一.钢结构的特点

钢结构是用钢板、热轧型钢或冷加工成型的薄壁型钢制造而成。钢结构的主要特点是：

（a）材料的强度高，塑性和韧性好。

钢材和其他建筑材料诸如混凝土、砖石和木材相比，强度要高的多。因此特别使用跨度大或荷载很大的构件和结构。塑性好，结构在一般条件下不会因超载而突然断裂；韧性好，结构对动力荷载的适应性强。

（b）钢结构的质量轻。

钢结构的密度比混凝土等建筑材料大，但钢结构却比钢筋混凝土结构轻，原因是钢材的强度与密度之比要比混凝土大的多。

（c）钢材耐腐蚀性差。

钢材耐腐蚀性能比较差，必须对结构注意防护。这使维护费用比钢筋混凝土结构高。不过在没有侵蚀性介质的一般厂房中，构件经过彻底除锈并涂上合格的油漆，锈蚀问题并不严重。

（d）材质均匀，和力学计算的假定比较符合。

钢材内部组织比较接近于均质和各项同性体，而且在一定的应力幅度内几乎是完全弹性的。

（e）钢结构制造简便，施工周期短。

钢结构所用的材料单纯，而且是成材，加工比较简便，并能使用机械操作。因此，大量的钢结构一般在专业化的金属结构厂做成构件，精确度较高。构件在工地拼接，可以采用安设简便的普通螺栓和高强螺栓，有时还可以在地面拼装和焊接成较大的单元再行吊装，以缩短施工周期。

（f）钢材耐热但不耐火。

钢材长期经受100℃辐射热时，强度没有多大变化，具有一定的耐热性能，但温度达150℃以上时，就须用隔热层加以保护。钢材不耐火，重要的结构必须注意采取防火措施。例如，桎石板，桎石喷涂层或石膏板加以防护。

二.单层钢结构体系的组成

单层厂房钢结构的组成按外形可分为锯齿形和矩形；按跨度可以分为单跨，多跨和高低跨；按维护体系可分为传统形式单层厂房和轻钢形式单层厂房；按有无天窗可分为无天窗单层厂房和有天窗单层厂房；按吊车情况可以分为无吊车和有吊车两类。本设计钢结构体系为有吊车无天窗的传统形式的单层工业厂房。

三.厂房横向框架

（a）框架的类型

厂房的基本承重结构通常采用框架体系。这种体系能够保证必要的横向刚度，同时其净空又能满足使用上的要求。

横向框架按其静力计算模式来分，主要有横梁与柱铰接两种情况。如按跨度来分，则有单跨、双跨和多跨。

横梁与柱铰接的框架，在传统厂房结构中常见到。由于其横向刚度较差，常不能满足吊车使用上的要求，因此这种结构类型现在很少采用。横梁与柱刚接的框架具有良好的横向刚度，但对于支座不均匀沉降及温度作用比较敏感，需采用防止不均匀沉降的措施。轻钢厂房采用的门式刚架属于横梁与柱刚接，而且由于结构自重与传统厂房相比大为减轻，故沉降问题不甚严重。因而是一种较好的结构形式。

（b）框架横梁的形式及其应用范围

横向框架的横梁有实腹式和桁架式两种。

横向框架的实腹式横梁通常采用由三块钢板焊接而成的工字型截面，两端与柱顶刚接形成门架，其高度约为跨度的1/25～1/45。它的优点是建筑高度小，制造省工，运输方便。实腹式横梁本身高度较小，故在轻钢厂房中运用较多。

横向框架上端为刚接的桁架式横梁，一般采用平行弦梯形和多边形的桁架。如果是铰接的桁架式横梁，则采用三角形桁架。多边形桁架和梯形桁架在重型厂房中应用较广。厂房横向框架柱按其形式可分为等截面柱、均匀变截面柱、台阶式柱和分离式柱。

等截面柱通常做成工字型截面，吊车梁支撑在牛腿上。这种形式适用于吊车起重量小于20kN的车间。

均匀变截面柱为变高度的H型截面，大量用于轻钢结构厂房，经济性好，施工便利。

台阶式柱在传统型厂房中较为常用，由单阶和双阶之分。

分离式柱将吊车支柱和组成横向框架的支柱分离，其间用水平连系板连系起来。因为水平连系板在竖向的刚度与吊车柱抗压刚度相比很小，故认为吊车竖向荷载仅传至吊车支柱而不传给框架支柱。分离式柱一般较台阶式柱费钢材，上部刚度较小，但在吊车起重较大而厂房高度小于18m时，采用分离式柱比较经济；如果厂房有扩建的可能，且扩建时希望不受吊车荷载的牵制，则可采用分离式柱；在吊车荷载大而厂房用压型钢板做屋面板时，分离式柱也可能是较经济的。

在本设计中，厂房为单层单跨工业厂房，采用重级工作制吊车，其框架形式为屋架与柱两端刚接，可看作屋架折合成横梁，简化成刚架形式。柱子采用台阶式柱，上柱是工字型柱，下柱是格构式柱。

四.柱网布置

（a）柱网布置要求

    单层厂房中横向框架柱和纵向框架柱形成一个柱网。柱网布置主要时根据工艺、结构与经济的要求确定。此外，还要考虑建筑内其他部分与柱网的协调。如基础、地下管道、烟道、地坑等。工艺要求柱的位置与车间内机械、起重、运输设备相协调，符合生产流程，还要考虑生产过程的可能变动。根据本设计生产工艺布置要求，柱距选用12m，综合技术经济效果较好。山墙为非承重墙，抗风柱边缘与横向定位轴线相重合。端部排架柱的中心线自横向定位轴线向内移动500mm。由于柱距较大，纵向框架柱列间设有托架。柱与柱的中间设有小柱。

（b）柱网布置原则

柱网布置的一般原则为：符合生产工艺和使用要求；建筑平面和结构方案经济合理；在厂房结构形式和施工方法上具有先进性和合理性；符合《建筑模数协调标准》的有关规定；适应生产发展和技术革新的要求。厂房跨度在18m以下时，应采用扩大模数30M数列；在18m以上时，应采用60M数列，当跨度在18m以上，工艺布置有明显优越性时，也可采用扩大模数30M数列。但柱距过大，屋盖结构和吊车梁重量增加；反之柱与基础材料增多。对于新型的轻钢厂房，模数的限制可适当放宽，1m,1.5m均可。本设计柱网布置符合布置原则。