单层钢结构厂房围护结构设计流程

一、轻型门式刚架的结构体系组成

Fig. 1 轻钢结构厂房一

Fig. 2 轻钢结构厂房二

Fig. 3 轻钢结构厂房三

Fig. 4 轻钢结构厂房结构体系组成

轻型门式刚架的结构体系包括以下组成部分： 1、主结构：刚架、吊车梁、支撑系统；

2、围护结构：屋面檩条、墙面檩条、屋面板和墙板等；

3、辅助结构：楼梯、平台、栏杆等； 4、基础。

二、围护结构的组成

轻钢结构的围护系统包括檩条、墙梁、墙面及屋面彩板、收边系统、采光系统、排水系统和通风系统等。

Fig. 5 围护结构一

Fig. 6 围护结构二

刚架、支撑系统以及吊车梁组成了结构的主要受力骨架，即主结构体系。屋面檩条和屋面檩条既是围护材料的支承结构，又为主结构梁柱提供了部分侧向支撑作用，构成了建筑的次结构。外部荷载（风、雪等）直接作用在围护结构上，通过围护结构再传递到主结构上。

Fig. 7 冷弯薄壁型钢

三、设计流程

1. 收集资料； 1.1 建筑平行作业图： 包括平、立、剖面； 门洞、窗户位置、标高； 厂房墙面、屋面做法； 厂房有无吊顶； 檐口高度、檐口节点。

1.2 公用专业（主要是暖通专业和水道）所提的资料： 屋面风机的重量和位置； 管道的重量和位置； 屋面开洞的位置和大小。 2．墙梁、檩条截面计算；

使用PKPM钢结构模块中的工具箱计算 3．绘制节点图纸。 要重视节点图纸 四、程序计算参数的选取

a．檩条计算参数的选取

Fig. 8 檩条计算界面一

1、注意不是所有的屋面檩条都是5连跨，下列情况就需要考虑檩条的实际跨度：

（1）屋顶通气器和屋顶天窗在端跨一般不设置（有时候第二跨也不设置），此时檩条为单跨简支（或两跨连续）；

（2）屋面有横向采光通风天窗或顺坡通气器时，檩条可能会被打断，檩条应根据实际情况确定跨数；

（3）檩条本身的跨数就少于5跨。

2、屋面材料选择时，若有吊顶，须选取“有吊顶”选项。檩条仅支承压型钢板屋面时，挠度控制为l/200；有吊顶时，挠度控制为l/240。

《冷弯薄壁钢结构技术规范》第8.1.6-2； 《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》表3.4.2-2。

3、屋面倾角：建筑图所标的是坡度，需要换算成角度。有弧形屋面梁时，须考虑檩条倾角的不断变化。 4、拉条道数的设置：

当檩条跨度≤4米时，一般不设置拉条；

当檩条跨度>4米、≤6米时，一般在檩条跨中设置一道拉条； 当檩条跨度>6米、≤9米时，一般设置两道拉条（三分点处）； 当檩条跨度为12米时，一般设置三道拉条。 拉条均为双层拉条，同时约束檩条上、下翼缘。 5、檩条间距：

檩条的间距一般控制在1.0~1.5米之间，常用的间距有1.2、1.4、1.5米。檩条间距不得超过1.5米；对于屋面荷载较大的部位（例如高低垮处），局部檩条间距可以小于1米。若有吊顶，间距不大于1.2米。

6、檩条搭接长度的取值：檩条搭接长度取跨长的10%（两边各5%）。9米跨度一般取500mm，12米跨度一般取600mm。

7、屋面一般采用斜卷边Z形连续檩条。当柱距≥12米，且屋面荷载较大时，可采用格构式檩条或高频焊接H型钢。 8、截面选择：

设计时尽量选择标准截面，常用的标准截面高度有：200、220、250mm，常用的标准截面厚度有2.0、2.2、2.5mm，若需选择非标准截面，可通过“檩条库”选项增加截面参数。

