【關(guān)鍵詞】鋼結(jié)構(gòu)；倉庫；優(yōu)化設(shè)計 

　　前言： 

　　鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房自身具有自重輕、強(qiáng)度高、施工工期短等特點，故一直受到建設(shè)企業(yè)的青睞。隨著物流產(chǎn)業(yè)這幾年在中國的興起，越來越多的大跨度、大柱距的鋼結(jié)構(gòu)物流倉庫被投入使用。物流倉庫經(jīng)過幾年的發(fā)展，也逐漸形成標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化。投資方一般會要求鋼結(jié)構(gòu)工程公司按建筑的方案圖進(jìn)行帶設(shè)計用鋼量投標(biāo)，而筆者作為鋼結(jié)構(gòu)工程公司的設(shè)計人員深感此行業(yè)的競爭激烈。 

　　1.鋼結(jié)構(gòu)倉庫的結(jié)構(gòu)特點 

　　作為出租性質(zhì)的鋼結(jié)構(gòu)倉庫，為滿足各種承租公司的不同物流種類的需求，以及貨物堆放與運輸?shù)撵`活性，需要倉庫的經(jīng)濟(jì)合理的情況下做到大跨度、大柱距，且要求中柱列的支撐應(yīng)采用門式剛架支撐形式。屋面一般采用單層壓型鋼板加保溫棉，再配合冷彎薄壁型鋼檁條骨架，形成較為經(jīng)濟(jì)的屋面圍護(hù)系統(tǒng)。墻面為滿足倉庫的裝卸貨物需要，在裝卸平臺一側(cè)設(shè)置帶撐桿的大雨篷及大滑升門，而另一側(cè)按防火分區(qū)設(shè)置小逃生門。為降低造價，根據(jù)墻面的洞口布置情況，縱向支撐在遇害到大洞口時，需改成門式剛架支撐結(jié)構(gòu)，門洞不影響時，可設(shè)置圓鋼交叉支撐。 

　　2.鋼結(jié)構(gòu)倉庫主要組成部分 

　　2.1鋼結(jié)構(gòu)屋蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計 

　　鋼結(jié)構(gòu)屋蓋的承重構(gòu)件主要由冷彎薄壁型鋼檁條與拉條、撐桿組成，截面形狀一般為“C”型或“Z”型。計算時荷載導(dǎo)荷明確，計算簡圖清晰，構(gòu)件的強(qiáng)度一般都用到比較極限，安全儲備較低。設(shè)計人員在進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計時，很容易忽略板件的負(fù)公差、加工開孔的損耗以及環(huán)境對冷薄壁型鋼的腐蝕影響。如果再考慮上在安裝、制造與使用過程中各種因素（如北方的積雪）的影響，容易造成鋼結(jié)構(gòu)體系的屋蓋承載力不足，變形過大，甚至產(chǎn)生嚴(yán)重破壞。屋面系統(tǒng)的破壞會產(chǎn)生連鎖反應(yīng)，剛架可能會因屋面檁條的破壞拉力作用，出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)、彎曲，直至倒塌。因此，設(shè)計人員也應(yīng)重視屋蓋系統(tǒng)的圍護(hù)構(gòu)件的設(shè)計。 

　　屋蓋系統(tǒng)是第一個承受荷載的體系，應(yīng)在計算時充分考慮實際可能出現(xiàn)的各種布置情況，且在沒有充分依據(jù)時，構(gòu)件設(shè)計應(yīng)留有一定的安全儲備。實際工程中有發(fā)現(xiàn)部分廠家為競爭，屋面檁條計算時，活荷載采用規(guī)范的最低限值按一次性加載計算，忽略了施工階段的不利情況�；詈奢d一次性加載計算結(jié)果比活荷載按不利布置計算結(jié)果，應(yīng)力比會小80%左右，兩者計算結(jié)果相差較大。筆者認(rèn)為活荷載一次性加載的計算方式不妥，也不符合規(guī)范對概率理論設(shè)計方法的要求。 

　　2.2墻面圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計 

　　目前，一般認(rèn)為墻梁構(gòu)件采用“C”型或“Z”型的冷彎薄壁型鋼，壁厚較薄，為比較省鋼的做法。在進(jìn)行墻梁計算時，要考慮風(fēng)荷載的變異性，及拉條支撐的布置情況。風(fēng)荷載有壓力與吸力情況，對于墻梁計算就會產(chǎn)生墻梁的內(nèi)、外翼緣均有可能出現(xiàn)受壓變形的情況。因此，計算中考慮了拉條作用于墻梁的內(nèi)、外翼緣，實際施工時應(yīng)計書中的支撐條件布置圖內(nèi)外的支撐拉條。當(dāng)有內(nèi)外墻板與墻梁打釘連接時，墻板可充當(dāng)拉條作用，可取消拉條的設(shè)置。 

　　2.3屋面鋼梁結(jié)構(gòu) 

　　屋面鋼梁為主剛架結(jié)構(gòu)的重要組合部分，而主剛架結(jié)構(gòu)在整個倉庫結(jié)構(gòu)的用鋼量中所占的比例會達(dá)到50%左右。因此，屋面鋼梁的優(yōu)化設(shè)計也是各個鋼構(gòu)廠家的重點。 

