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1精工工业建筑系统有限公司;2浙江绍兴精工钢结构集团有限公司
摘要：概述伴随着国内钢铁产业飞速发展的势头，我国钢材的产量不断提高，质量也在不断上升，然而其价格却在不断下降，钢材价格的下降也导致了钢结构价格的大幅度下降。采用钢结构建设的厂房建设的周期相当短，投入生产效率高，资本回收速度快。这种厂房结构性能优越、经济效益良好，在企业厂房建设中受到欢迎，成为现代企业厂房建设中的首选。大跨度钢结构是目前我国相关企业在选择厂房类型时的重要选择方案，对于大跨度结构厂房来说，屋面支撑结构的设计是一项十分重要的工作。本文主要对大跨度钢结构产房屋面支撑设计作出重具体分析，以供参考。
关键词：大跨度钢结构；厂房屋面；支撑设计
对大跨度钢结构厂房，设计师都会为柱列设置柱间支撑，以满足"门规"中建议的柱间支撑小于60m的要求。不过，在实际设计中业主坚持安全无障碍的空间布局要求，柱网跨度本身已超60m的限值。屋面支撑在水平风荷载作用下，跨度变形不断增大，这会对屋面支撑产生附加水平力，同时作为桁架弦杆的屋面梁中产生大轴力，为消除这于不利因素，需对常用屋面支撑布置形式进行改进。本文就对这一问题作出方案探讨。
1大跨度钢结构厂房屋面支撑的设计原则
1.1注意材料优选
优质的施工材料是确保给钢结构厂房屋面支撑系统整体质量的基础，为此必须要对进场材料进行严格的控制，避免不合格的钢材料流入现场。要选择符合相关标准规范要求的高性能给建筑材料，针对厂房的所处生产环境，选择防火、耐高温、防腐蚀的材料。同时还还要符合耐久性和坚固性标准，厂房结构的安全与稳定。
1.2要坚持安全第一的原则
在实际情况中，企业的厂房是企业生产部门进行生产活动的基本场所。因此，在钢结构厂房屋面支撑的设计中，就需要保证结构的安全稳定，从而为企业的生产活动营造一个安全稳定的空间。这一方面是对于企业生产部门所有员工人身安全的负责，另一方面也是保证企业正常生产的基础条件。
2屋面支撑变形分析
在实际情况中，根据厂房屋面结构分析，可以得知屋面支撑结构中，屋面梁的强轴平面往往是垂直于支撑衍架的，这就导致屋面梁受到的弯曲应力往往比较小。因此，支撑衍架在斜腹杆被移除出系统是可以视为静止的结构进行计算。所以，根据结构力学以及衍架在静止时的弹性范围，衍架的位移计算方式为：
其中，N1为各腹杆的轴力，AF1为各支撑腹杆的截面积；H为衍架矢高；θF1为各斜腹杆与直腹杆的夹角Mmax为衍架在水平荷载作用下跨中最大弯矩；L为衍架的跨度；Axi为朽架弦杆的截面积；dxi为弦杆至衍架中和轴的距离。
3工程实例中的屋面支撑设计
3.1工程概况
某厂房高11m、宽120m，长153m，纵向支撑柱的间距为9m，横向抗风柱的间距为10m。厂房屋面重量为D=0.20kN/m2,悬挂荷载为D=0.20kN/m2。按照设计标准以及用户要求，该厂房的抗震烈度为7级。根据SAP2000测量方法以及公示（1）进行计算屋面受应力情况如表1所示。
表1公式（1）与SAP2000计算结果对比
3.2方案改进
根据表1中的数据可以得出，该厂房在屋面悬挂荷载方面比较大，因此在重力作用下屋面结构很容易出现较大的附加倾覆力矩。对此，我们在这里提出以下两种方案。
(1)方案一。在保证屋面结构中，横向支撑结构的数量不变的情况下，在结构中相近的结构支撑进行连续布置，从而实现将支撑衍架的矢高扩大一百，以达到增加惯性矩的目的。这一方案的原理如下，如前文提到，当支撑衍架在斜腹杆被移除出系统是可以视为静止结构进行计算的，衍架矢高增加一倍，但是梁轴变形导致的位移却减少了一半。
(2)方案二。根据方案一的思路，结合巨型钢结构设计原理，在厂房屋面的主体支撑面中加装局部小衍架来分担作用力，这些新的衍架结构主要设置与厂房的两侧檐口以及大跨度结构的三分点，从而在结构上将整体厂房屋面支撑结构转变为巨型钢结构的形式。在这一方案中，屋面的横向支撑受到小衍架的纵向支撑，从而提高结构的稳定，降低大跨度的弯矩，提高系统的整体刚度。
4总结
随着我国经济的发展，在企业的生产经营活动中越来越重视生产场所的现代化建设。大跨度钢结构厂房的屋面设计是保证企业生产场所安全稳定的重要基础，是保证企业日常生产活动健康有序进行的基本保证。因此，我们需要根据实际情况来做好相关结构的设计工作，保证钢结构设计能够符合实际需要。
参考文献：
[1]某厂房屋面主梁开裂原因分析[J].吴道闻,黄锦斌,张平,郑金伙.广东土木与建筑.2000(06)
[2]古巴蔗糖工业厂房特种屋面翻修施工技术[J].王吉福.中国建筑防水.2017(07)
[3]何章权.基于有限元模拟大跨度钢桁架结构吊装方案设计[J].赤峰学院学报(自然科学版),2017(6)