２０１５年第Ｏ３期 总第２０１期 福 建 建 筑 Ｎ００３・２０１５ Ｖｏｌ・２０１ Ｆｕｉｉａｎ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ＆Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ 多层钢结构工业厂房在ＰＫＰＭ软件中的设计要点 李 昂 （北京石油化工工程有限公司西安分公司 陕西西安７１００７５） 摘要：依据国家相关规范，针对多层钢结构工业厂房在ＰＫＰＭ软件中的设计要点进行有代表性的论述。 文献标识码：Ａ 文章编号：１００４—６１３５（２０１５）ｏ３～００４５—０３ 关键词：ＰＫＰＭ相关参数；布置原则；荷载 中图分类号：ＴＵ３ Ｔｈｅ ｋｅｙ ｐｏｉｎｔｓ ｏｆ ｄｅｓｉｇｎ ｉｎ ｔｈｅ ｐｋｐｍ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｏｆ ｍｕｌｔｉ——ｓｔｏｒｅｙ ｓｔｅｅｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ ｆａｃｔｏｒｙ ｂｕｉｌｄｉｎｇ ＬＩＡｎｇ （Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．Ｘｉｈｎ Ｂｒａｎｃｈ，Ｘｉｈｎ ７１００７５） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｒｅｌｅｖａｎｔ ｎａｔｉｏｎａｌ ｓｔａｎｄａｒｄｓ，ａｉｍｅｄ ａｔ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｐｏｉｎｔｓ ｏｆ ｍｕｌｔｉ—ｓｔｏｒｅｙ ｓｔｅｅｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｉｎｄｕｓ— ｔｒｉａｌ ｐｌａｎｔ ｄｅｓｉｇｎ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ＰＫＰＭ ｓｏｆｔｗａｒｅ，ｓｏｍｅ ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｖｅ ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎｓ ｗｅｒｅ ｍａｄｅ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｐｋｐｍ ｒｅｌａｔｅｄ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ；Ｌａｙｏｕｔ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ；Ｌｏａｄ Ｅ－ｍａｉｌ：１０４８３４２３０＠ｑｑ．ｃｏｎ 本文主要论述的是针对多层钢结构工业厂房有 代表性的设计参数如何在ＰＫＰＭ中运用并且阐述一 些设计要点。使之如何满足现行的国家规范规定、行 业标准规定。让这些规定通过设计软件更完美更贴 （Ｃ）厂房形体及其构件布置的平面、竖向都不规 则，楼层层高差别较大，中心支撑布置位置不能以荷 载较大的柱间或柱网中部布置，有时还会出现错开 布置。 近地落实到我们的设计图纸当中。此内容是个人对 软件及规范理解后总结的心得，难免有不同意见，供 大家参考。 １ 多层钢结构工业厂房结构特点 多层钢结构厂房是指封闭或露天开敞、水平面内 （ｄ）厂房荷载效应及组合种类较多，包括：正常 操作、充水试验、安装检修及地震等荷载组合，这会带 来结构计算烦琐，出计算书难。 （ｅ）没有专门用于钢结构工业厂房计算的程序。 现在虽然有个ＳＴＳ钢结构设计软件，可以进行钢构件 刚度有限，用于支撑设备、管道的建筑物。它的特点 有如下几条： （ａ）多层钢结构厂房，一般多属于露天开敞式框 架（没有围护墙），与民用封闭式建筑相比，风荷载 计算有很大的特殊性。 布置，但具体计算还是要回到ＳＡＴＷＥ去实施演算。 而ＳＡＴＷＥ软件主要是根据混凝土结构多高层民用建 筑一些特点去开发研制的。他们区别就在于：混凝土 结构楼板层与层之间概念清晰、楼板面内刚度大开洞 少错层少、楼面没有需要特殊处理的又高又重的大设 （ｂ）楼板水平面内刚度有限，楼面铺板一般多采 用钢格栅板或花纹钢板。楼层水平大支撑（支撑不与 备。（注：建议对较为复杂的结构最好用复杂空间结 构分析软件ＰＭＳＡＰ或ＡＮＳＹＳ等软件再复核一遍）。 ２ 中心支撑设置原则 ２级小次梁连接）布置受布置专业条件限制，只能布 置水平小支撑。 支撑设置原则：支撑应尽量做到平面位置均匀对 称，竖向连续。如竖向不连续，可在相邻跨位置搭接 一作者简介：李昂（１９８３．４一 ），男，工程师。 收稿日期：２０１５一Ｏ１—２３ 跨，并在搭接跨内连续设置到底部。 （ａ）弱轴方向：当采用混凝土楼面且楼面开洞较 少时，可根据需要在适当部位设置支撑，当采用钢格 栅板楼面时，有条件时每根轴线宜设置支撑，当不能 ２０１５年０３期总第２０１期 李昂・多层钢结构工业厂房在ＰＫＰＭ软件中的设计要点 ・４６・ 。— ／ 一 ／ －。－ ／ 、 ／—一 ＼ 、 、 ／ ， ／ 、 ０ ， ｔ 、 —一 ＼ ＼ 、ｋ — ． －ｌ ｊ ｝ｌ｜ｌ ｌ ｛ ｌ ｌ ｌｌ ｌ ｌ ｌ一 ｌ ｌ ｌ ｌ Ｉ １ 。ｌ ｌ ｌ ｌ Ｉ ｌ ｌ ｌ ｌ ｌ ｌ Ｉ ｌ ｌ ｌ ｌ ｌ ｌ ｌ ｌ Ｉ Ｉ ｌ ｌ ｌ Ｉ ｌ ｌ ｌ ｌ ｌ ｌ ｌ ｌ ｌ ｌ Ｉ ｌ ｌ ｌ ｌ Ｉ ｌ ｌ ｌ重ｌ ｝ ｌ ｌ Ｉ ｌ ｌ ｌ ｌ ｌ ，。 ， 毒 毒 、 ＼ ＼／｜ ｌ ｌ ● Ｉ ｌ 量 ｌ Ｉ ｌ ｌ ｌ ｌ － ｌ ｌ ｌ ／ －ｌ Ｉ ＼ ，， ， 。、 ＼ — —一 、 ｌ ｌ Ｉ ｌ Ｉ ｌ Ｉ ｔ Ｉ ｌ Ｉ Ｉ ｌ ｌ ｌ ｌ ｌ ｌ ｌ ｌ ｌ ／ ＿＼‘ ’ ＼ ｌ Ｉ｛ ● Ｉ ｌ ｊ ｌ Ｉ Ｉ ｌ Ｉ ｌ ｌ Ｉ ｆ ｌ ＿ 楼面次梁布置方案一 楼面次梁布置方案二 楼面次梁布置方案三 图１楼面次梁布置方案 保证该种设置时，宜加强楼面刚度（如设置水平支 比才能保证是建筑物楼层外边缘线上的角部两端其 撑），保证水平力的传递。 （ｂ）强轴方向：当建筑物高度较低（高度小于 ２０ｍ）、地震设防烈度小于７度０．１５ｇ、位移角满足规 范要求，可不设置支撑。当建筑物较高、地震设防烈 中一端的最大水平位移与该楼层角部两端水平位移 的平均值之比，适用于楼板采用混凝土板一钢梁组合 楼面或花纹钢板楼面。当楼板采用铺钢格栅板，想要 保证其楼层为刚性楼面，就必须每层都设置楼面水平 度不小于７度０．１５ｇ、高宽比较大及长宽比较大，强轴 宜考虑设置支撑。 ３楼面梁布置体系 如（图１），楼面次梁布置方案一、二形式为钢格 栅板楼面的２种布置形式，楼面次梁布置方案三形式 为花纹钢板楼面。 