淺談鋼結(jié)構(gòu)在工業(yè)廠房設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

1、<p>　　淺談鋼結(jié)構(gòu)在工業(yè)廠房設(shè)計(jì)中的應(yīng)用</p><p>　　摘要：鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房因其施工速度快、自重輕、抗震性能好、環(huán)保等特點(diǎn)在工程中已被廣泛認(rèn) </p><p>　　可，在工業(yè)廠房設(shè)計(jì)中逐漸替代了笨重的鋼筋混凝土結(jié)而得到了廣泛應(yīng)用，本文就鋼結(jié)構(gòu)本身的 </p><p>　　優(yōu)缺點(diǎn)，在工業(yè)廠房設(shè)計(jì)中的用情況及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)注意的問題進(jìn)行分析。 <

2、;/p><p>　　關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu)；工業(yè)廠房設(shè)計(jì) 應(yīng)用問題分析解決辦法 </p><p>　　中圖分類號：TU391 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號： </p><p>　　近幾年來，工業(yè)廠房建筑采用磚混結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，占地面積大，施工周期長，抗震性能弱，結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)要求高，不易做大跨度車間，墻體大量使用粘土磚，現(xiàn)場施工噪聲大、粉塵多等。隨著可持續(xù)戰(zhàn)略的實(shí)施和城市化進(jìn)程的加

3、快，國內(nèi)外鋼結(jié)構(gòu)新技術(shù)、新工藝的推廣和交流，高強(qiáng)型材、高效防火防腐涂料的研制成功及應(yīng)用，使鋼結(jié)構(gòu)在建筑領(lǐng)域得到較快的發(fā)展。 </p><p><b>　　1鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn) </b></p><p>　　1.1 鋼結(jié)構(gòu)自重輕 </p><p>　　鋼結(jié)構(gòu)的容重雖然較大，單與其它建筑材料相比，它的強(qiáng)度卻高很多，因而當(dāng)承受的荷載和條件相同時，鋼結(jié)構(gòu)要比

4、其它結(jié)構(gòu)輕，便于運(yùn)輸和安裝，并可跨越更大的跨度。自重輕不僅可以減少運(yùn)輸和吊裝費(fèi)用，還可以降低基礎(chǔ)造價，其綜合經(jīng)濟(jì)優(yōu)于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)體系。 </p><p>　　1.2 鋼結(jié)構(gòu)布置靈活 </p><p>　　鋼結(jié)構(gòu)能滿足工業(yè)廠房建筑設(shè)計(jì)的大跨度要求，跨度最大可達(dá) 48m，在梁高相同的情況下，鋼結(jié)構(gòu)的開間可比混凝土結(jié)構(gòu)的開間大 50%，從而使柱網(wǎng)布置更加靈活?？v向溫度區(qū)段長度允許 300m，橫

5、向溫度區(qū)段長度允許 150m，符合工業(yè)廠房不設(shè)變形縫的要求。 </p><p>　　1.3鋼結(jié)構(gòu)節(jié)約面積 </p><p>　　鋼結(jié)構(gòu)與混凝土結(jié)構(gòu)相比節(jié)約結(jié)構(gòu)占用面積，增加使用面積，空間利用率高。網(wǎng)架結(jié)構(gòu)形成的屋面下部空間較大，可布置各種管道，如通風(fēng)、消防、空調(diào)冷水、采暖、給水、封閉母線、壓縮空氣等，充分利用建筑空間，節(jié)約投資。 </p><p>　　1.4鋼結(jié)構(gòu)抗

6、震性能好 </p><p>　　由于鋼結(jié)構(gòu)本身具有較好的塑性和韌性，故能夠充分耗散地震能。不會因?yàn)榕既怀d或局部超載而突然斷裂破壞，鋼結(jié)構(gòu)對動力荷載的適應(yīng)性較強(qiáng)，鋼梁、鋼柱組成柔性框架可抵抗8度以上地震，因此鋼結(jié)構(gòu)在地基承載力低和地震設(shè)防烈度較高的地方應(yīng)用廣泛。 </p><p>　　1.5 鋼結(jié)構(gòu)施工速度快 </p><p>　　廠房的金屬結(jié)構(gòu)在制造廠制作加工，機(jī)

7、械化生產(chǎn)程度高，保證精度，確保質(zhì)量。制成的構(gòu)件運(yùn)到現(xiàn)場組裝，現(xiàn)場通常只需進(jìn)行緊固件和螺栓的安裝，施工速度快，大大縮短建設(shè)周期，使廠房能盡快建成投產(chǎn)，獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益。 </p><p>　　2鋼結(jié)構(gòu)廠房設(shè)計(jì)中存在的不足 </p><p><b>　　2.1 整體布局 </b></p><p>　　從大范圍的角度看，鋼結(jié)構(gòu)廠房是企業(yè)生產(chǎn)區(qū)域的一

