工业设计与结构设计模板(10篇)

导言：作为写作爱好者，不可错过为您精心挑选的10篇工业设计与结构设计，它们将为您的写作提供全新的视角，我们衷心期待您的阅读，并希望这些内容能为您提供灵感和参考。

篇1

中图分类号：F287文献标识码： A

引言

农业是我国国民经济的基础，因为它提供给人们的基本生存保障，但在整个国民经济中光靠农业是远远不够的，其它产业部门，如工业、交通、商业等都必须大力发展，尤其是工业，它是国民经济的主导产业。作为发展中国家，工业中还存在如总体水平低，现代化程度差，科学技术上明显滞后，工业生产效率也较低等许多问题。因此，工业经济的转型势在必行，配合着工业方面的转型，钢结构在工业领域的应用也将进入到一个新的阶段，在这个阶段中面临着一定的考验，但更多的是机遇。对于工业来讲，钢结构的应用范围相当广泛，历史也相当悠久，其体系也较为成熟和固定。工业中体量大小不同且差异很大的建筑物很多，需要满足的功能要求也多种多样，各方面的限制因素等都导致结构样式要比较灵活，因此钢结构的应用必将占据很大的部分，辅助材料的性能发展，如防火材料、防腐蚀材料及保温材料等，也使钢结构能满足越来越高的使用上的要求。随着时间的不断推移，工业与钢结构之间形成了一种相互促进、互利互惠的关系，这种关系也决定了两者紧密的联系。

一、工业钢结构设计的内容

工业设计目前看起来在软件的应用深度上落后于民用设计，但是工业设计的内容对于一名设计人员来说反而是更有挑战性的。工业设计对于设计人员的要求更加全面，要求对不同的结构形式都要比较熟悉，对各种结构体系都要有一定理解，基本的结构概念要很清晰。正是因为设计要求及设计内容上比较复杂，因此对设计人的结构基本知识及对实际问题的分析能力要求很高，一旦在分析当中出现不合理或者有所遗漏的状况，结构的安全性将会受到直接的影响。对于其中的钢结构设计而言，不同于混凝土结构。在方案设计阶段，钢结构可以选择的结构形式更多，不过需要考虑的因素也更复杂：经济因素、设计周期及施工周期、材料采购及运输等。钢结构一般受力更为明确，也更直接；在静定结构体系中，结构体系的完整性和结构构件的重要性都比一般的混凝土结构更高，在设计过程中，除了结构主体计算之外需要考虑更多的因素，节点设计、加工、安装、运输、防火防腐蚀等都要根据具体的情况选择不同的方式。工业钢结构大的结构形式一般包括：框架、排架、网架、刚架等，还包括诸如烟囱等特种结构，以及桁架等较大跨度结构等。工业改造项目经常也是以钢结构为主，需要根据具体的形式选择不同的结构体系或者构件，在结构设计时，对于墙面板、屋面板及平面钢板作用对结构的影响是不可忽略的，需要我们根据不同的条件及要求予以考虑，对于这方面的认识随着各种概念的不断成熟，将会在实际中有更多的应用。除了对钢结构体系要很熟悉之外，钢结构对于单个构件的设计计算也很重要。在构件的计算中也需要考虑很多的因素：构件的强度计算、稳定性计算、变形计算等。在有需要的时候还要进行疲劳计算，塑性设计，动力计算等，在这个过程中有很多需要根据实际情况进行假设或者调整的地方，比如平面内外的支撑长度，刚接铰接和实际能达到的效果的判断等，最后的节点设计需要考虑从最开始的计算条件、制作安装等全过程的状态，也是使结构实际与计算相符合的关键。

二、工业钢结构施工要点

在制作过程中，应保证钢材的抗拉强度、屈服强度、截面收缩率、伸长率和磷、硫等有害元素的极限含量，对焊接结构还应保证碳的极限含量；要严格控制钢材切割质量，切割前应清除切割区内油污、铁锈，切割后断口处不得有裂纹和大于1.0mm的缺棱，并应清除边缘熔瘤、飞溅物和毛刺等；检查构件外观，要求正面无明显凹面和损伤；顶紧面贴紧不少于75，且边缘最大间隙不超过0.8mm；允许偏差项目应符合（GB50205-2001）钢结构工程施工质量及验收规范。

（一）钢结构的焊接

焊接工程是钢结构制作工程中最重要的环节，焊接工程质量控制必须得到高度重视。结构的承载力直接受到钢结构焊接连接强度的影响，结构性能，如承载力、稳定性、疲劳性能、脆性等，受其质量好坏的影响，焊接连接的强度取决于焊接材料强度及其与母材的匹配、焊缝质量和缺陷、焊接工艺及其检查和控制，焊接对母材热影响区强度的影响等；焊条型号在注意焊条的药皮类型时必须与母材匹配。焊条的使用要符合《低合金钢焊条》（GB/T5118-1995）和《碳钢焊条》（GB/T5117-1995）规范。在使用前必须按质量证明书规定对焊剂、焊条和粉芯、焊丝进行烘熔；要提高焊工的专业素质和专业技能，必须经过考试合格，要求持证上岗；加强对焊缝表面裂纹、夹渣、弧坑、焊瘤、飞溅物和针状气孔等缺陷的改进和控制。气孔、咬边必须符合施工规范规定，按焊缝的设计级别对其进行严格检查；要保证焊波的均匀，就要对焊缝的外观进行质量检查，必须对明显处的飞溅物和焊渣清除彻底；按照《钢结构焊缝外形尺寸》（JB7949-1999）要求对焊缝尺寸进行控制，如果发现不合格的焊缝，需要定出修改工艺后再处理，要求同一部位的焊缝返修次数不允许超过2次以上。

（二）钢结构的安装

在钢结构安装时，吊点位置和起吊方法必须符合设计要求。吊点位置选择不当会造成构件局部较大的压力，从而可能导致影响局部失稳；临时支撑体系应符合施工组织设计的要求。由于其整体结构刚度较弱或并未形成一个设计要求的受力整体，因而需要设置一些临时支撑体系来维持构件或结构的整体稳定。若临时支撑体系不完善，不仅会使部分的构件丧失稳定性，还有可对整个结构造成倾覆或倒塌的严重后果；运输时要加强对较长构件的中间或构件单元的两端设置横隔，保证几何形状截面的稳定性否则极易丧失局部稳定性；必须矫正由于运输、吊装和堆放等造成的变形问题；要明确垫铁规格、位置，保持与基础接触面和柱底面平稳紧贴，保持点焊牢固；结构外观表面干净，结构大面无油污、焊疤和泥砂；要控制顶紧面紧贴高于70，边缘最大间隙低于0.8mm。与此同时，还应该加大对钢结构油漆质量控制，钢结构虽然环保但是其抗腐蚀性能力较差，腐蚀会减少钢结构杆件净截面面积，降低结构的可靠度和承载力，腐蚀形成的“锈坑”对钢结构的脆性破坏有很大的影响。尤其是抗冷脆性能下降。油漆、固化剂和稀释剂种类及质量必须符合设计要求。涂漆时钢材基层表面严禁有锈劈，并无焊渣、焊疤、尘灰、油污和水等杂质。无误涂、脱皮、漏漆、反锈。涂刷均匀，色泽一致，分色线清楚整齐，无皱皮和流坠。干膜厚度符合《钢结构高强螺栓连接的设计、施工及验收规程》（JGJ82-2011）规范要求和设计要求，在安装过程中加大对钢结构的质量控制是很有必要的。

（三）高强螺栓连接

高强螺栓连接强度也是影响结构承载力的重要因素，其主要影响因素为：螺栓及其附件材料的质量以及热处理效果，加强控制螺栓连接施工技术工艺，特别是对高强螺栓摩擦面的处理和预应力控制，螺栓孔引起被连接构件截面的削弱和应力集中；高强度螺栓的规格、形式和技术条件必须符合钢结构高强螺栓连接的能明确出《钢结构高强螺栓连接的设计、施工及验收规程》（JGJ82-2011）规范要求和设计要求。高强螺栓必须经试验确定扭矩系数或复检螺栓预拉力，合格后方准使用；连接面的摩擦系数必须符合设计要求。严禁表面有氧化铁皮、焊疤、毛刺、油污和油漆；高强螺栓必须分两次拧紧，初拧、终拧质量必须符合钢结构用高强螺栓的《钢结构高强螺栓连接的设计、施工及验收规程》（JGJ82-2011）规范要求；加强外观的控制，确保正面的螺栓穿入方向一致，外露长度不少于两扣。

（四）钢结构体系的设计

设计钢结构体系时，由于随机的变化会影响到最终的数值。通常随机影响到的处理问题主要是结构参数与随机荷载输入等范围。但是，在实际的工作过程当中，由于具体的结构参数的变化，会直接导致数值的巨大差异。因而，必须把随机参数方面的结构极值失稳与干扰型屈曲和跳跃型失稳三个方面的问题作为研究的重点。

结束语

钢结构要面临不断开发的新产品的竞争和挑战，这就需要经过自身不断的改革创新，使自身更具竞争力。目前，钢结构的设计取得了一定的成绩但是还有很多的问题存在，想要更好地发展，我们还要不断的对其进行开发研究，具体问题具体分析。在不断解决问题的同时满足市场的需求，凭先进的科学技术说话，我相信在不久的将来我们的钢结构设计一定会取得更大的成绩。

参考文献：

[1]王美言.浅谈工业钢结构设计[J].价值工程,2014,05:76-77.

