對于單層多跨鋼結(jié)構(gòu)廠房的結(jié)構(gòu)設(shè)計以及地震作用分析，必須清楚認(rèn)識單層多跨鋼結(jié)構(gòu)廠房組成，具體包括柱子、屋頂?shù)龋饕ㄔ觳牧蠟殇摻Y(jié)構(gòu)，是十分常見的工業(yè)廠房類型。當(dāng)前工作現(xiàn)代化發(fā)展步伐加快，與此同時很多冶金領(lǐng)域發(fā)展范圍擴(kuò)展，對單層多跨鋼結(jié)構(gòu)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計及地震作用提出嚴(yán)格要求。改善傳統(tǒng)鋼結(jié)構(gòu)廠房施工中，使用年限短、自身重、不可回收等局限，真正做到單層多跨鋼結(jié)構(gòu)廠房的節(jié)能環(huán)保結(jié)構(gòu)設(shè)計，延長其使用年限的同時，將施工周期縮短，減輕自身重量，為工業(yè)發(fā)展全面貫徹綠色節(jié)能環(huán)保理念創(chuàng)造條件。 　　1 單層多跨鋼結(jié)構(gòu)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計分析
　　
　　面對工業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展對廠房結(jié)構(gòu)提出的高要求與標(biāo)準(zhǔn)，積極提出單層多跨鋼結(jié)構(gòu)廠房設(shè)計理念，并且結(jié)合實際廠房設(shè)計需要，不斷優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計理念，積極從在鋼結(jié)構(gòu)廠房設(shè)計期間，動力特性與結(jié)構(gòu)鋼設(shè)計角度出發(fā)，充分認(rèn)識到單層多跨鋼結(jié)構(gòu)廠房對工業(yè)化發(fā)展的重要性。
　　
　　1.1 動力特征鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計研究
　　
　　單層多跨鋼結(jié)構(gòu)廠房設(shè)計過程中，必須認(rèn)識到動力特征對鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要性。在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計期間，動力特征分析需要有限元軟件SPA的支持完成操作。有限元軟件SPA具體包括有點單元、體單元、線單元與面單元。四個單元分別對單層多跨鋼結(jié)構(gòu)廠房的結(jié)構(gòu)設(shè)計進(jìn)行分析。具體體現(xiàn)在靜動力計算、有限元、線性、非線性等方面。有限元軟件主要從單層多跨鋼結(jié)構(gòu)角度出發(fā)，對廠房空間進(jìn)行動力特征分析，從而確定廠房空間結(jié)構(gòu)。結(jié)合動力特征分析的方式，提前建立好空間結(jié)構(gòu)模型，利用空間結(jié)構(gòu)模型劃分具體單元，同時采取網(wǎng)格劃分的方式，實現(xiàn)墻面板、檁條以及屋面板等在單層多跨鋼結(jié)構(gòu)廠房中的自重減輕，實現(xiàn)鋼柱梁重力的均攤[1]。利用有限元軟件對模型中結(jié)構(gòu)設(shè)計展開分析，及時將廠房空間結(jié)構(gòu)情況加以了解，隨后制定不同階層的振型圖，理清其中模型變化周期，及時統(tǒng)計特征頻率表。根據(jù)有限元軟件對鋼結(jié)構(gòu)廠房中一榀鋼架的研究與動力特征分析，認(rèn)識到一榀鋼架其振型全部為平面外圍狀態(tài)，并且與其他位置的鋼結(jié)構(gòu)相比剛度較小，如果不能有效控制，極易出現(xiàn)左右擺動，影響鋼結(jié)構(gòu)廠房的結(jié)構(gòu)安全。觀察鋼結(jié)構(gòu)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計振型圖，結(jié)構(gòu)設(shè)計的不同階段，變形方向、鋼結(jié)構(gòu)位移等都存在明顯區(qū)別，其中變形也劃分為多種模式，比如扭轉(zhuǎn)變形、整體變形或者平動變形等。鋼結(jié)構(gòu)順著一個方向延伸，其中結(jié)構(gòu)中很多位置都會出現(xiàn)較大位移變化，這期間就需要在結(jié)構(gòu)設(shè)計中注意，控制鋼梁截面大小，以此來控制鋼結(jié)構(gòu)的位移變化。但是相對方向如果支撐力不足，也會出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)變形現(xiàn)象，所以在實際鋼結(jié)構(gòu)廠房的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，必須注意雙向鋼結(jié)構(gòu)位移情況，防止各種變形問題的出現(xiàn)。