8、個模塊，廠房的布局應(yīng)與企業(yè)所在區(qū)域的整體布局相協(xié)調(diào)。而許多企業(yè)在設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)廠房時，未能從大局上把握設(shè)計(jì)思路，例如廠房占地位置劃分不合理，造成企業(yè)生產(chǎn)區(qū)域的面積未能充分利用。 </p><p><b>　　2.2 內(nèi)部結(jié)構(gòu) </b></p><p>　　與傳統(tǒng)的廠房相比，鋼結(jié)構(gòu)廠房內(nèi)部添加了鋼支撐裝置，且內(nèi)部結(jié)構(gòu)承受的荷載大小也隨之上升，對廠房自身的受重情況合理規(guī)劃是設(shè)

9、計(jì)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。廠房內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不足表現(xiàn)為: 鋼支架分布不合理，墻體高度、厚度、寬度指標(biāo)不足等。 </p><p><b>　　2.3 成本造價 </b></p><p>　　工業(yè)建筑設(shè)計(jì)必須充分考慮成本造價高低、多少，這是決定企業(yè)收益大小的關(guān)鍵。工業(yè)廠房設(shè)計(jì)方案基本上決定了后期施工的成本投資，成本控制失效是廠房設(shè)計(jì)常見的弊病。例如鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房在空間結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上不科學(xué)

10、，廠房使用性能不達(dá)標(biāo)引起返工返修次數(shù)增加等。 </p><p>　　3鋼結(jié)構(gòu)在工業(yè)廠房設(shè)計(jì)中需注意的問題 </p><p>　　雖然鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房有很多優(yōu)點(diǎn)，但作為一種材料，它也有很多缺點(diǎn)，例如防火性能差、易銹蝕等，在設(shè)計(jì)與施工的過程中一定要考慮到這些因素，鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房設(shè)計(jì)的前期準(zhǔn)備也很重要，需注意結(jié)構(gòu)判斷、結(jié)構(gòu)選型、結(jié)構(gòu)布置等幾個重點(diǎn)內(nèi)容。 </p><p>　

11、　3.1 鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房的防火設(shè)計(jì) </p><p>　　鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房防火能力很差，當(dāng)鋼材受熱在100℃以上時，隨著溫度的升高，鋼材的抗拉強(qiáng)度降低，塑性增大；溫度在 250℃左右時，鋼材抗拉強(qiáng)度略有提高，而塑性卻降低，出現(xiàn)藍(lán)脆現(xiàn)象；當(dāng)溫度超過250℃時鋼材出現(xiàn)徐變現(xiàn)象；當(dāng)溫度達(dá) 500℃時，鋼材強(qiáng)度降至很低，以致鋼結(jié)構(gòu)塌落。因此，鋼結(jié)構(gòu)必須做隔熱及防火設(shè)計(jì)。 </p><p>　　①正確

12、定義建筑物生產(chǎn)的火災(zāi)危險性類別，合理確定建筑的耐火等級依據(jù)《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》，對廠房生產(chǎn)火災(zāi)危險性分為甲、乙、丙、丁、戊五類，如果確定工程為二級耐火等級，就應(yīng)該嚴(yán)格按照二級耐火等級加涂防火涂料進(jìn)行防護(hù)，使鋼構(gòu)件達(dá)到二級防火等級的耐火極限要求。 </p><p>　　②設(shè)計(jì)時要選用恰當(dāng)?shù)匿摻Y(jié)構(gòu)防火保護(hù)方法對鋼結(jié)構(gòu)采取有效的保護(hù)，就是將鋼結(jié)構(gòu)的耐火極限提高到規(guī)范規(guī)定的值，防止鋼構(gòu)件遇火發(fā)生變形塌落。目前，保護(hù)鋼結(jié)構(gòu)

13、廠房最常用的方法是在其表面涂覆鋼結(jié)構(gòu)防火涂料，發(fā)生火災(zāi)時它作為耐火隔熱保護(hù)層，有效地提高鋼構(gòu)件的耐火極限，滿足現(xiàn)行國家規(guī)范的要求。在使用防火涂料時，應(yīng)當(dāng)注意防火涂料和底層防腐涂料的相互匹配，不得與底層防腐涂料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，以免影響防腐防火效果。我們在設(shè)計(jì)時，要根據(jù)不同建筑對構(gòu)件耐火極限的要求，通過科學(xué)比較，選出最恰當(dāng)?shù)姆阑鸨Ｗo(hù)方法，達(dá)到經(jīng)濟(jì)和安全要求。 </p><p>　　③鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)時要合理劃分建筑物的防

14、火分區(qū)，對每個防火分區(qū)的面積進(jìn)行嚴(yán)格的控制。同時要控制每個分區(qū)的疏散口數(shù)量及疏散距離，安全出口是指符合防火規(guī)范規(guī)定的疏散樓梯、直通室外地平面或安全區(qū)域的門。由于鋼結(jié)構(gòu)建筑自身存在的弱點(diǎn)，我們在設(shè)計(jì)時要充分考慮人員疏散的因素，將人員密度指標(biāo)和鋼結(jié)構(gòu)建筑的特點(diǎn)綜合起來考慮，加強(qiáng)對安全疏散路線、疏散距離、疏散寬度的設(shè)計(jì)要求，科學(xué)設(shè)置疏散指示標(biāo)志，使人員能快速疏散到安全地帶，從而大大減少人員傷亡和人民財產(chǎn)損失。 </p><