篇2

钢混凝土组合结构是由钢梁和混凝土板通过栓钉组合起来的新型结构形式，是当前工业厂房建设所采取的主要结构形式之一。根据以往工作经验，钢筋混凝土结构在使用的过程中容易受到环境等方面影响而出现钢筋锈涨开裂而导致的耐久性下降，影响厂房的使用寿命，造成安全事故，因此优化钢与混凝土组合结构设计是提高厂房质量，提高其使用寿命的重要举措。本文以某工业厂房建设为例，该工业厂房属于水泥选粉机车间，车间框架结构上装有多个电机，厂房噪音比较大，因此需要对钢与混凝土组合结构进行优化设计，以此保证厂房的整体质量。

1某厂房使用钢与混凝土组合结构的优势

钢与混凝土组合结构是当前我国建筑结构设计所采取的主要技术之一，由于该厂房框架上需要安装多个电机，而且车间机械噪音比较大，形成的震动会对厂房的整体质量产生影响，根据以往的案例，此种作业模式对厂房的使用寿命会形成严重的影响，因此该厂房使用钢与混凝土组合结构具有以下优势:(1)起到很好的抗震效果，钢与混凝土结构具有很好的延伸性和吸收性，在外界震动负荷力的作用下，通过钢与混凝土组合的性能可以缓解震动队厂房的影响，从而起到良好的抗震效果，更为重要的是通过此种结构设计能够提高厂房的稳定性;(2)耐火性。工业厂房设计必须要考虑火灾因素，由于钢与混凝土结构中的混凝土具有较高的热容量，因此一旦出现火灾混凝土就能吸收这些热量，从而降低因为火灾而对厂房构成的影响;经济性强。经济性一方面体现在使用寿命上，另一方面体现在成本费用上。由于钢与混凝土结构设计一定程度上减少了钢筋的使用量，但是其整体质量却没有降低，反而增强了，因此准确的使用钢与混凝土组合结构可以有效地为工业企业减少费用支出，延长了厂房的使用寿命。

2某厂房钢与混凝土组合结构设计

该厂房钢与混凝土组合结构主要包括:(1)横向框架。横向框架是整体厂房的主要承重结构体系，其需要承受各种外界负荷力的作用，保证厂房的整体结构稳定性，一般由柱、和屋架以及屋盖横梁等构成;(2)屋盖结构，屋盖结构主要是承担屋盖所带来的负载，例如横梁、托架等等;(3)支撑体系。支撑体系也是厂房的主要组成部分，其主要是防止厂房出现倾斜、垮塌等现象。因此该厂房的设计:

①荷载计算设计。由于该厂房的车间顶盖采取的是钢网架结构，安装通风的天窗，因此需要对荷载进行计算，以此确定具体的施工方案。荷载系数取用荷载风压的1.0，基本的风压为0.62kN/m2。荷载计算:屋顶盖部分:静载有彩钢和网架，是1.40kN/m2，活载为0.9kN/m2;吊车:最上层的吊车荷载主要对作用于柱上，其荷载为Rmax=4289kN，Rmin=2699kN，水平刹车力在97.9kN。第二层吊车的荷载为Rmax=1360kN，Rmin=965kN，水平刹车力在29.5kN。最低下层吊车荷载为Rmax=989.5kN，Rmin=356.7kN，水平刹车力在12.9kN;风荷载:基本的风压主要作用于柱的顶部，对其柱顶的荷载力为375kN，基本风压在0.62kN/m2，风荷载在两边的柱底压力为17.2kN/m和9.98kN/m;

②设缝问题设计。按照相关规定规范，钢筋混凝土现浇框架结构伸缩缝的最大间接为55m，钢筋混凝土剪力墙结构伸缩缝的最大间距为45m，根据工程的实际情况考虑，本设计方案选择不设缝的施工方案，但是由于混凝土存在收缩问题，因此在具体的结构设计时可以从厂房建筑的中部框架部位从基础顶面至屋面设置10m宽的后浇带。同时为了保证质量，还需要在钢框架子结构和混凝土墙体之间进行连接构造，具体可以通过连梁采用刚性连接或铰接。具体的施工策略为:调整结构施工顺序，先浇筑混凝土简体，然后安装钢框架;用刚性连接的钢框架梁柱节点;调整钢管柱的长度等方式进行;

③截面形式及计算。钢管混凝土组合柱结构的截面形式有3种，一种是圆钢管混凝土结构，一种是矩形钢管混凝土姐欧股，还有一种是多边形钢管混凝土结构。在厂房建设中使用最广泛的就是矩形和圆形钢管混凝土组合柱。圆形钢管混凝土组合柱的强度和抗压性是最符合厂房建设的，所以在该厂房车间建设中使用的就是圆形钢管混凝土组合柱。在对厂房的排架进行计算时，采用的设计福软件是中国建筑学院编制的钢结构STS软件，这种软件在计算钢管混凝土组合柱的截面时是根据CECS28B90计算的;

④柱脚设计。柱脚的钢管应该使用封板进行封闭，这样能够减少柱和接面的压力。从本案例中来看，封板和柱脚相连接的地方有劲肋，这是为了更好地提高柱脚的受力。而且，厂房中钢材混凝土组合柱的柱脚有两个杯口插入，在杯口处灌入混凝土，这样有利于提高整个柱的受力荷载;

⑤钢与混凝土组合结构的防火设计。常用的防火措施种类比较多，一般就是将构件利用保护材料进行包裹，以此延续构建的升温速度，为灭火提供时间。基于本工厂的工作环境，本次的设计具体选择的是膨胀型防火涂料保护法，此种方法能够消除传统发生火灾时产生的有毒气体的弊端。具体的设计是选择由有机树脂、发泡剂以及碳化剂等构成的厚度在5mm左右的涂料，一旦发生火灾时，该涂料就会膨胀，形成比原来还要厚几十倍的多孔碳质层，阻挡外部对内包构件的传热，便构件的耐火极限可达(O．5～1.5)小时;

⑥剪力墙子结构体系延性设计。在钢框架一混凝土剪力墙混合结掏体系中，由剪力墙和剪力墙组成的筒体承担了85%以上的水平剪力，应保证混凝土墙体具有足够的延性，因此在连接处设置型钢柱，既能有效防止裂缝的出现或展开，又能方便钢结构的安装，减少钢柱与混凝土墙体之间的竖向变形差异产生的不利影响。设计时应考虑框架具有一定的抗剪承载能力，其值不宜小于带框墙总剪力的20%。同时剪力墙轴压比应根据结构的抗震设防等级确定。该厂房设计剪力墙轴压比控制值按规范要求应小于0.6，以保证其延性。

3工业厂房钢与混凝土组合结构设计的保障

实现对工业厂房与混凝土组织结构设计的优化必须要做好以下工作:一是要把握基本的钢与混凝土组合设计原则，通过设计保证厂房使用寿命，强化对厂房的质量控制以及达到最优化的经济目标，也就是在设计的过程中要综合考虑建筑项目的全寿命期的成本和效益问题。只有把握上述的基本原则才能保证设计的方案具有价值;二是提高工业设计人员的综合素质，提高他们的设计理念更新。钢与混凝土结构设计是新型的设计方案，也是当前工业设计较为常见的一种技术，因此需要设计人员要把握设计的关键问题，强化质量管理意识和安全意识;三是加强施工管理。保证施工工序严格按照设计的要求进行，以此保证工业厂房的质量。通过对该厂房钢与混凝土结构的性能检测，通过设计提高了结构刚度，达到了良好的抗震效果，优化了建筑布局和空间的使用，更为重要是将降低了造价，提高了工厂的经济效益，提升了工厂厂房的使用寿命。

参考文献

篇3

一、结构体系

一般单层钢结构厂房采用框架支撑体系，即横向设计成刚接框架，纵向设计成柱间支撑体系，这种体系经济节约，但柱间支撑可能会影响使用功能。这种形式特别适用于纵向较长，横向较短的单层工业厂房。

1、截面设计

钢结构厂房与钢筋混凝土房屋一样，同样应遵守强柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱构件的抗震设计基本原则。