标准截面详见《钢结构设计手册》和《冷弯薄壁型钢结构技术规范》；截面也参考《檩条墙梁的计算比较》。

注意：（1）非标准截面的截面厚度不得大于3.0mm；（2）非标准截面的截面高度不宜大于280mm，若高度大于280mm，须采用加强措施，避免檩条侧向失稳。

Fig. 9 檩条计算界面二

9、分析参数中：

（1）“屋面板能阻止檩条上翼缘受压测向失稳”选项，不选择。 （2）“构造保证风吸力下翼缘受压稳定性”选项，不选择。屋面下层彩钢板可以起到约束檩条下翼缘的作用，偏于安全，我们不选择此选项。

（3）“考虑活荷最不利布置”和“程序自动计算檩条截面自重”

选项，选择。

（4）验算规范选择“薄钢规范GB50018”。门规CECS102：2002

中，檩条仅支承压型钢板屋面时，挠度控制为1/150；薄钢规范GB50018中，挠度控制为1/200。 （5）支座双檩条考虑连接刚度折减系数取0.5。 （6）支座双檩条考虑连接弯矩调幅系数取0.9。

10、屋面自重：柱距不超过9米时，取0.3KN/㎡；柱距12米时，取0.35KN/㎡。

注意：有吊顶的厂房，需要计算吊顶重量（及风管重量），然后叠加到屋面自重中。

11、雪荷载不均匀系数的取值：

（1）普通位置不均匀系数1.25（全部屋面均乘1.25）； （2）高低跨处不均匀系数2.0（影响范围：2倍的高差，但不小于4米，不大于8米）；

（3）屋顶通风器和屋顶天窗两侧不均匀系数2.0（规范中取1.1，考虑到实际情况，我们规定取2.0；影响范围同高低跨处）；

（4）注意一些地区的特殊规定：沈阳地区规定雪荷载的不均匀系数提高1.5倍，且按照百年一遇的基本雪压进行考虑。

12、风吸力的验算：对于屋面高度高于15米、基本风压大于0.4KN/㎡的厂房，需要验算屋面周边檩条的风吸力，此时屋面恒载取0.2 KN/㎡，风压体型取-2.2。

屋面周边的范围详见《建筑结构荷载规范》第41页。

b．墙梁计算参数的选取

Fig. 10 墙梁计算界面

1、柱距不超过9米时，墙梁一般按照C形简支墙梁设计；柱距12米时，墙梁一般按照Z形连续墙梁进行设计。

2、注意C形墙梁的开口方向。口朝上时，计算应力比小。 3、“墙板能阻止墙梁外翼缘侧向失稳”、“构造保证风吸力内翼缘侧向稳定性”选项，不选择。墙板确实能约束墙梁的内外翼缘，偏于安全，我们不选择这两个选项。

4、拉条设置的原则同屋面檩条。 5、风荷载的取值：

（1）调整后的基本风压值：注意按照《建筑结构荷载规范》的规定值乘以1.05（见《门规》第56页）；

（2）背风体型系数：当吊车吨位大于20t时，对于墙角处的负风压系数，应按照《建筑结构荷载规范》第41页的规定取值。 五、设计注意事项

一、檩条部分

1、注意避开刚架拼接点。跨度9米的檩条中心线离拼接点的距离不小于250mm；跨度12米的檩条中心线离拼接点的距离不小于350mm。

Fig. 11 刚架拼接点

Fig. 12 刚架拼接点

2、第一道檩条的位置需要根据檐口节点（天沟大样）进行调整。

Fig. 13 外天沟节点

3、檩条的安装方向：Z形檩条上翼缘的肢尖朝向屋脊方向，图纸中增加示意图。

Fig. 14 檩托布置示意图

4、确定屋面是否有预留洞。若有，应根据留洞大小调整檩条间距。

5、当柱距≥12米（即檩条跨度≥12米）时，一般每隔一个檩条间距设置一排C形钢，C形钢的截面高度可取檩条截面高度的一半，C形钢设置的位置同拉条。

6、屋面檩条设计时，当单坡超过50m或者两跨，需要在中间正方两个方向设置斜拉条。

7、若使用多段线（PL线）画图，应定义线宽。

8、檩条节点详图中，应仔细核对螺栓孔的位置、檩托板的大小及垫片的尺寸等相关细节。

注意：9米跨的檩条单个檩托处设置4个螺栓；12米跨的檩条单个檩托处设置6个螺栓。

9、设计墙梁和檩条时，须注意《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》第7.2.14条：在檐口位置，刚架斜梁与柱内翼缘交接点附近的檩条和墙梁处，应各设置一道隅撑。

