房施工、运行和扩大检修期的各种不利情况，主要计算情况如下：
1.正常运行
对河床式厂房来说争正常运行情况中应考虑两种水位组合：
(1)上游正常蓄水位和下游最低水位。这种组合情况厂房承受的水头最大，但扬压力不大。
(2)上游设计洪水位和下游相应水位。这种情况扬压力较大，对稳定不利。
对坝后式厂房和引水式厂房来说，引起稳定问题的水平荷载为下游水压力，正声运行情况中取下游设计洪水位进行组合。厂房上游面作用的荷载有压力管道和下部结构纵缝面上的水压力，后者作用的面积与止水的布置方式有关，水压力的压强则与厂基面扬压力分布图有关，根据具体情况确定。
正常运行情况中厂房内有结构和设备重以及水重。
2.机组检修
河床式厂房机组检修情况计算中，上、下游水位分别一取上游正常蓄水位和下游检修水位，机组设备重及流道内的水重均不考虑。在这种情况下，厂房承受的水头大，而厂房的重量轻，只有结构自重，对稳定不利。
坝后式和引水式厂房机组检修情况计算中，下游取检修水位，其余同上。
3.施工情况
厂房施工一般是先完成一期混凝土浇筑和上部结构，以后顺序逐台安装机组并浇筑二期混凝土，机组安装周期较长，如机组是分期安装的，厂房的施上安装期更长，所以要进行施工情况的稳定计算。在这种计算情况中，二期混凝土和设备重不计，厂房重量最轻，而厂房已经承受水压，对抗滑和抗浮不利。这种计算情况也称为机组未安装情况。
河床式厂房机组未安装情况的上游水位取正常蓄水位或设计洪水位，下游取相应最不利水位。坝后式和引水式厂房下游取设计洪水位。
如厂房位于软基上，地基承载力低，施工期还需考虑本台机组已安装，而吊车满载通过的情况，如厂房尚未承受水压，则厂基面无扬压力作用，流道中也无水重。
4.非常运行情况
河床式厂房非常运行情况时，上游取校核洪水位，下游取相应最
不利水位。坝后式和引水式厂房下游取校核洪水位。
5.地震情况
河床式厂房地震情况时，上游取正常蓄水位，下游取最低尾水位。坝后式厂房和引水式厂房下游取满载运行尾水位。
以上所述各种情况中，正常运行情况的荷载组合为基本组合，其他为特殊组合。厂房基础设有排水孔时，特殊组合中还要考虑排水失效的情况。以上所述各种情况中，其他应考虑的荷载与混凝土重力坝稳定计算中相同。
厂房整体稳定和地基应力计算应对中间机组段。边机组段和装配场段分别进行。边机组段和装配场段，除了有上下游水压力作用外，还可能受侧向水压力的作用，或者还有侧向土压力存在，所以必须核算双向水压力作用下的整体稳定性和地基应力。
二、扬压力的确定
作用于厂房基础的扬压力，按全部计算面积考虑。
河床式厂房的扬压力计算图形，按（SDJ21-78,试行）《混凝土重力坝设计规范》补充规定来用。
引水式厂房的扬压力计算图形，基础无排水设施时厂房上下游水位相同，扬压力图形按浮托力确定，有排水设施时，可参照《混凝土重力坝设计规范》补充规定确定。
坝后式厂房的扬压力计算图形，应根据厂坝的连接方式和排水设施情况，与坝体共同考虑。
山区河流，洪枯水位变幅大，洪水位具有暴涨暴落的特点，在水
位上升和下降的过程中，厂房地基内产生非恒定渗流，厂基面上各处扬压力最大值出现的时间滞后于厂房下游洪水位，峰值也减小。如前所述，坝后式和引水式水电站厂房的整体稳定性和地基应力在厂房下游洪水位时最为不利，因而，如洪峰历时短，厂基扬压力计算图形可考虑非恒定渗流的时间效应，通过非恒定渗流计算酌予减小。
三、计算方法和要求
1.抗滑稳定计算
厂房抗滑稳定性可按抗剪断强度公式或抗剪强度公式计算
(1)抗剪断强度计算公式
式中—按抗剪断强度计算的抗滑稳定安全系数；
、—滑动面的抗剪断摩擦系数及抗剪断粘结力；
A—基础面受压部分的计算面积；
—全部荷载对滑动面的法向分值（含扬压力）；
—全部荷载对滑动面的切向分值（含扬压力）。
(2）抗剪强度计算公式
式中K—按抗剪强度计算的抗滑稳定安全系数；
f—滑动面的抗剪摩擦系数。
(3)整体抗滑稳定安全系数。根据(SD335-89，试行）《水电站厂
房设计规范》，厂房整体抗滑稳定的安全系数不分等级按表18-1选用。
2.抗浮稳定性计算
厂房抗浮稳定性可按式(18-3)计算
式中—抗浮稳定安全系数；
—计算段的全部重量；
U—计算段扬压力总和。
根据《水电站厂房设计规范》，抗浮稳定安全系数Kf在任何计算情况下不得小1.1。
3.地基应力计算
(1)计算方法。厂基面上的垂直正应力可按下式计算
式中σ—厂基面垂直正应力；