7.3 钢结构厂房

7.3.1  本节适用于钢柱、钢屋架或钢屋面梁承重的单层厂房的设计。

7.3.2  单层钢结构厂房的结构体系应符合下列规定：

    1  横向抗侧力结构体系，可采用铰接框架(排架)、刚接框架和门式刚架。

    2  纵向抗侧力结构体系应符合下列规定：

        1)设置桥式吊车的厂房，应设置柱间支撑，采用纵向铰接框架；

        2)不设置桥式吊车的厂房，非抗震设计及抗震设计6度、7度时，宜采用纵向铰接框架，设置柱间支撑；也可采用纵向刚接框架，不设置柱间支撑。抗震设计8度、9度时，应采用纵向铰接框架并设置柱间支撑。

7.3.3  单层厂房钢柱，可根据柱的高度、桥式吊车的设置以及厂房功能要求等情况，采用等截面柱、阶形柱和分离式柱，并应符合下列规定：

    1  无桥式吊车厂房以及设有桥式吊车，但起重量不大于20t的厂房宜采用等截面柱。

    2  设有桥式吊车的厂房宜采用阶形柱。

    3  当有下列情况时，可采用分离式柱：

        1)桥式吊车的起重量大于或等于125t，且轨顶标高不大于10m；

        2)厂房设有双层桥式吊车，而下层吊车轨顶标高不大于10m；

        3)厂房中列柱两侧桥式吊车轨顶标高相差较大，且低跨桥式吊车的起重量较大，在柱上不宜设置悬挑牛腿；

        4)边列预留扩建跨，或边列柱外侧设有露天桥式吊车栈桥柱。

7.3.4  钢柱的截面形式可采用实腹式和格构式，并应符合下列规定：

    1  柱截面高度小于或等于1000mm时，宜采用实腹式；柱截面高度大于1000mm时，宜采用格构式柱。

    2  双阶形柱的上柱宜采用实腹式；中柱宜采用实腹式，当中柱柱段较长时，也可采用格构式柱；下柱宜按本条第1款的条件确定采用实腹式或格构式。

7.3.5  厂房纵向柱间支撑的布置应符合本规范第7.3.2条的规定，并应符合下列规定：

    1  下柱柱间支撑的布置应符合下列规定：

        1)应在厂房结构单元的中部设置一道；当厂房单元柱间数不超过5个且长度小于60m时，亦可在厂房结构单元两端柱间各设置一道；

        2)厂房结构单元长度大于120m或采用轻型围护材料时长度大于150m以及抗震设计8度和9度，厂房结构单元长度大于90m或采用轻型围护材料时长度大于120m时，应在厂房结构单元中部1/3区段设置两道；各种情况下，柱间支撑的间距不宜大于60m。

    2  上柱柱间支撑，应在设置下柱柱间支撑的柱间以及厂房结构单元的两端柱间设置。

7.3.6  柱间支撑应根据具体情况采用单片或双片形式，并应符合下列规定：

    1  等截面柱，当采用实腹式柱且截面高度不大于600mm时，可采用单片支撑，沿柱中心线平面设置；截面高度较大时，宜采用双片支撑，沿柱两翼缘设置。

    2  阶形柱的上柱，柱间支撑应符合下列规定：

        1)柱间支撑应沿柱侧翼缘设置。当上柱截面高度小于或等于1000mm时，宜采用单片，沿柱中心线平面设置。当设置有支承屋架的托架(梁)时，支撑的位置应与托架(梁)位置相适应；当上柱设置有人孔时，支撑应让开通道偏一侧设置；