1.1 强柱弱粱。指在粱柱连接节点处柱端实际受弯承载力要大于梁端实际受弯承载力。一般采用增大柱端弯矩的做法。也就是使框架结构塑性铰出现在梁端的设计要求，用以提高结构的变形能力，防止在强烈地震作用下倒塌。“强柱弱梁”不仅是手段，也是目的，其手段表现在人们认为对柱的设计弯矩放大，对梁不放大。其目的表现在调整后，柱的抗弯能力比之前强了，而梁不变。即柱的能力提高程度比梁大。这样梁柱一起受力时，梁端可以先于柱屈服。

1.2 强剪弱弯。指避免构件（梁、柱、墙）剪力较大的部位在梁端达到塑性变形能力极限之前发生非延性破坏，即控制脆性破坏形式的发生。也就是说结构（框架梁、柱）的抗剪承载力要大于抗弯承载力，目的是控制构件发生弯曲破坏，而不是剪切破坏，避免脆性破坏，充分发挥塑性铰的能力。

1.3 强节点若构件。以下为在设计中加强节点的措施：（1）构造保证。①增加连接强度，如增加焊缝厚度和螺栓大小。②梁端加腋或加隅撑。③加厚梁柱节点域的腹板厚度或增设水平和斜向加劲肋。（2）计算保证。①按抗震弹性设计：计算中考虑抗震承载力调整系数为0.85，初步确定焊缝尺寸或螺栓数量、间距、直径。②按以上确定的焊缝尺寸或螺栓数量、间距、直径验算连接的抗震极限受弯、受拉和拼接承载力是否大于其构件的屈服承载力，并留有一定的裕量。

2、支撑体系

屋面支撑和柱间支撑是保证单层工业厂房结构稳定的重要构件，尤其是柱间支撑，在地震中常出现支撑斜杆的扭曲，随之引起支撑与钢柱连接节点的破坏，而交叉式支撑中部的连接处则出现节点板扭曲变形。当支撑与柱的连接节点为焊接时，其破坏特征多呈现为焊缝断裂或节点板撕裂，或者将连接处钢柱腹板拉裂；当支撑与柱子连接节点为螺栓连接时，多呈现为：螺栓孔处的节点板断裂，支撑杆端的连接孔处断裂、连接螺栓剪断、支撑螺栓连接端部板开裂、支撑节点板与柱剪断等破坏。据统计，螺栓连接的支撑破坏高于焊接连接。故在抗震设计时，支撑连接宜优先选用焊接连接，在实际工程中也有螺栓连接和焊接连接同时使用的情况。柱间支撑的设置和构造，应符合下列要求：（1）一般情况下，应在厂房单元中部设置上下柱间支撑，且下柱支撑应与上柱支撑配套设置；（2）有起重机或8度和9度时，宜在厂房单元两端增设上柱支撑；（3）厂房单元较长或8度III、Ⅳ类场地和9度时，可在厂房单元中部1/3区段内设置两道柱间支撑。（4）下柱支撑的下节点位置和构造措施，应保证将地震作用直接传给基础；当6度和7度（0.109）不能直接传给基础时，应计及支撑对柱和基础的不利影响采取加强措施。（5）交叉支撑在交叉点应设置节点板，其厚度不应小于lOmm，斜杆与交叉节点板应焊接，与端节点板宜焊接。

3、围护结构

维护结构的破坏多由于拉结不足或者高宽比比较大造成破坏，在以后的设计中应加强柱与墙的拉结，调整高宽比，局部可采用框架、轻质围护墙等措施减少震害。

二、构件连接

1、节点脆性破坏原理

众多学者的研究表明，节点的脆性破坏原因主要是由焊缝的质量和较高的二向应力引起。节点脆性破坏的典型模式为：脆性裂纹自梁下翼缘与柱翼缘相交焊缝处，通过不同途径扩展，导致多种多样的断裂模式。相关学者一共总结了8种裂纹形式，其中有7类裂纹起源于梁下翼缘和柱翼缘的交叉区域，这充分说明了节点的梁底部翼缘焊接区是发生脆性破坏的主要区域，具体的破坏原因可以总结为以下几点：首先是结构在焊接过程中的问题。在焊接过程中容易产生各种影响因素，包括焊缝金属的冲击韧性低和焊缝存在的缺陷，这些都是应力集中可能产生的结果。在地震力作用下，梁柱的节点外应力值较大且状态复杂，焊接部位的钢材往往处于二向应力状态，从而使节点焊缝截面成为结构的薄弱环节。而钢材的韧性，仅在较细的杆件处于单轴应力状态下才得以充分发挥，当其处于三向应力状态下，就很难充分发挥材料的优势性能，从而就会在没有明显屈服现象的情况下发生脆性破坏。其次，在坡口焊缝处的衬板和引弧板造成的“人工”裂缝的存在，也会使裂缝尖端的应力极度系数超过临界值，从而引发不稳定断裂。再次，梁柱连接处的钢材因受到约束不能转动，尤其是当柱翼缘板材较厚时，这种约束使梁柱节点处钢材不能屈服，从而加剧了该处焊缝的局部高应力，也增大了再焊缝缺陷中引发裂缝的几率。另外还有柱节点板域过大的剪切屈服变形，组合楼板产生的负面影响等其他多种因素。

2、梁柱节点的设计原则

钢框架梁柱连接节点的基本设计原则就是节点必须能够完全传递被连接板件的弯矩和剪力，充分发挥钢材的塑性性能，保证钢框架梁柱节点在地震作用下少发生甚至不发生脆性破坏。据此提出的节点设计方法，概括起来为如下几点：①将塑性铰的位置外移；②对梁翼缘焊缝衬板缺口效应进行处理；③改进形切角构造；④选用有较高冲击韧性的焊缝；⑤将梁腹板与柱子焊接。

在抗震设计中，直接的满焊焊接可能无法满足要求，要通过抗震措施来加强。目前，主要采用将塑性铰自梁端外移来避免强震下梁柱连接外焊缝破坏的做法，其常用的方法有以下几种：①加强梁端截面；②局部削弱梁截面；③狗骨式与梁端加强式相结合的做法。这几种方法的目的都是相对地加大梁端的局部截面，减小该处的局部应力，确保结构发生延性破坏。但在节点局部加强时应十分注意，不要因此而出现弱柱的情况，否则违背强柱弱梁的设计原则。

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中图分类号： TU391文献标识码： A

由于在我国应用钢结构工业厂房的时间相对比较短，相应的具体施工技巧与设计只是处于探索阶段。虽然钢结构工业厂房拥有的优点比较多，可是其属于一种材料还是存在着比较多的缺点，比如易锈蚀、防火性能差等，这些因素必须在施工与设计过程考虑。本文则将其划分为两大部分进行讨论。

一、归纳钢结构工业厂房的优越性

钢结构工业厂房的主要优点在摘要部分有所涉及，具体来看，从施工速度上，能够工业化批量生产钢结构构件，安装快捷，施工简单，可以大幅度缩短施工周期；从其自重上，可以减少大约三成的建筑物结构质量，尤其是地震设防烈度比较高与地基承载力低的地方，与钢筋混凝土结构体系相比有着更好的综合经济；从环保方面上，钢结构体系这是环保型绿色建筑体系，从其自身上钢材这个材料拥有高效能与高强度，因此具备特别高的再循环价值，这样就导致并不需要借助制模施工。

二、钢结构工业厂房设计图纸的重要性

不管工程是属于什么性质，图纸则是属于工程设计的依据。在设计钢结构工业厂房的过程当中，必须要组织施工单位的相关专业技术人员会审图纸，将施工图纸当中的“错、漏、缺、碰”等检查出来，力求在施工之前解决这些问题，将因为图纸问题影响工程进度与质量的情况最大限度的减少。钢结构工程在施工组织设计的编制过程中必须针对制作阶段与安装阶段，在这其中的制作工艺从其内容上来看还应该将制作阶段各个分项、工序的技术要求、质量标准包含其中，加上各项具体的为了保证产品质量所制订的措施。

三、钢结构工业厂房支撑系统设计原则

为了对钢结构厂房的空间工作作出做出有效保证，导致钢结构厂房的整体刚度有效提升，将纵向水平力传递与承受，从而对过大杆件变形有效防止，避免压杆失稳，从而可以对结构的整体稳定性进行保证，必须按照厂房架构的形式，设置车间吊车、厂房的高度、跨度、振动设备、温度区段的长度等这些情况对可靠的支撑系统进行布置。在厂房的所有温度区段还应该设置稳定的柱间支撑系统，将其和屋盖横向水平支撑的布置做到相协调。下柱支撑的位置是决定厂房纵向结构变形方向的重要因素，并影响温度应力的大小，最大限度的在温度区段的中部设置下柱支撑，从而让吊车梁等纵向构件可以按照变化的温度实施相对比较自由的往区段两端伸缩。如果温度区段有着并不大的长度，那么往往在温度区段的中部设置一道下段柱支撑，可是温度区段其长度比一百五十米大的时候，那么为了对厂房的纵向刚度保证，则应该将两道下段柱支撑设置在温度区段内，相应其位置也应该最大新都在温度区段中间三分之一的范围内进行布置，而为了对过大的温度应力避免，这就必须在两道支撑的中心距离规定在七十二米以内。