　　
　　1.2 單層多跨鋼結(jié)構(gòu)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計
　　
　　鋼結(jié)構(gòu)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計中，還要根據(jù)單層多跨結(jié)構(gòu)設(shè)計要求，綜合考慮其多方面影響因素，必須做到每個結(jié)構(gòu)設(shè)計都能夠得到有效控制。單層多跨鋼結(jié)構(gòu)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計中，廠房的鋼梁、橫縱跨度以及廠房柱網(wǎng)等，都會影響到最終結(jié)構(gòu)設(shè)計質(zhì)量。鋼結(jié)構(gòu)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計中，柱網(wǎng)設(shè)計必須根據(jù)國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)定進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計，并且在結(jié)構(gòu)設(shè)計中，充分考慮施工與維護(hù)工作，為柱網(wǎng)后期維護(hù)創(chuàng)造有利條件，確保隨時能夠檢查柱網(wǎng)的柱距是否統(tǒng)一[2]。根據(jù)檢查情況確定廠房橫縱跨度與剛度，進(jìn)而滿足鋼結(jié)構(gòu)廠房建筑對柱網(wǎng)結(jié)構(gòu)的需求，提高單層多跨鋼結(jié)構(gòu)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計的安全性、功能性與經(jīng)濟(jì)性、鋼結(jié)構(gòu)廠房柱網(wǎng)設(shè)計期間，還涉及到鋼結(jié)構(gòu)廠房的伸縮縫位置、尺寸等方面，這些方面的科學(xué)設(shè)計，保證廠房橫縱柱網(wǎng)尺寸。具體設(shè)計中需要注意，廠房橫向跨度、縱向跨度之間，必須確保柱距符合廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)定。其中廠房橫向跨度中，設(shè)計主要以3m倍數(shù)為主，縱向柱網(wǎng)尺寸設(shè)計則以6m為主。鋼結(jié)構(gòu)廠房設(shè)計過程中，橫向跨度設(shè)計期間，需要考慮到廠房中設(shè)備、生產(chǎn)線、物流、管理以及人員流動等因素，還要結(jié)合鋼結(jié)構(gòu)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計要求與廠房實際應(yīng)用等，選擇專業(yè)團(tuán)隊進(jìn)行技術(shù)分析與規(guī)劃，確保單層多跨鋼結(jié)構(gòu)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計的科學(xué)合理。 　　2 單層多跨鋼結(jié)構(gòu)廠房的地震作用研究
　　
　　不管是任何建筑，都必須認(rèn)識到抗震的重要性。單層多跨鋼結(jié)構(gòu)廠房在結(jié)構(gòu)設(shè)計中，也需要結(jié)合當(dāng)?shù)刈匀磺闆r，增強(qiáng)鋼結(jié)構(gòu)廠房的地震作用，從而保證鋼結(jié)構(gòu)廠房的安全與工業(yè)發(fā)展的安全。對于單層多跨鋼結(jié)構(gòu)廠房地震作用，主要從地震作用特點分析、計算、地震作用分析等方面展開。
　　
　　2.1 地震作用特點
　　
