摘要：鋼框架結(jié)構(gòu)體系是指沿房屋的縱向和橫向來用鋼梁和鋼柱組成的框架結(jié)構(gòu)來作為承重和抵抗側(cè)力的結(jié)構(gòu)體系。其優(yōu)點是：能提供較大的內(nèi)部空間，建筑平面布置靈活，適應(yīng)多種類型的使用功能；一般是在工廠預(yù)制鋼梁、鋼柱，運送到施工現(xiàn)場再拼裝連接成整體框架，其自重輕，抗震性能好，施工速度快，機械化程度高；結(jié)構(gòu)簡單，構(gòu)件易于標準化和定型化，對層數(shù)不多的高層建筑而言，框架體系是一種比較經(jīng)濟合理、運用廣泛的結(jié)構(gòu)體系。但同時它也存在一定的缺點，如用鋼量稍大，耐火性能差，后期維修費用高，造價略高于混凝土框架。

關(guān)鍵詞：鋼框架廠房

多層鋼框架結(jié)構(gòu)是多層廠房最常用的結(jié)構(gòu)，也是將來建筑產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個重點。框架結(jié)構(gòu)體系橫向剛度較好，橫梁高度也較小，是比較經(jīng)濟的結(jié)構(gòu)形式。鋼結(jié)構(gòu)體系具有自重輕、安裝容易、施工周期短、抗震性能好、投資回收快、環(huán)境污染少等綜合優(yōu)勢，從目前來看，鋼結(jié)構(gòu)建筑是對城市環(huán)境影響最小的一種結(jié)構(gòu)之一，在西方已被廣泛采用，所以被有關(guān)稱為綠色建筑。與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比，更具有在“高、大、輕”，三方面發(fā)展的獨特優(yōu)勢。因此，兩者相結(jié)合以至達到更好的使用功能效果。
　　早在民國2年興建的上海楊樹浦電廠一號鍋爐間是全國出現(xiàn)最早的一座鋼框架結(jié)構(gòu)多層廠房，該廠于民國27年興建的5號鍋爐間是當時全國最高的鋼框架結(jié)構(gòu)廠房。
　　目前，我國絕大部分框架廠房結(jié)構(gòu)均為鋼筋混凝土框架廠房，但已出現(xiàn)了不少的鋼框架廠房。隨著我國鋼材產(chǎn)量的迅速增加，品種增多，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工技術(shù)的不斷提高，鋼框架的運用將有良好的前景。如圖1、圖2：


圖1河北省某一鋼框架廠房


圖2銀川某一鋼框架廠房

　　鋼框架結(jié)構(gòu)體系是指沿房屋的縱向和橫向來用鋼梁和鋼柱組成的框架結(jié)構(gòu)來作為承重和抵抗側(cè)力的結(jié)構(gòu)體系。其優(yōu)點是：能提供較大的內(nèi)部空間，建筑平面布置靈活，適應(yīng)多種類型的使用功能；一般是在工廠預(yù)制鋼梁、鋼柱，運送到施工現(xiàn)場再拼裝連接成整體框架，其自重輕，抗震性能好，施工速度快，機械化程度高；結(jié)構(gòu)簡單，構(gòu)件易于標準化和定型化，對層數(shù)不多的高層建筑而言，框架體系是一種比較經(jīng)濟合理、運用廣泛的結(jié)構(gòu)體系。但同時它也存在一定的缺點，如用鋼量稍大，耐火性能差，后期維修費用高，造價略高于混凝土框架。
　　隨著層數(shù)及高度的增加，除承受較大的豎向荷載外，抗側(cè)力(風(fēng)荷載、地震作用等)要求也成為多層框架的主要承載待點，其基本結(jié)構(gòu)體系一般可分為三種：柱-支撐體系、純框架體系、框架—支撐體系。以框架—支撐體系在實際工程中采用較多，這種體系形式是在廠房的橫向用純鋼框架，廠房的縱向布置適當數(shù)量的豎向柱間支撐，用來加強廠房縱向的剛度，以減少框架的用鋼量，并且由于橫向純框架無柱間支撐，便于生產(chǎn)、人流、物流等功能的安排。如下圖3：
　　對于廠房結(jié)構(gòu)的設(shè)計步驟，首先要對廠房的建筑和結(jié)構(gòu)進行合理的規(guī)劃，使其滿足工藝和使用要求，并考慮將來可能發(fā)生的生產(chǎn)流程變化和發(fā)展，然后根據(jù)工藝設(shè)計確定平面及高度方向的主要尺寸，同時布置柱網(wǎng)和溫度伸縮縫，選擇主要承重框架的形式，并確定框架的主要尺寸；布置屋蓋結(jié)構(gòu)、吊車道結(jié)構(gòu)、支撐體系及墻架體系。
　　結(jié)構(gòu)方案確定以后，即可按設(shè)計資料進行靜力計算、構(gòu)件及連接設(shè)計、最后繪制施工圖，設(shè)計時應(yīng)盡量采用構(gòu)件及連接構(gòu)造的標準圖集。