四、针对钢结构工业厂房抗震性设计的重点

在设计钢结构工业厂房的抗震要求当中必须注意：从整体布置方面必须要求厂房结构的质量与刚度做到均匀分布，从而做到厂房有着均匀的受力，协调变形，最大限度对受到不均匀结构刚度对抗震造成的不利影响避免，厂房的横向结构比较适宜采用钢架或者是使用屋架与柱有一定固结的框架，从而做到对钢结构的受力性能充分利用还可以减少横向结构变形。除此之外，从一般情况来看，钢结构厂房的破坏并不是由于杆件强度不足而往往是因为杆件失稳造成，因此合理布置支撑系统，从而对厂房整体稳定性的结构保证，这一要求对于钢结构厂房显得特别重要。另外，基于地震的作用下，往往会存在着低周疲劳作用，在设计的过程当中还应该高度注意其对厂房的影响。在设计机构连接点的过程当中，还应该对节点的破坏不先于结构构件的全截面屈服保证，还应该让结构构件可以进入塑性工作，这样就可以将地震能力充分吸收，将其抗震能力发挥。

五、设计钢结构工业厂房耐热能力的重要性

在之前篇幅当中已经提到钢结构工业厂房有着比较差的防火能力，如果钢材受热达到一百摄氏度以上的时候，伴随着升高的温度，相应钢材的抗拉强度也会降低，从而将其塑性增大；而当温度达到二百五十摄氏度左右之后，则会略有提高钢材的抗拉强度，而却降低塑性，则会呈现蓝脆的现象；如果出现温度比二百五十摄氏度以上，钢材就会呈现徐变的现象；钢材的温度达到五百摄氏度以上，那么强度则会降低，从而塌落钢结构。有鉴于此，如果钢结构其表面温度是处于一百五十摄氏度以上，那么则会实施防火及隔热设计。针对钢结构工业厂房的施工过程当中，往往会存在着特别繁冗的问题，在这里也仅仅是分析研究其中比较突出的几个问题。

六、埋设施工过程当中地脚螺栓的问题

由于钢结构工业厂房建筑稳定性的根本所在就是看是否拥有坚固的地脚螺栓，地脚螺栓的精度直接关系钢结构定位，埋设地脚螺栓还应该对其精度进行严格保证，具体的埋设地脚螺栓其精度为：标高±5.0mm，轴线位移±2.0mm。安装柱地脚螺栓之前，那么还应该把平面控制网的所有轴线投测到柱基础面之上，全部实施闭合，这样就可以对螺栓的安装精度进行保证，随后按照轴线放出柱子外边线，等待安装钢柱地脚螺栓的承台架子搭设好之后，在钢管架子抄测所需标高。

七、归纳吊装钢结构的注意事项

具体来看，吊装钢结构的过程当中主要应该注意以下事项：必须弹出柱脚的地板十字线，弹出地脚螺栓的中心线，清理干净柱脚剪力孔，等到钢柱就位之后，将标高进行调整，紧固螺母。将某一个区域范围内的钢柱吊装完毕之后，吊装连系杆，从而可以对钢柱的整体稳定性进行保证，这样就导致吊装钢梁的时候钢柱并不容易变形。将钢梁进行吊装，两对钢梁空中对接，初拧高强螺栓，使用四道缆风绳拉紧第一根钢梁，有效预防钢梁倾斜向一边。

八、解析吊车梁系统的安装难点

针对钢结构工业厂房进行施工的时候，安装吊车梁就必须严格根据规范从柱间支撑跨，柱间支撑安装连接之后已经对一个相对比较稳定的空间刚度单元形成，在此处安装其主要具备两个优点，一个就是对安全保证，另外一个则是对吊车梁按扎U谷不会影响柱子的垂直度保证。而且在安装的过程当中，针对端部截面误差比较大的吊车梁底部还应该配调整垫块，相应的这个垫块在调整吊车梁系统之后还应该对其实施焊接固定。根据事先测放的定位线精确对中。连接制动系统还必须固定调整吊车梁之后正式对接。借助高强螺栓连接吊车梁和制动板，为做到对连续施焊对高强螺栓连接有效预防，并且实施初拧。

参考文献

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中图分类号：TU2文献标识码： A

轻型钢结构指的是由钢材所构成的结构，即由冷弯薄壁型钢结构、焊接或者高频焊接轻钢结构、热轧轻钢结构、轻型钢管结构以及板壁较薄的焊接组合梁焊接组合柱而构成的结构。在工业建筑中应用这一结构，能够起到良好的效果。本文就在分析该结构特点的基础上，对其具体的设计方法进行分析论述。

一 轻型钢结构的特点分析

随着技术的发展，轻型钢结构在工业建筑设计中得到了广泛的应用，其具有轻便、精巧且成型方便的优势，正是具有这些特点，才能够使该结构得到广阔的发展空间。下面本文就对其特点进行分析。

首先，轻型钢结构具有轻巧的特点。一般来讲，轻型钢结构的截面较小，并且自重较轻，承重结构截面能够根据受力的情况进行精确的设计，这样一来会比普通的钢结构使用的槽钢和工字钢截面的受力更为科学且合理。根据资料统计可知，轻型钢结构主体结构的含钢量基本上在25到80千克之间，彩色压型钢板的重量仅仅为10千克，因此说，轻型钢结构的自重只有普通钢结构的30%到50%左右，十分轻巧。

其次，轻型钢结构的主体结构具有稳定性和可靠性。和其他建筑材料相比较而言，钢材料的容重和屈服点比重最小，并且其具有较好的延展性，材质均匀，能够达到很好的抗震和抗压效果，这样就会进一步提升建筑结构的稳定性和可靠性。通常轻型钢结构的主要承重构件为钢结构，采用的钢材塑性、强度以及韧性都很好，能够承受住较大的动力荷载。

最后，轻型钢结构施工周期短。轻型钢结构最大的优势特点就是其所有的构件都能够由工厂制作，现场拼接安装，这样就会比混凝土结构的建筑施工工期缩短一半左右。施工周期短，就能够使建筑提前投入使用，这样能够提前获得投资的效益。

二 工业建筑设计中轻钢结构的设计方法

在工业建筑中应用轻钢结构，能够缩短施工周期，提升建筑物的稳定性能。在工业建筑设计的过程中，需要采取科学的设计方法，以便更好的发挥轻钢结构的优势。下面本文就对具体的设计方法进行分析论述。

首先，从建筑屋面的选材和坡度的选择角度进行分析。通过近几年的发展，轻钢结构的屋面材料有了很多类型，如压型钢板、太空钢板等，但是当前应用的最为广泛的还是金属压型板、夹芯板以及金属压型复合保温板。但是需要注意的是，在设计的过程中，需要针对不同板材的特点进行科学的选择，最大限度的发挥它们的用途。

对于坡度设计的问题，也需要具体问题具体分析。对于一般的工业建筑来讲，其屋面的坡度越大越有利于排水的实现，但是需要把握设计的度，如果坡度过大的话就会增加排水的流速，进而出现溅水的现象。反之，如果说工业建筑屋面的坡度较小，这样排水的速度也会减小，水流的速度也会变慢，这样如果雨量大的话很容易会在屋面形成积水，给压型板带来严重的腐蚀，影响其使用寿命。

由此可见，在对工业建筑的屋面进行设计的过程中，一定要根据地区气候条件科学的选择屋面的坡度，并且要以经济要求和施工要求作为参照的依据，合理确定屋面坡度，既能够有效避免屋面坡度过大而增加施工难度，影响施工质量的问题发生，又需要在设计中最大限度的降低材料的使用，节约设计和施工成本，达到最佳的经济效益。

其次，从金属压型钢板屋面的构造设计角度进行分析。金属压型钢板屋面的设计也是轻钢结构屋面设计中关键的环节，在设计的过程中，需要科学的选择板型、压型金属板，并确定屋面开洞的方式和防水处理的措施。对于大部分轻型钢结构来讲，为了更好的实现采光和通风的效果，需要在屋面上部开凿一定的孔洞或者是进行通风和防水设计，所以说，在金属压型钢板屋面设计的过程中，也需要注重对屋面的开洞、防水以及通风的设计。

