一.鋼結(jié)構(gòu)的特點
鋼結(jié)構(gòu)是用鋼板、熱軋型鋼或冷加工成型的薄壁型鋼制造而成。鋼結(jié)構(gòu)的主要特點是：
（a）材料的強度高，塑性和韌性好。
鋼材和其他建筑材料諸如混凝土、磚石和木材相比，強度要高的多。因此特別使用跨度大或荷載很大的構(gòu)件和結(jié)構(gòu)。塑性好，結(jié)構(gòu)在一般條件下不會因超載而突然斷裂；韌性好，結(jié)構(gòu)對動力荷載的適應(yīng)性強。
（b）鋼結(jié)構(gòu)的質(zhì)量輕。
鋼結(jié)構(gòu)的密度比混凝土等建筑材料大，但鋼結(jié)構(gòu)卻比鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)輕，原因是鋼材的強度與密度之比要比混凝土大的多。
（c）鋼材耐腐蝕性差。
鋼材耐腐蝕性能比較差，必須對結(jié)構(gòu)注意防護。這使維護費用比鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)高。不過在沒有侵蝕性介質(zhì)的一般廠房中，構(gòu)件經(jīng)過徹底除銹并涂上合格的油漆，銹蝕問題并不嚴重。
（d）材質(zhì)均勻，和力學計算的假定比較符合。
鋼材內(nèi)部組織比較接近于均質(zhì)和各項同性體，而且在一定的應(yīng)力幅度內(nèi)幾乎是完全彈性的。
（e）鋼結(jié)構(gòu)制造簡便，施工周期短。
鋼結(jié)構(gòu)所用的材料單純，而且是成材，加工比較簡便，并能使用機械操作。因此，大量的鋼結(jié)構(gòu)一般在專業(yè)化的金屬結(jié)構(gòu)廠做成構(gòu)件，精確度較高。構(gòu)件在工地拼接，可以采用安設(shè)簡便的普通螺栓和高強螺栓，有時還可以在地面拼裝和焊接成較大的單元再行吊裝，以縮短施工周期。
（f）鋼材耐熱但不耐火。
鋼材長期經(jīng)受100℃輻射熱時，強度沒有多大變化，具有一定的耐熱性能，但溫度達150℃以上時，就須用隔熱層加以保護。鋼材不耐火，重要的結(jié)構(gòu)必須注意采取防火措施。例如，桎石板，桎石噴涂層或石膏板加以防護。
二.單層鋼結(jié)構(gòu)體系的組成
單層廠房鋼結(jié)構(gòu)的組成按外形可分為鋸齒形和矩形；按跨度可以分為單跨，多跨和高低跨；按維護體系可分為傳統(tǒng)形式單層廠房和輕鋼形式單層廠房；按有無天窗可分為無天窗單層廠房和有天窗單層廠房；按吊車情況可以分為無吊車和有吊車兩類。本設(shè)計鋼結(jié)構(gòu)體系為有吊車無天窗的傳統(tǒng)形式的單層工業(yè)廠房。
三.廠房橫向框架
（a）框架的類型
廠房的基本承重結(jié)構(gòu)通常采用框架體系。這種體系能夠保證必要的橫向剛度，同時其凈空又能滿足使用上的要求。
橫向框架按其靜力計算模式來分，主要有橫梁與柱鉸接兩種情況。如按跨度來分，則有單跨、雙跨和多跨。
橫梁與柱鉸接的框架，在傳統(tǒng)廠房結(jié)構(gòu)中常見到。由于其橫向剛度較差，常不能滿足吊車使用上的要求，因此這種結(jié)構(gòu)類型現(xiàn)在很少采用。橫梁與柱剛接的框架具有良好的橫向剛度，但對于支座不均勻沉降及溫度作用比較敏感，需采用防止不均勻沉降的措施。輕鋼廠房采用的門式剛架屬于橫梁與柱剛接，而且由于結(jié)構(gòu)自重與傳統(tǒng)廠房相比大為減輕，故沉降問題不甚嚴重。因而是一種較好的結(jié)構(gòu)形式。