　　單層多跨鋼結(jié)構(gòu)廠房設(shè)計中，地震作為其建筑結(jié)構(gòu)安全設(shè)計的重要影響因素，一直困擾著鋼結(jié)構(gòu)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計發(fā)展，并且十分受到工業(yè)行業(yè)的關(guān)注與重視。鋼結(jié)構(gòu)廠房設(shè)計中，抗震設(shè)計是設(shè)計師研究重點環(huán)節(jié)。當(dāng)前我國對建筑結(jié)構(gòu)要求越來越嚴(yán)格，在此背景下，傳統(tǒng)工業(yè)發(fā)展行業(yè)積極創(chuàng)新改革，不斷采取有效措施提高工業(yè)生產(chǎn)廠房的抗震能力，并且提高結(jié)構(gòu)設(shè)計質(zhì)量。但是抗震設(shè)計中，頻繁出現(xiàn)雪荷載加大、風(fēng)荷載加大、自然因素變化頻繁等情況，相對來講在一定程度上增加了廠房建筑的造價，所以為工業(yè)發(fā)展帶來巨大壓力。特別是部分工業(yè)生產(chǎn)建造中，對于廠房建筑的鋼材使用量并不大，不能滿足廠房承壓需求，與輕鋼廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計要求與經(jīng)濟(jì)性嚴(yán)重不符，體現(xiàn)出廠房建筑施工的局限性，缺少經(jīng)濟(jì)適用性[3]。面對這種情況，必須認(rèn)識到鋼結(jié)構(gòu)廠房在實際結(jié)構(gòu)設(shè)計中的不足，從地震作用角度進(jìn)行分析，由此進(jìn)一步提高單層多跨鋼結(jié)構(gòu)廠房設(shè)計科學(xué)性，并且增強(qiáng)鋼結(jié)構(gòu)廠房的實用性。地震作用的分析，其本身能夠為建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計提供參考，尤其是具體設(shè)計中，能夠根據(jù)掌握的地面運(yùn)動制定適當(dāng)結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，對地質(zhì)變化進(jìn)行間接性動態(tài)監(jiān)督，具體考慮因素包括地震速度、加速度與位移等。結(jié)合具體地震發(fā)生的特點，突發(fā)性、偶然性與短暫性、破壞性等，分析這期間廠房結(jié)構(gòu)出現(xiàn)的短暫性動力變化，具體體現(xiàn)在橫向與豎向作用方面。通過相關(guān)實踐研究發(fā)現(xiàn)，相較于水平地震作用，其本身作為單層跨度鋼結(jié)構(gòu)廠房，因為涉及范圍廣，所以必須結(jié)合地震作用特點，準(zhǔn)確計算相關(guān)數(shù)據(jù)，確保地震作用計算到位，鋼結(jié)構(gòu)廠房的結(jié)構(gòu)設(shè)計到位。 　　2.2 地震作用計算
　　
　　地震作用計算，主要包括底部剪力法、時程分析法與振型分解反應(yīng)譜法。其中振型分解反應(yīng)譜法計算，基本原理在于單自由度體系加速度計算，結(jié)合相關(guān)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確設(shè)計出反應(yīng)譜，同時根據(jù)地震作用運(yùn)行與分解原理，準(zhǔn)確從振型角度出發(fā)進(jìn)行地震計算。統(tǒng)一振型對應(yīng)地震作用效應(yīng)，并且按照自由度體系將地震效應(yīng)呈現(xiàn)出來。此方法計算比較適合自由度體系地震作用計算。相較于振型分解反映譜法，時程分析法，則以結(jié)構(gòu)基本運(yùn)動方程為著入點，準(zhǔn)確記錄地面加速度，并且通過方程積分的方式，準(zhǔn)確分析出整個時間段的地震作用。將地震波帶入到地震作用計算中，從地震開始到結(jié)束一直進(jìn)行積分，將此方法與底部剪力法相結(jié)合，嚴(yán)格控制地震內(nèi)力情況，防止鋼結(jié)構(gòu)廠房出現(xiàn)較大變形，跟隨規(guī)律變化而調(diào)整結(jié)構(gòu)設(shè)計，所以時程分析法在單層多跨鋼結(jié)構(gòu)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計中最為適合。 　　2.3 地震作用對單層多跨鋼結(jié)構(gòu)廠房的影響研究
　　
