项目位于湖北省黄冈市产业园区，总建筑面积为33746㎡，分立体库和分拣车间。其中立体库为单层轻钢厂房，长110.6m，宽108.2m，建筑高度为32.5m。

建筑结构的安全等级为二级，主体结构的设计使用年限为50年，屋面活荷载取0.5k N/m2，屋面恒荷载取0.6k N/m2，基本雪压取0.60k N/m2(100年一遇），基本风压取0.35k N/m2，地面粗糙度类别为B类，抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度值0.05g，设计地震分组为第一组，场地类别为Ⅱ类，抗震设防类别为丙类，阻尼比取0.05。

本项目为单层门式钢架轻型房屋，承重结构采用格构+实腹式钢架，屋盖采用压型钢板屋面和冷弯薄壁型钢檩条，外墙采用压型钢板墙面板和弯薄壁型钢墙梁。

立体库的建筑高度为32.5m，单用实腹式钢架已无法满足承载能力的要求，所以本项目采用了格构式钢柱加实腹式钢柱的阶形柱形式。格构式钢柱较实腹式钢柱具有纵向稳定性更好、抗弯刚度大、侧向变形（挠度）小的优点。实腹式钢柱则在经济性上更具优势。综上考虑，采取两者相结合的结构形式以满足结构承载能力的要求并取得相对较好的经济技术指标。另外钢柱腹板设置纵向加劲肋，增强构件局部稳定性。柱间系统采用型钢交叉支撑分层设置。屋面横向和纵向支撑系统采用钢性系杆交叉支撑设置。

主要钢柱、钢梁截面为（钢材材质为Q345B):

钢梁1—H(1000～800)×350×10×14;

钢梁2—H800×300×8×12;

钢柱1（上段实腹柱）—H1000×380×10×16;

钢柱2（下段中柱格构柱）—2H600×300×10×14;

钢柱3（下段边柱格构柱）—2H600×300×14×14;

抗风柱1（实腹柱）—H500×300×8×16；抗风柱2（格构柱）—2H350×200×8×12。结构布置详见图1～5。

图1 屋面水平支撑布置图  下载原图

图2中间跨钢架布置图  下载原图

图3边跨钢架布置图  下载原图

图4 4B-1～4B-5轴柱间支撑布置图  下载原图

图5 SPA2000整体计算模型  下载原图

本项目采用中国建筑科学院编制的PKPM钢结构设计软件（10版V4.3-2018年9月30日）钢结构二维设计门式刚架取单榀刚架和抗风柱分别建立计算模型分析。柱间支撑采用型钢交叉支撑按压杆设计。屋面横向和纵向支撑系统采用钢性系杆和型钢水平交叉支撑分别按压杆设计。

为保证结构安全可靠，本项目除了二维计算之外，还采用有限元分析软件SPA2000建立结构三维整体计算模型的结构动力特性验证分析，并将两种计算模型产生的结果进行包络设计。

本工程是采用压型钢板轻型屋盖的单层钢结构厂房，设防地震烈度为6度。采用“低延性，高弹性承载力”性能化设计方法。按抗震规范[1]第9.2.14-2条，轻屋盖厂房，塑性耗能区板件宽厚比限值可根据其承载力的高低按性能目标确定；塑性耗能区外板件宽厚比限值，可采用现行钢结构设计标准[2]弹性设计阶段的板件宽厚比；限值构件的强度和稳定的承载力均满足高承载力——2倍多遇地震作用下的要求。故塑性耗能区及塑性耗能区以外构件均可采用现行钢结构设计标准[2]的弹性准则设计以保证腹板不发生局部屈曲，来确定板件宽厚比/高厚比。因此钢梁和钢柱实腹柱（上段）按钢结构设计标准[2]中的表3.5.1-压弯和受弯构件的截面板件宽厚比等级及限值选用S4级弹性截面作为局部稳定控制。钢柱格构柱（下段）按钢结构设计标准[2]中的轴心受压构件第7.3.1条进行局部稳定验算。

具体宽厚比验算如表1所示。

钢柱上下实腹柱和格构柱的计算长度系数应按照钢结构标准[2]第8.3.3条计算确定，计算结果见如图6所示。然后将计算得到的计算长度系数输入SPA2000构件参数中进行整体稳定性分析。

表1 主要钢柱、钢梁宽厚比验算  下载原图

注：εk为钢号修正系数；b为H形截面的翼缘外伸宽度；t、h0、tw分别代表翼缘厚度、腹板净高和腹板厚度；λ为构件的较大长细比。

图6 平面内计算长度系数  下载原图

立体物流仓库的结构自振周期与振型如表2所示。

表2 立体物流仓库自振周期与振型  下载原图

第1振型周期与第1平动周期之比Tt/T1=1.307/1.623=0.805小于0.9，满足抗震规范的要求[1]。

小震弹性计算立体物流仓库构件在各个荷载组合工况下的承载力验算应力结果如图7—图10所示。

正常使用极限状态下，立体物流仓库主体结构位移验算如图11所示。

图7 1.3恒载+1.5x0.7活载+1.5风压力工况杆件应力/k Pa  下载原图

图8 1.0恒载+1.5风吸力工况杆件应力/k Pa  下载原图

图9 1.2重力荷载代表值+1.3EX+0.5EZ工况杆件应力/k Pa  下载原图

图1 0 1.2重力荷载代表值+1.3EY+0.5EZ工况杆件应力/k Pa  下载原图

1.0恒载+1.0活载+1.5风压力工况下，立体物流仓库位移如图11所示，柱顶最大水平位移为0.066m，小于限值（1/400）×32.5=0.081m。

图1 1 1.0恒载+1.0活载+1.0风压力工况下立体物流仓库位移/m  下载原图

立体物流仓库柱顶水平位移均能满足《钢结构设计标准》（GB 50017—2017）单层钢结构柱顶水平位移不宜超过H/400的要求。受弯构件的强度、挠度等指标均满足相关国家规范[2]。

钢结构是一种节能环保型、能循环使用的绿色建筑结构，符合国家大力发展节能省地型建筑，建设资源节约型社会的长期政策导向。接下来几年必会是钢结构在我国快速发展、高质量发展的阶段。本项目组设计人员通过格构式钢柱加实腹式钢柱的阶形柱形式，以及合理利用抗震规范[1]的基础上对板件宽厚比进行放大，在满足建筑使用要求下大大优化了用钢量，取得相对较好的经济技术指标。

最后分别采用二维和三维计算模型的分析，将两种计算模型产生的结果进行包络设计，在考虑经济性的同时又保证结构设计的合理安全。以此为后续类似项目的实施具有一定的参考意义。