　　屋面鋼梁的設(shè)計根據(jù)剛架的彎矩包絡(luò)圖，按滿應(yīng)力設(shè)計法來進(jìn)行屋面梁的分段。對于無吊車的倉庫鋼結(jié)構(gòu)工程，與邊柱連接的梁段長度取剛架跨度的（0.15～0.2）倍，與中柱連接的兩側(cè)梁段長度取剛架跨度的（0.2～0.25）倍，剩余的中間段長度再由運輸條件的做適當(dāng)調(diào)整，一段梁長在15米以內(nèi)為比較合適的運輸長度。 

　　對于倉庫結(jié)構(gòu)，屋面為輕鋼結(jié)構(gòu)，屋面梁的優(yōu)化設(shè)計主要是利用較薄的腹板，做到較高的梁截面，在滿足規(guī)范要求的情況下，充分利用鋼梁的高厚比來達(dá)到較為經(jīng)濟(jì)的斷面選擇。目前有些設(shè)計人員在優(yōu)化鋼梁截面時，700mm高的梁截面腹板用了5mm厚。首先，這種截面梁加工時，腹板容易產(chǎn)生變形，即使在組立焊接前，鋼板有做預(yù)熱處理，這么高的腹板高度是很難控制腹板的波浪變形的；其次，根據(jù)《建筑鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕技術(shù)規(guī)程》3.1.4-4條規(guī)定：在大氣腐蝕環(huán)境下，鋼結(jié)構(gòu)桿件采用鋼板組合時，截面最小厚度不應(yīng)小于6mm。設(shè)計人員做優(yōu)化設(shè)計時，應(yīng)綜合考慮加工問題與結(jié)構(gòu)所在地的大氣環(huán)境，合理選擇構(gòu)件斷面，保證結(jié)構(gòu)在設(shè)計年限內(nèi)的安全性。建議：屋面鋼梁的腹板高厚比取小于等于 ，在選用5厚腹板時，梁截面高度宜小于等于600mm。 

　　2.4結(jié)構(gòu)支撐系統(tǒng)問題 

　　輕剛結(jié)構(gòu)屋蓋采用交叉圓鋼與圓管系桿組合的支撐結(jié)構(gòu)，與柱間門式支撐或交叉支撐組成閉合的一組支撐系統(tǒng)。當(dāng)剛架間距較大時，屋面圓鋼支撐自身的重量就會使其產(chǎn)生下?lián)�，直徑越小下�(lián)铣潭仍矫黠@，會讓人覺得沒有張緊，產(chǎn)生不安全感。因此，圓鋼在計算滿足的情況下，也應(yīng)綜合使用的效果進(jìn)行選擇斷面。 

　　在無法采用交叉柱間支撐處，可選用門式剛架支撐。門式剛架支撐由主剛架方向的H型柱與縱向T型組合成H+T型的組合截面柱，與門式鋼梁組合門式剛架結(jié)構(gòu)，縱向結(jié)構(gòu)側(cè)移就由這些門式支撐來保證。門式剛架支撐相比交叉支撐來說側(cè)向剛度較弱，水平荷載較大時，會產(chǎn)生比較大的變形。一般倉庫結(jié)構(gòu)會有防火分區(qū)隔墻，而隔墻的構(gòu)造做法將直接影響結(jié)構(gòu)縱向的位移限值。如果還是按《門規(guī)》的柱頂位移限值來控制門式支撐的計算，將會對結(jié)構(gòu)造成嚴(yán)重的影響，這一點設(shè)計人員也應(yīng)引起重視。 

　　2.5辦公夾層結(jié)構(gòu) 

　　倉庫防火分區(qū)設(shè)置的辦公室結(jié)構(gòu)為帶夾層的門式剛架結(jié)構(gòu)，夾層部分的梁柱應(yīng)按鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范驗算，截面應(yīng)滿足相應(yīng)的抗震等級的要求，夾層結(jié)構(gòu)側(cè)移均應(yīng)滿足鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范要求。辦公夾層為部分鋼框架結(jié)構(gòu)，宜由平面模型結(jié)合三維模型計算結(jié)果進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計。三維模型荷載導(dǎo)荷清晰，構(gòu)件受力明確，特別是夾層柱為雙向受力構(gòu)件，只采用平面模型計算并不能充分表達(dá)其的受力狀態(tài)。經(jīng)過比較分析，對于單跨的辦公夾層剛架，平面模型與三維模型計算出來的結(jié)果有較大的差別。就拿南京地區(qū)的某物流倉庫12mX14m的辦公夾層進(jìn)行計算比較，兩種計算結(jié)果有較大的差別，特別是夾層柱部分，三維模型中的夾層柱應(yīng)力比會比平面模型大1.3倍左右。而且，局部的夾層的結(jié)構(gòu)布置不平衡，平面模型無法分析結(jié)構(gòu)的不平衡引起的扭轉(zhuǎn)，無法給設(shè)計人員一個準(zhǔn)確計算結(jié)果信息。因此，局部的辦公夾層結(jié)構(gòu)應(yīng)補充三維模型的計算，使得結(jié)構(gòu)分析更準(zhǔn)確、設(shè)計更合理。 

　　結(jié)束語： 

　　鋼結(jié)構(gòu)憑借眾多特點在工業(yè)廠房中普及，而設(shè)計人員首先應(yīng)當(dāng)明確概念要求，在建筑結(jié)構(gòu)選型過程中要求科學(xué)合理，設(shè)計中應(yīng)當(dāng)考慮施工因素，避免造成施工困難，而結(jié)構(gòu)計算應(yīng)當(dāng)多次驗算，保證數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，優(yōu)化截面，確保其實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)與安全的平衡點。 

　　參考文獻(xiàn) 

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