15、p>　　3.2 鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房的防腐設(shè)計(jì) </p><p>　　鋼結(jié)構(gòu)表面直接暴露在大氣中就會銹蝕，當(dāng)鋼結(jié)構(gòu)廠房空氣中有侵蝕性介質(zhì)或鋼結(jié)構(gòu)處在潮濕環(huán)境中時，鋼結(jié)構(gòu)廠房銹蝕就會更加明顯和嚴(yán)重。鋼結(jié)構(gòu)的銹蝕不僅會使構(gòu)件截面減小，還會使鋼構(gòu)件表層局部產(chǎn)生銹坑，當(dāng)構(gòu)件受力時將引起應(yīng)力集中現(xiàn)象，使結(jié)構(gòu)過早破壞。因此，對鋼結(jié)構(gòu)廠房構(gòu)件的防銹蝕問題應(yīng)予以足夠的重視，并應(yīng)根據(jù)廠房侵蝕介質(zhì)情況和環(huán)境條件在總圖布置、工藝布置、

16、材料選擇等方面采取相應(yīng)對策和措施，以確保廠房結(jié)構(gòu)的安全。為了防止金屬表面銹蝕，常采用防銹防腐涂料對其進(jìn)行涂裝保護(hù)，保護(hù)層透氣是造成金屬表面失去陰極保護(hù)而加快銹蝕速率的誘因。因此，防腐涂層只有具備了致密、疏水性強(qiáng)、附著力好、電阻大或涂層足夠厚的條件時，才能有效地屏蔽水蒸氣、氧氣、氯離子等的侵蝕，起到物理防銹作用。一般室內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)在自然大氣介質(zhì)作用下，要求涂層厚100μm ，即底漆兩道，面漆兩道。露天鋼結(jié)構(gòu)或在工業(yè)大氣介質(zhì)作用下的鋼結(jié)構(gòu)，要求

17、漆膜總厚度為150μm ～200μm 。在酸環(huán)境中的鋼結(jié)構(gòu)要求使用氯磺化防酸漆。鋼柱柱腳在地面以下部分要用不低于C20的混凝土包裹，其保護(hù)層厚度不小于50mm 。廠房設(shè)計(jì)的前期準(zhǔn)備工作一般情況下，鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房設(shè)計(jì)</p><p><b>　　3.3 結(jié)構(gòu)判斷 </b></p><p>　　并不是所有的工業(yè)廠房都適合鋼結(jié)構(gòu)形式，若設(shè)計(jì)師盲目地采用鋼結(jié)構(gòu)，會給建筑造成潛

18、在的安全隱患。在設(shè)計(jì)準(zhǔn)備階段，需根據(jù)企業(yè)提供的資料信息綜合判斷，進(jìn)一步分析所要設(shè)計(jì)的廠房是否適合采用鋼結(jié)構(gòu)。 </p><p><b>　　3.4 結(jié)構(gòu)評估 </b></p><p>　　結(jié)構(gòu)評估是通過建立力學(xué)模型來分析構(gòu)件截面的具體參數(shù)。鋼結(jié)構(gòu)廠房的結(jié)構(gòu)預(yù)估是對梁柱支撐的斷面參數(shù)進(jìn)行設(shè)定，然后再確定鋼梁是否選擇槽鋼、軋制、焊接 H 型鋼截面。 </p>

19、<p>　　3.5結(jié)構(gòu)選型及布置的改進(jìn) </p><p>　　廠房設(shè)計(jì)是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，設(shè)計(jì)過程中需要考慮多個方面的因素。為了保證廠房設(shè)計(jì)方案的科學(xué)性，建筑設(shè)計(jì)師在正式設(shè)計(jì)前要收集多方面的資料，對工業(yè)廠房綜合勘察評估后方可進(jìn)行設(shè)計(jì)操作。對廠房結(jié)構(gòu)的選型、布置等進(jìn)行改進(jìn)，對于提高廠房的設(shè)計(jì)質(zhì)量具有重要的作用。 </p><p><b>　　4結(jié)語 </b>&l

20、t;/p><p>　　在未來的工業(yè)廠房設(shè)計(jì)中，鋼結(jié)構(gòu)仍是廠房結(jié)構(gòu)形式的首選，隨著防火涂料與方腐蝕涂料的發(fā)展，鋼結(jié)構(gòu)勢必將在更多的領(lǐng)域中得到更廣泛的應(yīng)用。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn)： </b></p><p>　　[1]陳紹蓉.鋼結(jié)構(gòu)[M].中國建筑工業(yè)出版社，2006. </p><p>　　[2]張晨.鋼結(jié)構(gòu)