10、屋面檩条的隅撑，应隔一设一，间距不大于3米；在柱头处应加密（3道或4道）。

Fig. 15 隅撑设置示意图

11、隅撑的计算见《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》第6.1.6-4条。

12、隅撑与檩条的连接，不宜设计成双螺栓；若单螺栓计算不能满足要求，可考虑加密隅撑，减小单个隅撑的受力。

二、墙梁部分

1、墙梁计算和画图前，应先确定墙面材料。若为夹芯板（或称“横板”），则墙梁间距均采用1米；若为普通压型钢板（或称“竖板”），则墙梁间距不大于1.5米即可。

2、一般每隔5道拉条设置一对斜拉条，以分段传递墙体自重。

《冷弯薄壁型钢结构技术规范》第8.4.2条。

Fig. 16 拉条设置示意图

3、若使用多段线（PL线）画图，应定义线宽。

4、墙梁立面布置图中，最下面一根墙梁标高和砌体墙压顶圈梁标高的确定，常用的方法有两种：

（1）将墙梁的标高定为1.5左右（以1.2米高的砌体墙为例），压顶圈梁顶标高定为1.2；标高1.5左右的墙梁遇窗户处断开，压顶圈梁在窗框对应的位置增设预埋件。

（2）将墙梁的标高定为1.2米，压顶圈梁顶标高定为：1.2－墙梁翼缘宽。

注意：无论按照哪种方法确定标高，都需要核对建筑图纸中此处的节点大样，以便与建筑图纸保持一致。

Fig. 17 方案一

Fig. 18 方案一

Fig. 19 方案二

Fig. 20 方案二

5、厂房内隔墙墙梁注意以下地方：

（1）有走道板的地方，纵向内隔墙的拉条无法通过； （2）横向内隔墙的墙梁需要避开吊车梁与吊车轨道。 6、有竖向窗时应注意，窗框（包括竖向的窗框和窗顶、窗低墙梁）的构件尺寸应通过计算确定。

Fig. 21 窗框图一

Fig. 22 窗框图二

7、当厂房大门是提升门时，设计时注意下列内容： （1）门柱需延伸至 门高×2+500 的高度；

（2）大门所承受的风荷载会通过导轨传给门柱，计算门柱时要考虑此荷载；

（3）核对大门上方是否有足够的空间：高度方向是否满足 门高×2+500；是否有走道板、系杆等构件，走道板和系杆离墙边应留一定的距离，以便让导轨和大门升上去。

Fig. 23 提升门一

Fig. 24 提升门二

8、当厂房大门是推拉门时，需在门梁上部设置一根H型钢（或双槽钢、双C形钢）用于固定悬挂推拉门的导轨，计算此H型钢时，应考虑通过导轨传过来的大门所承受的风荷载，以及门的重量。

Fig. 25 推拉门一

Fig. 26 推拉门二

9、注意常用雨篷详图的适用范围和计算条件，雨篷梁并非双墙梁就够，须计算确定雨篷梁的构件大小。雨篷悬挑长度一般取≤1米。

10、墙梁节点详图中，应（与墙梁立面布置图）核对是否缺少墙

梁连接节点，并应仔细核对螺栓孔的位置、檩托板的大小及垫片的尺寸等相关细节。

注意：9米跨的墙梁单个檩托处设置4个螺栓；12米跨的墙梁单个檩托处设置6个螺栓。

11、核对墙面是否有预留洞（主要是暖通专业）：

（1）核对洞口是否碰墙梁。若碰墙梁，应与相关专业商量调整； （2）若洞口需放置一些较轻的设备（例如轴流风机），应增加节点做法。

Fig. 27 洞口节点做法