支撑。如果，隔层设置水平支撑或楼层内局部设置， 就不能点强制刚假计算位移比。不点刚假，位移比计 算很难满足规范的１．２ Ｉ．３５］规定，在你能容忍建筑 不规则判别可增加这一项时，可使其位移比不小于 １．５。在计算最大层间位移角时，可不勾选。位移角 限值（应在不点”考虑偶然偏心”和”考虑双向地震作 方案一：方便楼面水平支撑（Ｌ ７０ｘ６）的设置（大 支撑），可以把水平支撑放在２级次梁梁底下面直通， 且对纵横向框架梁传递楼面荷载较为均匀，但一级次 梁截面会增大，导致楼层层高减少。（推荐采用） 方案二：楼面水平支撑只能设置成一段一段的小 支撑，增加了支撑的连接节点，此水平支撑是放在钢 格栅板下面。 ４结构空间有限元分析设计软件ＳＡＴＷＥ设计参数 取值 用下”作用下）只看地震和风荷载作用下的楼层最大 位移工况下位移角，地震作用下１／２５０，风荷载作用 下１／４００。（注：计算除了位移比、周期比以外的其 他结构总体性能时均可不勾选。） （ｃ）考虑偶然偏心与考虑双响地震作用的选项 先点考虑偶然偏心，看计算结果（ＳＡＴＷＥ后处理 一文本文件输出一３结构位移）：在强制刚性楼板假 定、考虑偶然偏心地震作用的规定水平力下的位移比 是否大于１．２（位移比不能大于１．５），来判别结构平 对于一些常识性的参数在此不进行多余阐述，仅 对具有代表性的个别参数进行论述。 面规则性。当在强制刚假、不考虑偶然偏心、规定水 平力作用下的位移比大于１．２时就双点，即同时点取 考虑偶然偏心与考虑双向地震作用（双向地震作用仅 做结构构件承载力计算）。（个别楼层超过１．２而不 超过１．３５，且该层位移角不大于１／６２５时，可不计算 为一项不规则）。 （ｄ）挡风系数 （ａ）结构体系的确定对”多层钢结构厂房”的结 构体系选择按”钢框架结构”和按”多层钢结构厂房” 都可以，推荐按”钢框架结构”。（其计算结果数据都 样，只是要你去对ＳＡＴＷＥ计算结果超限的取用根 据规范的相关要求自己判别。） 一（ｂ）强制采用刚性楼板假定的选项在计算”位移 比”时，有选择取。 因为只有在强制刚假、规定水平力、考虑偶然偏 对开敞工业厂房应根据柱网及层高取值，尤其对 风荷载起控制作用的建筑应仔细研究确定（一般取。 ０．５—０．７），并应在特殊风荷载定义里点自动生成。 心下的计算，才能与规范规定做以比较。此种计算方 法，过滤了结构构件局部震动的影响，计算出的位移 挡风系数由柱、梁、支撑、栏杆、设备的挡风面积计算 得来，挡风折算面积可参见《石油化工钢结构冷换框 ２０１５年０３期总第２０１期 李昂・多层钢结构工业厂房在ＰＫＰＭ软件中的设计要点 ・４７・ 架设计规范ＳＨ／Ｔ ３０７７—２０１２｝附录Ａ提供的近似计 算方法计算。 ５荷载效应及组合 （ｃ）充水试压工况，它是在已经调好的”正常操 作工况下”结构模型中，把设备操作重替换成设备充 水重、删掉管道各类支座的温度推力水平荷载、风荷 载取原来基本风压一半、把地震作用点掉。设计取用 内容：对要进行验算复核的设备充水重荷载范围相关 根据工业建筑荷载特殊性、种类多的特点及 ＳＡＴＷＥ上机出计算书简化等需要，可分别按正常操 作、停产检修、充水试压、地震作用四种工况进行荷载 计算效应组合，取最不利情况进行构件承载力极限状 态和正常使用极限状态设计。结构计算建模型步骤 如下： 的框架梁、主梁进行复核验算，并把验算有改变的梁 型号替换在正常操作工况计算模型里，做好标记，以 方便图纸校审。