（b）框架橫梁的形式及其應(yīng)用范圍
橫向框架的橫梁有實腹式和桁架式兩種。
橫向框架的實腹式橫梁通常采用由三塊鋼板焊接而成的工字型截面，兩端與柱頂剛接形成門架，其高度約為跨度的1/25～1/45。它的優(yōu)點是建筑高度小，制造省工，運輸方便。實腹式橫梁本身高度較小，故在輕鋼廠房中運用較多。
橫向框架上端為剛接的桁架式橫梁，一般采用平行弦梯形和多邊形的桁架。如果是鉸接的桁架式橫梁，則采用三角形桁架。多邊形桁架和梯形桁架在重型廠房中應(yīng)用較廣。廠房橫向框架柱按其形式可分為等截面柱、均勻變截面柱、臺階式柱和分離式柱。
等截面柱通常做成工字型截面，吊車梁支撐在牛腿上。這種形式適用于吊車起重量小于20kN的車間。
均勻變截面柱為變高度的H型截面，大量用于輕鋼結(jié)構(gòu)廠房，經(jīng)濟性好，施工便利。
臺階式柱在傳統(tǒng)型廠房中較為常用，由單階和雙階之分。
分離式柱將吊車支柱和組成橫向框架的支柱分離，其間用水平連系板連系起來。因為水平連系板在豎向的剛度與吊車柱抗壓剛度相比很小，故認為吊車豎向荷載僅傳至吊車支柱而不傳給框架支柱。分離式柱一般較臺階式柱費鋼材，上部剛度較小，但在吊車起重較大而廠房高度小于18m時，采用分離式柱比較經(jīng)濟；如果廠房有擴建的可能，且擴建時希望不受吊車荷載的牽制，則可采用分離式柱；在吊車荷載大而廠房用壓型鋼板做屋面板時，分離式柱也可能是較經(jīng)濟的。
在本設(shè)計中，廠房為單層單跨工業(yè)廠房，采用重級工作制吊車，其框架形式為屋架與柱兩端剛接，可看作屋架折合成橫梁，簡化成剛架形式。柱子采用臺階式柱，上柱是工字型柱，下柱是格構(gòu)式柱。
四.柱網(wǎng)布置
（a）柱網(wǎng)布置要求
單層廠房中橫向框架柱和縱向框架柱形成一個柱網(wǎng)。柱網(wǎng)布置主要時根據(jù)工藝、結(jié)構(gòu)與經(jīng)濟的要求確定。此外，還要考慮建筑內(nèi)其他部分與柱網(wǎng)的協(xié)調(diào)。如基礎(chǔ)、地下管道、煙道、地坑等。工藝要求柱的位置與車間內(nèi)機械、起重、運輸設(shè)備相協(xié)調(diào)，符合生產(chǎn)流程，還要考慮生產(chǎn)過程的可能變動。根據(jù)本設(shè)計生產(chǎn)工藝布置要求，柱距選用12m，綜合技術(shù)經(jīng)濟效果較好。山墻為非承重墻，抗風柱邊緣與橫向定位軸線相重合。端部排架柱的中心線自橫向定位軸線向內(nèi)移動500mm。由于柱距較大，縱向框架柱列間設(shè)有托架。柱與柱的中間設(shè)有小柱。
（b）柱網(wǎng)布置原則
柱網(wǎng)布置的一般原則為：符合生產(chǎn)工藝和使用要求；建筑平面和結(jié)構(gòu)方案經(jīng)濟合理；在廠房結(jié)構(gòu)形式和施工方法上具有先進性和合理性；符合《建筑模數(shù)協(xié)調(diào)標準》的有關(guān)規(guī)定；適應(yīng)生產(chǎn)發(fā)展和技術(shù)革新的要求。廠房跨度在18m以下時，應(yīng)采用擴大模數(shù)30M數(shù)列；在18m以上時，應(yīng)采用60M數(shù)列，當跨度在18m以上，工藝布置有明顯優(yōu)越性時，也可采用擴大模數(shù)30M數(shù)列。但柱距過大，屋蓋結(jié)構(gòu)和吊車梁重量增加；反之柱與基礎(chǔ)材料增多。對于新型的輕鋼廠房，模數(shù)的限制可適當放寬，1m,1.5m均可。本設(shè)計柱網(wǎng)布置符合布置原則。