一．結(jié)構(gòu)方案設(shè)計
　　結(jié)構(gòu)方案設(shè)計包括結(jié)構(gòu)選型、結(jié)構(gòu)布置和主要構(gòu)件的截面尺寸估算。
　　結(jié)構(gòu)的選型包括上部結(jié)構(gòu)選型和基礎(chǔ)選型。基礎(chǔ)類型的選擇需考慮場地上的工程地質(zhì)情況、上部結(jié)構(gòu)對地基不均勻沉降的敏感程度、上部結(jié)構(gòu)荷載的大小以及現(xiàn)場施工條件等因素。對于大型工程，設(shè)計時可以進行必要的技術(shù)經(jīng)濟比較，綜合考慮后決定。基礎(chǔ)一般采用鋼筋混凝土，其形式有獨立基礎(chǔ)、條形基礎(chǔ)、十字型基礎(chǔ)、樁基礎(chǔ)等。
　　進行柱網(wǎng)布置時應(yīng)滿足生產(chǎn)工藝的要求；滿足建筑平面布置要求；要使結(jié)構(gòu)受力合理；應(yīng)便于施工。
　　當房屋平面尺寸過長時，為避免溫度混凝土收縮使房屋產(chǎn)生裂縫，必須設(shè)置伸縮縫。其設(shè)置主要與結(jié)構(gòu)的長度有關(guān)。設(shè)置伸縮縫會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)局部構(gòu)造復(fù)雜，施工困難等。目前，工程中常采用分階段施工，設(shè)置后澆帶并在局部構(gòu)造加強的辦法處理。



圖3 多層框架結(jié)構(gòu)體系簡圖

a)平面柱網(wǎng) b)柱-支撐體系

c)純框架體系 d)框架-支撐體系

二．結(jié)構(gòu)分析
　　結(jié)構(gòu)分析的核心問題是計算模型的確定，包括計算簡圖和采用的計算理論。這部分通常是手算和電算結(jié)合。

三．構(gòu)件設(shè)計
　　構(gòu)件設(shè)計包括截面設(shè)計和節(jié)點設(shè)計兩個部分。
　　我國鋼框架結(jié)構(gòu)的梁、柱多采用熱軋或焊接H型鋼截面，柱較高或?qū)v橫向剛度有較大要求時，宜采用十字形截面或方管截面，若外觀等有特殊需求時亦可采用圓管截面。在廠房構(gòu)件設(shè)計中，節(jié)點設(shè)計與構(gòu)造是保證鋼結(jié)構(gòu)安全的重要環(huán)節(jié)，對結(jié)構(gòu)受力性能有著極其重要的影響。根據(jù)各種鋼結(jié)構(gòu)災(zāi)害事故（如美國北嶺的地震和日本的阪神地震造成的壞）分析表明，許多鋼結(jié)構(gòu)是由于節(jié)點區(qū)首先破壞而導(dǎo)致建筑物整體破壞的。鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點區(qū)的受力狀況比較復(fù)雜，構(gòu)造要求相當嚴格，應(yīng)引起設(shè)計人員的足夠重視。節(jié)點設(shè)計一般應(yīng)遵守以下原則：
1．節(jié)點受力應(yīng)滿足傳力簡捷、明確的原則，使計算分析與節(jié)點的實際受力情況一致；2．保證節(jié)點連接有足夠的強度，使結(jié)構(gòu)不致因連接較弱而引起破壞；
3．節(jié)點連接應(yīng)具有良好的延性，避免節(jié)點的局部壓屈或脆性破壞，應(yīng)采用合理的細部構(gòu)造，使鋼結(jié)構(gòu)延性的優(yōu)勢得到充分發(fā)揮，這時對抗震結(jié)構(gòu)尤其重要；
4．構(gòu)件的拼接一般應(yīng)按等強度原則設(shè)計；
5．盡量簡化節(jié)點構(gòu)造，便于加工與現(xiàn)場安裝調(diào)整。

四．繪制施工圖
　　繪制施工圖，圖面的表達應(yīng)要正確、規(guī)范、簡明和美觀。
　　廠房設(shè)計的同時應(yīng)該注意廠房的生產(chǎn)環(huán)境控制。創(chuàng)造理想而又舒適的廠房生產(chǎn)環(huán)境是現(xiàn)代化生產(chǎn)廠房特點，研究證明優(yōu)良的環(huán)境會對生產(chǎn)者的生理和心理產(chǎn)生良性作用而有利于提高工作效率。廠房環(huán)境調(diào)控因素包括溫度、濕度、灰塵與菌落控制、采光與照明、噪聲控制等。在設(shè)計時也要對廠房的采光、通風(fēng)等進行設(shè)計。
　　設(shè)計鋼框架廠房所涉及到的設(shè)計規(guī)范，規(guī)程如下：
　　《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范（GB50009-2001）》
　　《建筑抗震設(shè)計規(guī)范（GB50011-2001）》
　　《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范（GB50017—2003）》
　　《建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計統(tǒng)一標準（GB50068—2001）》
　　建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計通用符號、計量單位和基本術(shù)語（GB/T50083—97）》
　　《建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接與驗收規(guī)程（JGJ81—2002）》
　　《建筑設(shè)計防火規(guī)范(GBJ16—87)》
　　《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范（GB50007—2002）》
　　《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范(GB50010-2002)》
　　《房屋建筑制圖統(tǒng)一標準（GB/T50001—2001）》
　　《總制圖標準（GB/T50103—2001）》
　　《建筑結(jié)構(gòu)制圖標準（GB/T50105—2001）》