需要注意的是，在屋面开洞设计的过程中，对于一些孔直径或者是边长较小的孔洞，能够直接在横梁上面插入一根圆形钢管，或者是其他工艺管对其进行处理，如果在这个过程中出现泛水的现象，则需要在开洞缝的位置涂上足够的硅酮胶进行防水。而一些开孔尺寸较大的孔洞，则通常将泛水裙板和底座设计成一体进行处理，为了降低积水对屋面的影响，可以设计波槽盖板进行防护。

在屋面防水结构的设计中，最需要解决的问题就是搭接缝的问题，需要防止因为搭接缝的存在导致的漏水现象，所以说在设计的过程中需要对搭接的结构设计作为防水结构设计的主要环节进行控制。

再次，从轻型钢结构的夹层设计角度进行分析。对于轻型钢结构夹层设计来讲，其除了需要具备普通夹层的共性外，还需要具备轻型钢结构的特点，所以说在设计的过程中既需要考虑到夹层的共性，还需要考虑到自身的个性特征，这样才能够更好的提升夹层设计的科学性和合理性，并不断的优化和完善设计。

轻型钢结构夹层的主要方式是在原有的旧房主体结构上直接加高，并紧密的依托原来的主体结构，进而达到优化和加固的目的。在实际设计的过程中，需要确定既安全可靠又具有经济价值的方案，并科学的选择夹层的方式。但是由于轻型钢结构夹层结构的侧向刚度较小，因此说在设计的过程中需要设计出足够的纵向和横向支撑，这样才能够确保该结构的固有刚度，进一步保证其稳定性。同时，在设计中还需要充分的考虑到轻型钢结构中夹层结构的地震效应，使板块的刚度能够均匀的分布在结构之中。

最后，对工业建筑中轻型钢结构的墙面设计问题进行分析。对于工业建筑来讲，可以根据墙置的不同将其分为内墙和外墙两种，根据受力特点的不同能够将其分为非自承重式轻型墙体以及自承重式轻型墙体。在工业建筑中，较长应用的墙体材料一般以轻质材料为主，如PC板，涂彩金属压型板等，能够根据建筑物的建设要求和设计标准科学的选择各种墙体材料。

以金属压型板墙面的系统构造设计为例进行分析。该墙面在设计中主要对对压型板具体的长度选取和钢板墙面系统的细部构造设计为中心。在选择金属板的过程中，需要充分的考虑到板块的承载水平力和板块单位面积材料的有效覆盖能力，科学的确定各种数据，最大限度的降低压型板长向搭接情况的出现，并减少材料的浪费。对于其中夹心板墙板构造的设计，需要考虑到夹心板的结构布置和节点的设计防范，科学选择板块的放置方式，并重点对踢脚、墙转角处等节点位置进行设计。

结束语：从目前情况来看，在工业建筑设计中广泛的应用轻型钢结构，不仅能够缩短施工工期，使建筑更快的投入使用以获得最佳的经济效益，还能够提升建筑物的使用性能和稳定性能。本文就在此基础上，结合工作实际，对轻型钢结构的特点进行分析，并指出了该结构在工业建筑设计中的具体应用，希望能够对今后的设计工作起到一定的帮助作用。

参考文献：

[1] 马守芳 工业建筑设计中轻型钢结构的特点与设计方法 建材发展导向：下，2014年第5期

[2] 宋祥 轻型钢结构工业建筑设计研究 山东建筑大学，2012年

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我们知道，工业建筑是指供人民从事各类生产活动的建筑物和构筑物。特点是：建筑物应满足生产工艺的要求；建筑物内部有较大的面积和空间；建筑物的结构、构造复杂，技术要求高。由于工业建筑是以工业生产为导向，它的外形、内部构造与我们熟知的常规形式和固有类型差别很大，处处彰显出功能主义的气息，表现出很强的经济适用性、灵活性和高科技特征。

1.工业建筑结构形式的选择

工业建筑设计中结构的选择是：根据生产工艺要求和材料、施工条件，选择适宜的结构体系。钢筋混凝土结构材料易得，施工方便，耐火耐蚀，适应面广，可以预制，也可现场浇注，为单层和多层厂房所常用。钢结构则多用在大跨度、大空间或振动较大的生产车间，但要采取防火、防腐蚀措施。最好采用工业化体系建筑，以节省投资、缩短工期。

由于按照工业建筑建造后的用途会有不同的生产工艺、生产要求，所以要注意采用不同的材料和施工条件，要综合这些因素选择出一套最适宜的结构体系。目前常用的是钢筋混凝土结构与钢结构，其中：（1）钢筋混凝土结构的建筑材料比较容易获得，施工便利，既能预制也能在现场进行浇注，而且耐火耐蚀，建造出来的建筑适应面较广。目前我国的厂房常用的就是钢筋混凝土结构；（2）钢结构可以采用工业化体系进行建筑，既能节省成本，又能缩短工期，但是要注意防火和防腐蚀方面的设计。目前钢结构在我国多用于大跨度、大空间又或是振动较大的生产车间建造上。

2.工业建筑结构设计的关键

2.1设计基本要求

（1）在对钢结构应力和变形的控制中，有一些要求：①钢梁应力≥强度设计值乘以90%，②钢柱应力≥强度设计值乘以95%，③钢构件变形=变形容许值乘以100%。（2）在钢筋混凝土中，结构配筋要求：①框架梁配筋率在百分之一点二至百分之一点七之间，②框架柱配筋率在百分之零点七至百分之一点一之间，③独立基础配筋率大于等于百分之零点一五，④单桩单柱承台百分之零点一。

总之，结构设计要围绕安全性强、经济合理度高、工程质量高三方面依照国家规程，遵守国家规定来执行。

2.2地基形式的选择

不同的工业建筑形式，设计时需要选取不同的地基形式，通常载荷较大的地方采用桩基、独立基础、条形基础、弹性地基梁等。从生产型厂房的设计角度看，混凝土标号应符合结构耐久性要求（一般采用C25）。地基的配筋应尽量降低配筋率。条基交接部位的钢筋设置要有详细的工程图。条基交叉处的基底面积只能单独使用，不可重复使用，并要合理调整基宽。砌体结构局部墙体作用有较大的集中载荷，应根据具体要求适当加大地基宽度。另外需特别注意的是柱下条形基础，如果基础的翼缘板采用缓坡形式，应注意坡角不可过于陡峭，否则施工工艺性较差。

2.3梁和板件的合理设计

（1）挑梁的自重相对总载荷比较小，做成变截面对减轻自重贡献不大，所以应尽量将挑梁做成等截面形式。在计算挑梁钢筋率时，应预留合适的安全系数。当挑梁载荷大、悬挑大、挠度大时需适当加大底筋。砌体结构挑梁深入墙体的托梁长度应满足构造要求，并计算抗倾翻临界条件。（2）过梁的设计可以按标准图选用，但要在施工图别标明选用方法和具体图号。如果门窗洞口较大或过梁作用有集中力时，应通过具体计算验证过梁的受力强度。在设计时，尽量将过梁与圈梁整体浇注，既便于施工也利于抗震。过梁的钢筋不可配置过小，以充分考虑地震时过梁墙体出现裂缝而无法形成支撑的作用。（3）现浇板配筋多借助软件自动生成，例如常用的PMCAD。这样可以加快速度，减少笔误。在计算配筋时，应考虑塑性变形重分布，将板上筋应力乘以0.8―0.9的折减系数，将板下筋乘以1.1―1.2的放大系数。如果按弹性力学理论计算双向板钢筋应力，结果偏于保守，不必再人为放大。在给砌体结构的板件进行配筋时，要注意支撑在外墙的板负筋不宜过大，否则会对砖墙产生过大的附加弯矩。板配筋尽量采取大直径大间距形式，间距值不小于200毫米，板上板下钢筋宜均匀分布，直径类型不宜过多。在设计时，要注意将现浇挑板阳角配置辐射状附加筋，同时要对现浇挑板阳角的板下配置斜筋。

2.4柱形件的设计要点

在工业建筑结构设计中，轴向受力构件的应用极为广泛。柱截面选用时，为了经济，宜优先选用钢管混凝土柱或型钢格构柱。如角钢、槽钢、工字钢和钢管，也可用型钢或钢板制成组合截面柱。组合截面柱的腹杆体系有缀条式和缀板式两种。考虑到性价比，在工艺允许的情况下可增加纵向系杆，以减小厂房柱的平面外计算长度。支撑杆件的结构通常设计为单拉杆，或者是一镰一压杆件的组合形式。实际中根据受力大小和杆件长度灵活选用。单杆设计目前处于主流地位，也即在前后片杆件之间不设置缀条，这样便于架设中间穿行管道、楼梯和参观走廊。