对于充水重与操作重相差很大的设 备，应复核基础承载力计算。为了出计算书方便及减 轻计算工作量，充水试压工况只有在”设备操作重与 （ａ）正常操作工况荷载组合，它是结构计算主要 控制荷载效应组合，是在ＳＡＴＷＥ计算中，结构在风荷 载及地震作用下计算总体性能（如：”规定水平力”计 算、楼层位移角和位移比计算、周期比计算、剪重比计 算、结构的抗侧刚度计算、刚重比计算、楼层承载力比 计算、倾覆力矩比计算、上部结构嵌固部位的确定、０． 设备充水重相差１５％时，设备充水重大于４００ＫＮ时， 可执行此充水工况验算。正常生产操作活荷载不折 减。不折减主要是因为实为永久荷载的如管道重（包 括其保温层和介质重）、电缆桥架重和可变荷载的管 道内充水重等，在统计楼面荷载时提不出位置及数 ２５Ｑｏ调整）及基础、柱、支撑、框架梁、支撑设备梁、主 梁、板的组合。 （ｂ）停产检修工况荷载组合，它是在已经调好 的”正常操作工况下”结构模型中，把楼面上正常操作 的均布活荷载替换成布置专业所提条件的平台检修 量，就预估了个比较大的活荷载，所以不予折减比 较合理。但对能够分的清楚荷载实际情况时，可进 行折减。 ６结束语 目前市场上的计算软件较多，但无论使用何种软 均布活荷载、把设备操作重替换成设备自重、删掉管 道各类支座的温度推力水平荷载、风荷载取基本风压 一件。都应该明确结构的特点，计算的要点，这样就使 得我们有的放矢，设计出更加安全、合理的成品。 参考文献 半、把地震作用点掉。设计取用内容：对在平台检 修均布活荷载范围内的框架梁、主梁进行复核验算， ［１］ＧＢ ５０００９—２０１２，建筑结构荷载规范［Ｓ］． ［２］ＨＧ／Ｔ ２０６７４—２００５，化工、石化建（构）筑物荷载设计规定 并把验算有改变的梁型号替换在正常操作工况计算 模型里，做好标记，以方便图纸校审。布置平台检修 均布活荷载时，注意其的布置范围，参照设备外形底 座大小，有设备处不应布置检修活荷载。 （上接第３６页） ［Ｓ］． ［３］ＰＫＰＭ结构软件从入门到精通［Ｍ］．北京：中国建筑工业 出版社． 合，也将对未来的设计工作提供一定的参考价值 Ｊ。 参考文献 外空间划定一个公共区域，用于展示学生的成果。这 个外部空间性质由单一的广场活动空间转化为学院 的宣传展示空间，丰富了校园的外部空间层次。 ［１］Ｃｈｒｉｓｔｉａｎ Ｎｏｒｂｅｒｇ—Ｓｅｈｕｌｚ．施植明译．场所精神［Ｍ］．上海： 田园城市文化事业有限公司．１９９５． 这里需要注意的是，以上的这些优化策略应建立 在不破坏校园整体空间环境的基础之上，涉及到一些 大面积、大范围的空间改造之时，还是应由学校进行 统筹的规划安排。 ４结语 ［２］王彦辉．走向新社区——城市居住社区整体营造理论与方 法［Ｍ］．南京：东南大学出版￣￣／２００３． ［３］（英）约翰・亨利・纽曼．徐辉等译．大学的理想［Ｍ］．杭 州：浙江教育出版社，２００１． ［４］宋泽方，周逸湖．大型校园规划与人文环境的失落［Ｊ］．理 想空间．上海：同济大学出版社，２００５／４． 本文对福州大学旗山校区外部空间的现状进行 ［５］陶郅，龚岳．大学校园的步行模式研究［Ｊ］．北京：城市规 划，２００２／１． 了简要的阐述。笔者认为，校园的外部空间环境是与 人的行为活动密不可分的。因此，校园规划使用后的 评价和分析，不仅是对该校园规划的进一步深化，而 ［６］陈杰，福州大学旗山校区校园规划使用后评价［Ｄ］．华南 理工大学硕士论文，２０１ １． 且它的思路与策略如何更好地与使用者的经验相结