        2)截面高度大于1000mm，或在上柱设有人孔且纵向刚度要求较高时，宜采用双片支撑。

    3  阶形柱的中柱，宜采用双片支撑。

    4  阶形柱的下柱，应采用双片支撑。

    5  分离式柱的下柱应采用双片支撑。上柱和中柱的柱间支撑的设置应符合本条第1款和第2款的规定。

7.3.7  钢结构厂房屋盖结构的选型和布置应符合下列规定：

    1  钢结构厂房应采用钢屋架(屋面梁)。设有托架和天窗的厂房应采用钢托架和钢天窗架。

    2  屋面板可采用钢筋混凝土屋面板、预应力混凝土屋面板和压型钢板等轻型板材；抗震设计时，大跨度和大柱距厂房屋面宜采用压型钢板等轻型板材；临时性厂房可采用瓦楞铁。

    3  厂房天窗的选型和布置宜符合本规范第7.2.13条的规定。

7.3.8  有檩和无檩屋盖支撑的布置和杆件的连接应符合下列规定：

    1  有檩和无檩屋盖杆件的连接应分别符合本规范第7.2.14条和第7.2.15条的规定。

    2  有檩和无檩屋盖结构的支撑布置宜分别符合表7.3.8-1和表7.3.8-2的规定。

    3  中间井式天窗屋盖结构的支撑布置宜符合本规范表7.2.15-2的规定。

    4  实腹式门式刚架厂房屋盖支撑的设置应符合本规范第7.3.10条的规定。

表7.3.8-1  有檩屋盖的支撑系统布置

    注：表中厂房单元指厂房独立结构单元。

表7.3.8-2  无檩屋盖的支撑系统布置

    注：表中厂房单元指厂房独立结构单元。

7.3.9  有檩屋盖和无檩屋盖应按本规范第7.2节的规定设置屋架下弦横向水平支撑。当屋架端部支承在屋架下弦时，下弦横向水平支撑的设置尚应符合下列规定：

    1  非抗震设计和抗震设计6度、7度时，应在厂房单元端部开间及每隔60m设置一道；

    2  抗震设计8度、9度时，应在厂房单元端部开间及柱间支撑开间各设置一道。

7.3.10  采用实腹式刚架结构体系时，屋盖杆件的连接，应符合本规范第7.2.14、7.2.15条的规定，屋盖支撑的布置应符合下列规定：

    1  屋盖横向水平支撑、纵向通长系杆以及纵向天窗支撑的布置，宜按本规范表7.3.8-1和表7.3.8-2的要求确定。

    2  横向水平支撑、纵向通长系杆设置在屋面梁上翼缘平面，屋面梁两侧应设置隅撑作为侧向支承。

7.3.11  单层钢柱厂房结构计算应符合本规范第6章和本节的规定。

7.3.12  厂房结构的静力计算分析，应根据结构体系和结构布置以及荷载和各种作用的实际情况，采用相应的空间结构模型或平面结构模型。

7.3.13  抗震设计时，厂房结构纵向、横向地震作用计算宜分别计入屋盖纵向和横向弹性变形，并应按多质点空间结构模型进行结构分析，同时应符合下列规定：

    1  厂房横向地震作用计算，对于平面规则、抗侧刚度均匀、柱距相等的轻型屋盖厂房，可按平面结构模型计算。多跨等高厂房可采用底部剪力法，有高低跨的多跨厂房应采用振型分解反应谱法。

    2  厂房纵向地震作用计算可采用下列方法：

        1)采用轻型墙板或与厂房柱柔性连接的预制混凝土墙板的厂房可采用底部剪力法计算；

        2)采用与柱贴砌且与厂房柱拉结的普通砖砌体围护墙厂房可按本规范第7.2节的规定计算；

        3)设置柱间支撑的厂房，柱列的计算应计入支撑构件屈曲后的地震作用效应。

    3  地震作用计算时，围护墙的自重和刚度取值应符合下列规定：

        1)轻型墙板或与厂房柱柔性连接的预制混凝土墙板应计入其全部自重，可不计入其刚度；

        2)对于约束厂房主体结构侧移，与厂房柱贴砌且与厂房柱有拉结的砌体墙，应计入其全部自重。纵向地震作用计算时，尚应计入砌体墙的折算刚度，7度、8度和9度时折算系数可分别取0.6、0.4和0.2。

7.3.14  屋盖支撑构件的连接构造应符合本规范第7.2.30条的规定。

7.3.15  厂房结构构件截面和构件连接计算应符合现行国家标准《钢结构设计规范》GB50017和《建筑抗震设计规范》GB50011的有关规定。

7.3.16  钢柱的计算长度、允许长细比应按现行国家标准《钢结构设计规范》GB50017的规定采用。抗震设计时，框架柱的长细比，当轴压比小于0.2时，不宜大于150；轴压比不小于0.2时，不宜大于120，fy为钢材的屈服强度。