2.5科学选用设计材料

针对不同建筑强度要求选择不同型号的钢板，如受力构件选择Q235-B，平台板选择Q235-A，吊车梁选择Q345-C等。选择的钢材要通过国家相关质量检测体系认证，确保质量可靠。在一些特殊要求的工程中选用特种钢材，如高炉炉壳选择BB503，转炉平台选择铸铁板等。在钢板型号确定后，按照钢板的型号配置对应的焊条，如受力构件Q235-B选用E4315焊条，受力构件对焊接要求等级为一级，必须有足够的焊接牢固度才能承担起结构受力主体的重任，没有特殊要求的结构可以选择E4301型焊条。相同原则，助焊剂和焊锡丝也应该具体情况分别对应选用。螺栓和螺母也有性能等级之分，同样要求符合相关规定。

混凝土的垫层与基层应分别采用C10和C25型混凝土，结构受力较大的选用C30至C50。此外还有高温耐热性和防水性混凝土供不同条件要求选用。

除了上述材料的选用外还应该注意钢结构的防锈涂装，避免结构生锈，影响建筑的刚度和强度。

2.6预埋件的合理埋设

在施工图中，设计人员要在结施图中明确标明预埋件的大小规格和定位尺寸。某些单位在结施图中漏掉楼梯埋件，需在现场补埋，费时费力。技术交底时，要特别向施工单位阐明埋件要求。埋件要可以承受一定的附加载荷。工业建筑筒体结构库壁的埋件安装要特别注意，否则出现滑膜时会使埋件移位，造成安装困难。

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引言：随着国内工业化道路的发展和工业产业转移，中国已经成为世界上最大的制造国。在中国制造走向世界的道路上，工业化建筑的发展也愈来愈快。由于生产规模的需要，现在建造的工业厂房的面积和跨度较大，排架结构成为了很多工业厂房的首选。因此，对工业厂房的排架结构设计进行研究和探索意义重大。

一、工业厂房的排架结构的设计要点

1、基本体系

厂房的基本承重结构为由横梁（屋面梁或屋架）与横向柱列（柱及基础）组成的横向平面排架，竖向荷载（结构自重、屋面活荷载和吊车竖向荷载）及横向水平荷载（风荷载、吊车横向水平荷载和横向水平地震作用）等都主要是通过横向排架传到基础和地基的。纵向平面排架则是由纵向柱列通过抗风柱、屋盖横向水平支撑、连系梁、吊车梁、柱间支撑等构件形成一个骨架体系，称为纵向排架，其主要作用是保证厂房的纵向刚度和稳定性，并承受纵向风荷载、吊车纵向水平荷载、纵向水平地震作用等。

2、排架柱

柱截面尺寸不仅要满足结构承载力要求，而且要满足刚度要求，保证厂房在正常使用过程中不出现过大的变形，排架柱满足钢筋混凝土构造手册中最小截面尺寸限值，可不做变形验算。柱型选择应根据厂房的具体条件灵活考虑，例如当空分厂房位于抗震设防地区，吊车起重量大，为提高柱的抗撞击能力，柱截面高1000～1800mm，也采用矩形截面较合理。有的厂房为方便布置管道，柱截面高800～1000mm，也采用平腹杆双肢柱。予制工字型柱由于施工、予制、和吊装等原因目前在工程中已很少采用。牛腿、轨顶和柱顶等处的标高确定，依据是甲方单位提供的将采用的吊车的各项准确参数。一般应保证屋架下铉的最下部位距吊车的最高部位的净空尺寸不小于200毫米。

3、抗风柱

抗风柱的主要作用是承受纵向风荷载，其下端一般做成固端，其上端《抗规》规定：山墙抗风柱柱顶应设置予埋件，使柱顶与端屋架上弦（屋面梁上翼缘）可靠连接。抗风柱与屋架的连接形式采用铰接（弹簧板）连接。连接部位应位于上弦横向支撑与屋架的连接点处，抗风柱的柱顶标高应低于屋架上铉中心线5O毫米，同时抗风柱变阶处的标高应低于屋架下弦底边200豪米。若是与屋架下弦连接，则屋架相应位置须设置下弦横向水平支撑。

4、支撑设置

一般有檩屋盖单元端开间（或第二柱间）需设置屋架上下弦支撑，垂直支撑布置在有上弦水平支撑的节间，未设置垂直支撑的屋架间在相应于垂直支撑平面内屋架上下弦节点处，设置通长纵向水平系杆相连。一般在厂房中部设置上，下柱间支撑，且下柱支撑应与上柱支撑配套设置；有起重机或8度和9度时，在厂房单元两端增设上柱支撑.

5、围护墙与柱（抗风柱）的拉结

单层钢筋混凝土排架（框排架）厂房的围护墙应采用外贴式，现浇排架（框排架）结构，外贴墙体重量可由排架柱（抗风柱）放置连系梁，通过多道连系梁将墙体荷载层层传至柱和基础；预制柱排架结构，外贴墙体重量全部传至基础梁，通过基础梁再传至基础，墙体中增设多道圈梁，在抗震地区，承担围护墙全部荷载的基础梁不应按墙梁计算，因为受地震影响墙体开裂后，墙体的拱的作用退化严重，上部墙体荷载全部由基础梁承担，按墙梁计算会导致不安全。每开间需设置构造柱与圈梁（联系梁）及墙体拉结。

二、排架结构工业厂房结构优化设计

1、主要荷载

（1）楼面活荷载：电缆夹层4.0kN/m2；配电室10.0kN/m2；部分工段7.5m高主楼层楼面荷载25.0kN/m2。

（2）基本风压0.55kN/m2，地面粗糙度为B类。

（3）基本雪压：0.2kN/m2。

（4）混凝土屋面活荷载：上人屋面（考虑设备安装荷载）15.0kN/m2，不上人屋面0.5 kN/m2。

2、混凝土结构计算

结构整体计算采用SATWE软件，需要注意的几点：

（1）在PMCAD中建模时需注意楼面设备基础下应设置主、次梁承托，当设备基础平面尺寸较大时，可设置多道；模型中输入的缺口梁高度为缺口部位的净尺寸。

（2）在SATWE中输入设计参数，需要注意的是勾选按单偏压计算，以及“考虑双向地震”，计算振型个数根据工况调整等。

（3）在“特殊构件补充定义”中点取角柱，对一些特殊梁进行铰接处理。

（4）SATWE计算分析结果，当“周期振型地震力”中有地震作用最大的方向结果≥±15度时，需调整“总信息”中的“水平力与整体坐标夹角”重新计算。

框排架柱的下部框架的结构位移计算中，仅在计算位移、周期等控制参数时，选择“刚性楼板假定”计算，以满足规范要求的计算条件；但应以弹性楼板假定进行配筋及其他分析。多遇地震作用下二层X、Y方向最大值层间位移角应满足《抗震规范》5.5.1条≤1/550的要求，罕遇地震作用下一层X、Y方向最大值层间位移角应满足《抗震规范》5.5.5条≤1/50的要求。

3、屋面钢结构计算

屋面水平支撑在每个温度区段或分期建设的区段中，应分别设置能独立构成空间稳定结构的支撑体系。屋面横向支撑设在端部的第一跨和最后一跨，为保证屋面钢结构的整体稳定，在刚架的转折处如边柱柱顶、屋脊，沿房屋全长设置刚性系杆。计算时应同时计算刚性系杆的稳定和长细比。屋面刚梁的计算采用PKPM系列软件中的STS程序，需要注意的几点：

（1）选取一榀钢梁输入计算数据及相关参数。应根据《钢结构设计规范》输入设计控制参数：a.受压构件的容许长细比：200；b.受拉构件的容许长细比：400；c.钢梁的挠度允许值：l/400，考虑以钢梁恒载作用下的变形值起拱。

（2）选择杆件截面类型。由于屋面坡度要求1/15，考虑运输、吊装、经济等因素一般要求斜梁构件长度在9m～12m之间，斜梁应分段采用摩擦型高强螺栓拼接，拼接点尽量设在弯矩较小处，并避开顶部檩条及腹部支撑位置。

（3）检验计算结果，进行截面优化，直至构件的强度、平面内稳定性、平面外稳定性、长细比、宽厚比均满足，且各段应力比较接近为宜。

4、传动基础、牛腿柱、开槽楼板设计

传动设备自重虽不大，但基础自重较大，对框架结构抗震不利。采用墙式基础比独立式基础明显减轻自重。考虑振动设备基础下局部无条件布置承托梁，采取把楼板加厚至200mm，提高楼板抗冲切能力。链板机在主楼面上运行，会在楼板上开槽，造成大量缺口梁和楼板降板，计算模型中输入的缺口梁高度为缺口部位的净尺寸。需要注意的是处理好降板、封口梁、缺口梁之间的空间关系，避免降板边缘无支座支撑，次梁比主梁高等情况。

三、结束语

工业厂房的排架结构是比较复杂的结构构造，在设计和施工中存在诸多难点。因此，设计人员在工业厂房设计时必须重视排架结构的设计要点，发现设计中的不足，竭力优化结构设计，实现工业厂房科学化设计、安全化设计、节约化设计。