　　單層多跨鋼結(jié)構(gòu)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，必須嚴(yán)格遵循《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》要求，并且結(jié)合當(dāng)?shù)貙嶋H發(fā)展情況，科學(xué)展開抗震設(shè)計。單層多跨鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計，結(jié)合地震加速計算數(shù)據(jù)，將其設(shè)計為0.2g，并且梳理其中特征周期，根據(jù)實際情況周期設(shè)置0.56s。一般情況下單層多跨鋼結(jié)構(gòu)廠房，其本身的工程結(jié)構(gòu)復(fù)雜、跨度較大，因此結(jié)構(gòu)設(shè)計中在地震作用下，積極進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，掌握鋼結(jié)構(gòu)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計中的關(guān)鍵節(jié)點，選擇重要節(jié)點，準(zhǔn)確分析數(shù)據(jù)與統(tǒng)計數(shù)據(jù)，確保鋼結(jié)構(gòu)廠房中涉及到的每榀鋼架編號都十分明確[4]。完成數(shù)據(jù)采集之后，計算地震作用利用時程分析法，記錄地面加速度，繪制地震加速度反應(yīng)譜。準(zhǔn)確分析地震反應(yīng)譜中所展示的振幅、頻譜等內(nèi)容。并且根據(jù)地震變化影響系數(shù)，將其與動力系數(shù)、結(jié)構(gòu)設(shè)計因素相結(jié)合，由此增強(qiáng)單層多跨鋼結(jié)構(gòu)廠房抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計，提高鋼結(jié)構(gòu)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計的安全能力。
　　
　　3 單層多跨鋼結(jié)構(gòu)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計注意事項
　　
　　對于單層多跨鋼結(jié)構(gòu)廠房的結(jié)構(gòu)設(shè)計，積極發(fā)揮地震作用的同時，在實際結(jié)構(gòu)設(shè)計中還要注意以下事項：第一，在單層多跨鋼結(jié)構(gòu)廠房設(shè)計過程中，必須對柱網(wǎng)尺寸嚴(yán)格把控。準(zhǔn)確計算柱網(wǎng)尺寸，確保柱網(wǎng)尺寸符合施工要求的同時，將其與廠房施工的地址條件相互參考，從而確保打樁方法制定合理。單層多跨鋼結(jié)構(gòu)廠房在施工建設(shè)期間相對復(fù)雜，注意鋼結(jié)構(gòu)橫向與豎向變化，科學(xué)控制方法基礎(chǔ)上，設(shè)計好維護(hù)的結(jié)構(gòu)形態(tài)，進(jìn)而確保鋼結(jié)構(gòu)廠房施工安全。第二，注意單層多跨鋼結(jié)構(gòu)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計期間，柱類型的選擇至關(guān)重要。柱的長度、寬度等都要十分精確，根據(jù)自身建筑可能產(chǎn)生的負(fù)荷，將其科學(xué)分散到柱的身上，減輕鋼結(jié)構(gòu)廠房本身的承載壓力。通過分離式的結(jié)構(gòu)設(shè)計，拉大柱與柱之間的距離，充分利用柱慣性矩變化，保證鋼結(jié)構(gòu)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計的穩(wěn)定性。
　　
　　綜上所述，單層多跨鋼結(jié)構(gòu)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計與地震作用分析，對鋼結(jié)構(gòu)廠房的安全至關(guān)重要。科學(xué)的結(jié)構(gòu)設(shè)計幫助鋼結(jié)構(gòu)廠房有效控制施工成本，同時真正實現(xiàn)現(xiàn)代化工業(yè)發(fā)展要求，做到節(jié)能環(huán)保。地震作用提高結(jié)構(gòu)設(shè)計抗震能力，保證鋼結(jié)構(gòu)廠房的建設(shè)與使用穩(wěn)定性。