7.3.17  钢结构的构造要求除应符合本规范的规定外，还应符合现行国家标准《钢结构设计规范》GB50017和《建筑抗震设计规范》GB 50011的有关规定。

7.3.18  厂房柱截面形式应按本规范第7.3.4条的规定采用，柱身的构造应符合下列规定：

    1  实腹式柱在符合下列情况时应设置横向加劲肋：

        1)腹板计算高度h与厚度t之比h/t大于80时，应采用横向加劲肋加强，横向加劲肋应成对布置，横向加劲肋间距不得大于3h；

        2)横向加劲肋的尺寸和构造应符合国家现行标准《钢结构设计规范》GB50017的有关规定。在集中水平作用点或牛腿处，横向加劲肋的厚度应满足计算要求。

    2  格构式柱的截面宽度较大或在缀件处剪力较大时，宜采用缀条柱。采用缀板柱时，同一截面处缀板或型钢横杆的线刚度之和不得小于较大柱肢线刚度的6倍。

    3  格构式柱和大型实腹式柱，在承受较大水平力处以及运送单元的端部应设置横隔(横隔板或横隔架)。横隔沿柱高的间距不得大于8m和柱截面长边尺寸的9倍，宜每隔4m～6m设置一道。横隔的设置应符合下列规定：

        1)实腹式柱的横隔应采用横向板；

        2)格构式柱的横隔可采用横隔板和横隔架，且横隔板和横隔架均应设置在水平缀条。在承受较大水平力或悬挑牛腿处应采用横隔板。

7.3.19  阶梯形柱在上柱和下柱交接处应设置肩梁。肩梁宜采用单腹板式，不能满足计算要求时，可采用双腹板式，并应符合下列规定：

    1  肩梁构件的截面尺寸应根据计算确定，并应满足刚度要求。

    2  肩梁腹板的高度不宜小于下柱截面高度的40％～60％，腹板厚度不宜小于10mm。

    3  肩梁上盖板的厚度，轻、中型厂房不宜小于16mm，重型厂房不宜小于25mm。

    4  肩梁下盖板的厚度，轻、中型厂房不宜小于12mm，重型厂房不宜小于20mm。盖板的长宽尺寸宜按填满柱肢确定。当下柱的截面尺寸较大时，可在下盖板底部两侧各焊接一根截面不小于∟100×8的角钢加强。

7.3.20  钢柱设置牛腿时，牛腿可采用工字形截面，截面尺寸可由计算确定，并应符合下列规定：

    1  实腹式柱设置牛腿时，柱在牛腿上、下翼缘相对应的位置应设置横向加劲板。

    2  格构式柱设置牛腿时，牛腿顶面与柱的横向水平缀杆应设在同一标高，并应设置横隔板加强。与牛腿相连接的柱肢，在牛腿上、下翼缘相对应的位置应设置横向加劲板。

    3  采用顶接于柱上的牛腿，其上、下翼缘与柱的连接应采用剖口焊。

7.3.21  阶梯形柱的上段柱和中段柱，当在吊车梁顶面标高处设置人孔时，人孔的设置应符合下列规定：

    1  人孔两侧的分肢应进行承载力和稳定验算。

    2  人孔的宽度宜取400mm，高度宜取1800mm～2000mm。人孔周边应设置纵向和横向加劲板。横向加劲板可取与柱身横向加劲肋相同的尺寸，其厚度可比柱身横向加劲肋厚度增加2mm～4mm；纵向加劲板的厚度不应小于柱腹板的厚度，且不应小于10mm，其外伸的宽度可取柱腹板厚度的12倍，且不应小于120mm。

    3  人孔底部标高应与桥式吊车梁翼缘顶面标高相一致，孔底处的横向加劲肋可与制动结构和桥式吊车梁相连，并应传递桥式吊车横向水平力。当孔底处的横向加劲肋按与制动结构和桥式吊车梁相连设计时，其构造和计算应符合制动结构的相关要求。

7.3.22  框架柱、梁板件宽厚比限值应符合现行国家标准《钢结构设计规范》GB50017的有关规定。抗震设计时，尚应符合现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB50011的有关规定。