参考文献

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随着市场经济的不断发展，我国工程建筑建设的进程也在不断加快，近年来，工程建筑混合结构设计已经渗透到了人们生活和生产的方方面面。为满足现代热门的生活需求，建筑工业科技的发展非常迅速，其设计理念也在不断完善，在推动相关工程企业发展的同时，也促进了工程建筑设计师的工作积极性。

1 工业与民用建筑混合结构设计

1.1 建筑物结构布置

现代工业与民用建筑工程的设计理论已趋于完善，为了保证整体建筑的可靠性、稳定性、安全性，建筑设计师在设计其混合结构时，通常采用简单规则的建筑外形，如方形、矩形等，这种建筑物结构布置不但能提高建筑物的美观性，还能有效的提高其安全使用寿命，使整体建筑物美观大方。在建筑工程师设计建筑物的混合结构时，要着重考虑其结构的水平合力和侧力重心，这两个标准是维持混合结构平衡稳定的重要因素。

通常情况下，建筑物的承载能力主要依赖于其混合结构的稳定性，主要表现在以下几个方面：①各部分混合结构的物理学参数，如侧向度、承载力等，这些物理学参数是评定建筑抗震性的重要依据；②在混合结构中，要根据不同建筑层的受力特点，制定建筑转换层、加强层、支持层、顶层等结构设计图，通常情况下，结构构架要符合三角定理的数学模型；③在建筑工程施工过程中，其混合结构中的框架结构是维持建筑稳定性的主要依据，在相互垂直方向，要设计建筑连接结构，使建筑工程的斜向力和垂直水平力互相抵消，这个施工环节是奠定牢固建筑物的基础性施工。

1.2 建筑物的混合结构设计

1.2.1 混合结构的抗震设计

建筑物的抗震性是建筑师在设计混合结构时要考虑的重要建筑性能，建筑工程施工过程中，为保证建筑物混合结构的稳定性、承载性、延性，通常采用预应力混凝土。这种混凝土具有的结构特性很好，如韧性、承载力强，延展性好，可以有效提高建筑物的抗震能力。在设计抗震结构时，建筑施工人员会在建筑物的柱体结构上设置钢类高粱，让它与钢筋混凝土筒体相连，同时为确保预应力混凝土在混合结构中发挥其延伸性，还要采用很多工程措施，具体如下：①在钢筋混凝土的筒体结构中，设置防护装置，保证混凝土结构的完整强，使用配筋筑造筒体结构的角部；②加强混凝土强的厚度，控制混合结构的剪应力，使之与其他作用力综合；③在混合结构剪力墙的端部设置型钢柱，由四个暗柱形成的型钢柱结构围绕在剪力墙周围；④在混凝土结构中应修建多层钢筋柱体，以保证结构暗梁的稳定性；⑤采用型钢预应力混凝土建筑竖缝剪力墙；⑥在混凝土筒体结构中，要尽量使其开洞位置与结构处于水平位置；⑦在筒体结构和混凝土结构中设置水平缝，以保证其混合结构相连的地方受力均匀，使整体结构具有较强的稳定性。

1.2.2 设置混凝土结构加强层

在建筑使用过程中，经常会受到外部环境或外力的影响，其建筑会发生一定程度的弯曲变形，甚至有时会出现倒塌现象，危害人们生命安全的同时，带给人民和社会巨大的经济损失。所以建筑设计师在建筑工程混合结构时，通常会在其受力最大的结构层级设置加强层，顾名思义，加强层结构性能的抗干扰性、抗震力非常强，建筑物在受到外力冲击的一瞬间，主要受力点承载的力量非常大，所以在其主要位置设置加强层，可以有效的避免其主力结构的脆性，以保证整体建筑物的安全。使用加强层可以将混合结构的筒体剪力墙的一部分弯曲变形，向外延伸，减小其混合结构的水平方向受力，这样可以防止建筑错位。

2 混合结构的体系设计

2.1 框架剪力墙结构设计

这种混合结构在工业与民用建筑施工中应用非常广泛，其综合结构性能非常好。结构中的双向抗侧力体系是其结构的核心系统，在混合结构的框架剪力墙两个主轴方向分别设置独立的单元结构，这种单元机构要遵循对称原则，并且其结构外形要简约大方，同时要注意在施工过程中，要尽量避免框架剪力墙出现缺失部分或凹凸不平。

2.2 框架剪力墙的结构设计要求

在混合结构设计中，混合结构对框架剪力墙高度和宽度的要求很高，因为墙面水平的承载力较大，所以为了保证其具有一定的延展性，抗震性，其建筑工程材料通常采用预应力混凝土。建筑在遭受强烈外力冲击时，使剪力墙不会裂缝、不会倒塌。框架剪力墙是框架结构和剪力墙结构的结合体系，它具备混合结构的各种结构优点，一方面增大了房屋的使用空间，另一方面也增大了混合结构的抗震性能，在现代工业与民用建筑中应用较为广泛。

3 工业与民用建筑混合结构的实施

多层建筑的楼板必须具有良好的刚度、稳定性，在施工过程中为了尽可能的减小楼板的重力，必须提高施工进度，降低混合结构的水平受力。混合结构的楼面建筑形式主要有三种：①在楼面压力过大时，要在混合结构强做吊顶，这种建筑结构可以增加楼面的抗震性，但是其建筑成本较高；②降低楼面高度，这种建筑方式使建筑空间大大减小；③框架剪力墙，这是一种新型的建筑混合结构，其结构性能非常好，具有良好的稳定性、安全性、抗震性。

4 结语

综上所述，我国工业与民用建筑应用新型混合结构设计技术的发展较晚，很多工程施工技能和工程技术仍不够完善，存在很多问题。混合结构设计是推动工业与民用建筑发展的主要助力，同时也是建筑工程发展的必经之路。在建筑工程应用混合结构时，必要要选用适当的建筑材料，尽量降低工程建筑成本，严格控制监督建筑施工的每一道工序，为这种混合结构奠定了坚实的建筑施工基础，从而有效的落实工业与民用建筑混合结构的设计理念和设计要求。

参考文献：

[1]郭志娟，尚高峰.工业与民用建筑的混合结构设计施工办法漫谈[J].中华民居（下旬刊），2013（9）.

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中图分类号：TB482文献标识码： A

1 工业与民用建筑中护的结构设计要求

1.1 遵循合理实用的原则

工业和民用建筑在建设过程中，设计是首要环节，要求设计人员根据建筑物的使用和实用要求，运用建筑力学和建筑美学方面的知识和经验来进行设计，尤其要注重保暖、通风、采光等功能的设计，如果设计稍有不合理，将会提高建筑物日后在取暖、通风、照明方面的费用，如果设计严重不合理，那么建筑物就面临更改设计，从头再来的惨重损失。

1.2 尽量采用环保型能源

在对工业和民用建筑进行护结构设计的过程中，应首先考虑实用环保型能源。我们知道，科技发展日新月异的今天，能源的较量也不容忽视，谁能在能源节省方面有突破，谁就能

控制市场的走向。因此，在工业和民用建筑护结构设计中，应该充分考虑到环保型能源的使用，比如太阳能类的可再生能源，常见的有太阳能热水器，太阳能电池等，在为建筑设计取暖、照明时，就可以采用这些环保型能源。不仅节约成本，保护了环境。

1.3 合理使用不可再生能源

在技术能达到的范畴，首要选择自然是环保型能源，然而有时设计无法达到预期的效果，就要合理采用不可再生能源。比如我国北方的冬季供暖问题，大部分还采用机械设备为建筑

物提供热量，然而这种设计十分消耗能源，机械设备的折旧维护成本高。在今后的设计中应该逐渐采用环保型能源进行替换，但是结合中国的实际国情，在很长一段时间内，只能通过合理使用不可再生能源来实现工业和民用建筑护的结构设计。

2 工业与民用建筑中护的结构设计步骤

2.1 确定围护结构设计部件

在进行工业与民用建筑中护的结构设计过程中，首先要确定主要围护结构设计的部件，包括其结构、形状、功能，在设计初期，要参照任务书和设计规范书，说明围护结构的功能，通俗的说就是要根据采光、通风、保温、隔热等需要设计门窗的大小和位置，确定门窗应采用的材料和数量，设计墙体的厚度、层次和选用的材料等。

2.2 模拟分析建筑物能耗

在设计阶段，无法得到准确的能耗数据，那么就需要对建筑物的能耗进行模拟分析，要考虑建筑物在一定时期内的总能耗，不仅要分析供热、供暖等主动提供的功能，而且要充分考虑建筑物的热损失，如果建筑物在使用过程中，热损失过大，大大超过经济要求，那么此建筑的护结构设计就是失败的，应该重新设计维护结构，减少能耗损失。

2.3 护结构及连接节点设计

在进行护结构设计时，要充分考虑结构的强度和刚度，使得所建设的建筑物符合国家要求的标准，能承受雨雪、暴风和地震等恶劣天气情况的考验，同时对于成型的长期环境条件

也要有相应的适应能力，比如北方的冬天室内外温差大，在进行结构设计时，就应考虑到护在控制温度、湿度方面的功能。

在设计连接节点时，要尽量采用柔性节点构造，以适应建筑结构发生位移和尺寸的变化。在选择连接节点材料时，还要考虑到各种材料之间的力学作用和化学性能。不管是对结构还是连接节点的设计，都要求建筑过程中便于施工和安装。

3 工业与民用建筑中护的结构设计策略

建筑物室内的舒适度由环境参数来表述，如温度、湿度、照度、空气流速等，围护结构主要是用来控制室内环境参数，使建筑物中的学习、工作、生活的人们获得最舒适的环境。下面结合几项性能来阐述建筑护结构设计的策略。

3.1 保暖设计策略

建筑物的保暖设计主要包括：提高供热和采暖系统的热效率、降低维护结构的热损耗。有关数据显示，建筑中墙体的散热量可达到护结构总散热量的 30%，因此墙体节能设计是重点。在墙体的设计过程中，要充分了解各种墙体材料的传热性能。如果采用单一材料的外墙，在考虑材料价格成本，施工简便程度，承重强度的前提下，要尽量克服材料传热系数高的缺点，同时为了加强保温性能，可考虑填入热阻高的材料来填充空隙。也可采用复合外墙来进行墙体设计，复合外墙是对围护材料、承重材料、高保温材料进行复合。

3.2 通风设计策略

为了保持室内环境的舒适和健康，除了保暖之外，建筑物的通风也很重要。自然风是主要的通风来源，因而在进行工业与民用建筑护结构设计中，要充分考虑风压和热压。建筑物的通风主要采用窗口和门作为通风渠道，这样能降低工程的复杂性。在设计过程中，要合理安排门窗位置，应符合人体活动的高度，适合开关。

3.3 隔热设计策略

因为我国地区跨度大，南方夏季对于建筑物的隔热性能要求也较高。要达到隔热的效果，门窗等可采用隔热玻璃，保证室外热量被隔绝在外。隔热玻璃包括吸热型和热折射型，采用隔热性能好的材料能使室内温度得到很好的控制。

4 结语

我国目前的建筑能耗相对较高，与发达国家有很大差距，考虑到我国南北环境差异比较大，在进行工业与民用建筑的护结构设计时应该结合实际的环境考虑，在节能原理的指导下，采用与环境相适应的材料，再加上合理的设计，将会给人们带来更加舒适的生活和工作环境，同时将会给工业和民用建筑方面带来更大的经济效益。

篇10

现代工业泵结构与设计是流体机械及工程的专业选修课,该课程针对本专业以泵类产品为研究对象的特点，加强基本理论知识，力求反映国内外先进科学技术和生产实践经验。它建立在机械原理，流体机械原理，以及叶片泵水力设计等课程知识的基础上，通过开设该本课程，使本专业学生掌握现代工业泵的结构特点和工作原理，为学生毕业后从事本专业的工作打下基础。课程的教学目标主要包括三个方面：一是掌握工业上常用泵的结构形式；二是掌握自吸泵的自吸原理；三是掌握液固两相流泵的设计方法。工业用泵的类型非常多，要在有限的学时内讲解更多的泵型，要求任课教师对各类泵的结构非常熟悉。另外，要达到预期的教学目标，还要在课堂讲解、课程大作业上以及实践教学等方面做出一些教改尝试。经过几年的教改尝试，获得了一定的教学效果。

一、教改前课程教学存在的问题

相比传统的教学方式，本课程采用多媒体教学为主，辅以板书，该方式使得学生能够接受大量的信息，有助于全面了解各类泵型。通过学生的反馈获得的本课程存在的主要问题：1.大部分学生认为该专业课程非常实用，有助于他们今后的就业，但是由于涉及的泵型太多，学生无法深入了解；2.该课程主要涉及结构设计，部分学生认为课程枯燥,抽象，难懂，学生在课堂上是被动式的接受，而非处于对知识本身的兴趣和探求；3.部分学生没有在学习中把工业泵的结构与功能结合起来，经常发现有一些学生知道有该结构,却不知道该结构的具体功能和设计原理。例如离心泵上常见的平衡孔，大部分学生不清楚平衡孔设置的数量以及开设位置与轴向力平衡之间的关系。因此，有必要对该课程进行改革，进而提高学生对所学课程的兴趣以及相关知识的理解程度，实现本课程设置的目标。

二、教改措施

传统的本科授课方法以教师讲解为主，学生被动接受，学生主动思考和参与的程度不够，导致上课过程中多数学生无法跟上老师思路，或者睡觉，或者做其他的事情，教学效果比较差。作为流体机械及工程的选修课，面对的是毕业班的学生，部分学生对于这门课更是为了拿到毕业学分，而不是以增长专业知识。为改变这种被动的教学方法的弊端，本门课程在如下几方面做了尝试：1.课堂教学与实践教学相结合工业泵结构复杂,学生们总觉得很抽象，对此,我们通过改善课堂教学手段、加强校内实践环节让学生掌握一些常见工业泵的结构。实践教学中设置了双吸泵拆装实践、离心泵性能测试、泵的自吸性能实验、机械密封作用原理等，结合实践教学后，学生的的学习热情显著提高，结合实物和实验，更易于学生掌握本课程的专业知识。通过上述实践环节，加深了对学生对课堂理论知识的理解，学习针对性更强了，图1为双吸泵拆装现场。2.结合CFD的课堂教学计算流体力学（ComputationalFluidDynamics,CFD）是建立在经典流体力学与数值计算方法基础上的一门新兴学科[1]。它通过计算机数值计算和图像显示的方法，在时间和空间上定量描述流场的数值解，从而达到对物理问题研究的目的。目前各种CFD通用性软件包陆续出现，成为商品化软件，性能日趋完善，应用范围不断扩大。本课程中涉及的第三章是自吸泵的自吸原理以及设计方法，第五章小流量高扬程泵中的迷宫螺旋泵等都结合了CFD来讲解，图2是通过CFD计算获得的旋流自吸泵含气率分布[2]，图3是迷宫螺旋泵定子内的静压分布[3]。将CFD引入到这两个章节的教学中，有利于学生掌握泵相关的结构参数对泵的性能及内部流动的影响规律。3.项目教学法的引入在本课程第四章液固两相流泵结构与设计的教学过程中引入项目教学法，即明确项目后由师生共同实施的教学活动。主要包括以下几个阶段：第一阶段教师提出设计任务，阐明设计的难点和重点，讲解常见两相流泵结构及存在的问题，学生参与讨论，确定设计任务的具体参数，主要包括固液两相流泵的设计流量、扬程、转速以及输送颗粒物的浓度和粒经；第二阶段以教师课堂讲解为主，讲解固液离心泵两相流基本方程式，分析颗粒在叶轮内的运动规律，最后引入固液两相流泵的水力设计方法；第三阶段以学生为主，教师将学生分组，分别下达不同的设计参数，结合学生调研和前面两个阶段的教师讲解，学生完成泵的水力设计，撰写设计说明书和绘制叶轮水力图。在这个阶段，学生会遇到很多困难，此时教师需积极与学生沟通探讨，将解决方案制定出来。通过这次实践后教师课让学生充分了解液固两相流泵的水力结构参数对其性能的影响。图4为学生完成的液固两相流泵叶轮水力图。4.多样性的课程考核本课程要求学生掌握现代工业泵结构及其设计方法因此试卷考试无法全面检查学生掌握本课程的程度。结合本课程的特点,采用课程考试、项目大作业以及PPT讲解等三方面综合考察学生对本课程的掌握程度，其中课程考试主要考察学生对基本概念的理解，项目大作业考察学生应用理论知识解决实际问题的能力，根据项目大作业制作的PPT，可以锻炼学生陈述与分析总结能力。这一考核改革的好处就是针对该门课程自身的特点,全面考核学生对大纲要求内容的掌握程度。

三、总结

近年来，针对现代工业泵结构与设计这门课程的特点，通过在实际教学中不断地进行尝试和探索：课堂教学与实践教学相结合、结合CFD的课堂教学以及项目教学法的引入等多个方面对该课程的教改做了尝试。当然，目前针对该门课程所进行的工作也只是初步的、尝试性的，教学质量的大幅度提高不是一蹴而就的，而是需要进行长期深入地努力才能实现。

参考文献：

[1]刘栋.泵内流场数值模拟教学方法的探索与实践.课程教育研究.2015.2:206.