7.3.23  钢柱柱脚可采用埋入式、插入式、外包式或外露式柱脚。抗震设计时，宜采用埋入式、插入式或外包式柱脚；6度、7度时，也可采用外露式柱脚。

7.3.24  埋入式和插入式柱脚的设计应符合下列规定：

    1  柱脚的埋入深度应根据计算确定，并应符合下列规定：

        1)非抗震设计时，埋入深度不应小于表7.3.24规定的最小埋入深度的要求；抗震设计时，埋入深度不得小于表7.3.24规定的最小埋入深度的要求；

        2)各种情况下，埋入深度均不应小于500mm和吊装时钢柱长度的1/20。

    2  柱脚底部最不利组合内力应由基础的钢筋混凝土承受。

    3  柱脚埋入部分的顶部应设置水平加劲肋或横隔。

表7.3.24  钢柱埋入基础的最小深度

    注：h为柱截面高度(长边尺寸)，b为柱的截面宽度，d为圆管管外径；d1为格构式柱单肢截面高度(或外径)。

    4  插入式钢柱柱脚底端至基础杯口底面的距离宜采用50mm，当有柱底板时，可采用200mm。

7.3.25  外露式刚性柱脚的设计应符合下列规定：

    1  柱脚应按柱脚处最不利组合内力进行计算，抗震设计时，柱脚承载力不宜小于柱截面塑性屈服承载力的1.2倍。

    2  柱脚锚栓的直径和数量应根据组合内力作用下产生的最大拉力计算确定。柱脚底部的水平剪力应由柱脚钢底板与基础间的摩擦力，或设置抗剪键及其他措施承担，不应由柱脚锚栓承担。

7.3.26  外包式柱脚的设计应符合下列规定：

    1  钢筋混凝土外包高度，对工字形柱，不宜小于钢柱截面高度的2.5倍；对箱形截面柱或圆管截面柱，不宜小于箱形截面高度或圆管截面直径的3倍。

    2  柱脚底部的弯矩和剪力应由外包钢筋混凝土承受。

7.3.27  埋入式柱脚和外包式柱脚的混凝土保护层厚度不应小于180mm。埋入部分和外包部分，在柱的翼缘上宜设置圆柱头焊钉(栓钉)，其直径不得小于16mm，水平和竖向的中心距不得大于200mm。

7.3.28  外露式柱脚的底面高出厂房地面不应小于150mm，有腐蚀性要求的厂房不宜小于300mm。埋入式和插入式柱脚，在厂房地面以下部分应采用混凝土包裹，且混凝土包裹部分高出厂房地面的高度不应小于150mm，有腐蚀性要求的厂房不宜小于300mm，混凝土包裹层的厚度不应小于50mm。

7.3.29  柱间支撑形式宜采用交叉式，也可根据具体条件采用人字形。当由于生产工艺的需要，以及柱距较大不宜采用交叉式支撑时，可采用门架式支撑。

7.3.30  交叉式和人字形支撑的斜杆与水平面的交角宜取35°～55°。

7.3.31  支撑杆应采用型钢。支撑杆件宜采用整根型钢，当热轧型钢超过材料最大长度规格时，可采用拼接等强接长。

7.3.32  柱间支撑杆件的设计应符合下列规定：

    1  柱间支撑杆件截面尺寸应由计算确定，并应满足长细比的要求。

    2  柱间支撑杆件的最大长细比不宜超过表7.3.32-1的规定。抗震设计时，交叉式支撑的斜杆(拉杆)的最大长细比尚应符合表7.3.32-2的规定。

表7.3.32-1  柱间支撑杆件的最大长细比

    注：设置有夹钳吊车和刚性料耙的厂房，吊车梁以上的柱间支撑拉杆的长细比不宜大于300。

表7.3.32-2  抗震设计交叉式支撑斜杆(拉杆)的最大长细比

    注：本表适用于拉杆，当为压杆时，应满足本规范表7.3.32-1中的对应压杆的要求。

    3  柱间支撑杆件截面及其连接节点验算，支撑杆件计算长度的确定和长细比验算应按现行国家标准《钢结构设计规范》GB50017的规定执行；抗震设计时，柱间支撑杆件连接节点验算尚应符合现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB50011的有关规定。

7.3.33  柱间支撑的连接应符合下列规定：

    1  支撑杆件之间相交连接点以及支撑与柱的连接点应设置节点板，节点板的厚度应根据计算确定，但不宜小于10mm；抗震设计时不应小于10mm。

    2  支撑杆与交叉点节点板的连接应采用焊接，与端部节点板的连接宜采用焊接，也可采用高强螺栓连接。

    3  柱间支撑节点连接焊缝及柱内预埋件的承载力应大于支撑杆件的承载力，节点连接焊缝及柱内预埋件计算的作用力设计值应取支撑杆件全截面抗拉强度设计值。对于单角钢交叉式支撑杆，其端部的连接计算应计入强度折减，强度折减系数系应符合现行国家标准《钢结构设计规范》GB50017的有关规定。

    4  交叉式支撑杆有一根在交叉点中断时，交叉节点板应加强，其承载力不应小于支撑杆件承载力的1.1倍。

    5  支撑杆件的截面应力比不宜大于0.75。

    6  柱间支撑节点板与钢筋混凝土柱预埋件的连接以及与钢柱的连接应采用焊接。

    7  柱间支撑与构件连接不应小于支撑杆件塑性承载力的1.2倍。