淺談門式輕鋼結(jié)構(gòu)在醫(yī)藥廠房中的應(yīng)用

李文娟

（山西省醫(yī)藥規(guī)劃設(shè)計院有限公司，山西太原 030001）

淺談門式輕鋼結(jié)構(gòu)在醫(yī)藥廠房中的應(yīng)用

李文娟

（山西省醫(yī)藥規(guī)劃設(shè)計院有限公司，山西太原 030001）

在如今與時俱進(jìn)的醫(yī)藥行業(yè)建設(shè)中，廣泛采用輕鋼結(jié)構(gòu)廠房，然而，如何很好地把好設(shè)計關(guān)是我們每個設(shè)計人員的職責(zé)，筆者總結(jié)了多年來積累的一些設(shè)計要點。

輕鋼結(jié)構(gòu)；特點；設(shè)計；注意問題；相關(guān)處理

Abstract:In pharmaceutical industry, factory building is widely constructed with light steel structure. However, there is still some confuses how to validate the design. In this article, some highlight in the design which are cumulated in the author’s experience were presented.

Keywords:light steel structure; feature; design; point to be noted; relevant treatment

1 引言

《醫(yī)藥工業(yè)潔凈廠房設(shè)計規(guī)范》（GB50457-2008）8.1.1條敘述：“建筑平面和空間布局，應(yīng)具有靈活性。醫(yī)藥潔凈室（區(qū)）的主體結(jié)構(gòu)宜采用大空間或大跨度柱網(wǎng)……”。

門式輕鋼結(jié)構(gòu)即輕型鋼結(jié)構(gòu)建筑體系的一種結(jié)構(gòu)形式，是以熱軋輕型H 鋼、輕型焊接型鋼、高頻焊接型鋼、冷彎薄壁型鋼、薄鋼板和薄壁鋼管等高效能結(jié)構(gòu)鋼材和高效功能材料為主，以各類高效裝飾連接材料為輔組裝而成的輕型全裝配鋼結(jié)構(gòu)建筑。能滿足醫(yī)藥潔凈廠房特定使用功能和特定空間的需求。

然而，當(dāng)我們在對方案做出決定之前，很有必要對其結(jié)構(gòu)特點及一些應(yīng)該注意的要點做一些了解。下面就筆者在多年的設(shè)計中，通過對鋼結(jié)構(gòu)的一些認(rèn)識及其實踐中表現(xiàn)出的優(yōu)點、弊端以及應(yīng)該引起注意的常見問題總結(jié)一下，與同行們共享。

2 輕鋼結(jié)構(gòu)的特點

輕鋼結(jié)構(gòu)是一種年輕而極具生命力的鋼結(jié)構(gòu)體系，輕鋼結(jié)構(gòu)與其他結(jié)構(gòu)比較有下列特點：

2.1 安全可靠

鋼材質(zhì)地均勻，各向同性，彈性模量大，有良好的塑性和韌性，是理想的彈性—塑性體，符合作為計算基礎(chǔ)的各向同性體的概念。因此，鋼結(jié)構(gòu)計算準(zhǔn)確、可靠性較高。

2.2 工業(yè)化生產(chǎn)程度高

輕鋼結(jié)構(gòu)的制造雖然需要較復(fù)雜的機械設(shè)備和嚴(yán)格的工藝要求，但與其他結(jié)構(gòu)比較，鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)化生產(chǎn)程度最高，能成批大量生產(chǎn)，而且制造精確度高，采用工廠制造、工地安裝的施工方法，可縮短周期，降低造價，提高經(jīng)濟(jì)效益。

2.3 抗震性能好

由于輕鋼結(jié)構(gòu)屬于柔性結(jié)構(gòu)，自重輕，因而能有效地降低地震效應(yīng)及災(zāi)害影響程度，極有利于抗震。

2.4 易于拆卸搬遷

如果業(yè)主對所造廠址不滿意或因外界環(huán)境發(fā)生變化，則整個建筑可在很短時間內(nèi)拆遷，損失極小，符合環(huán)保、節(jié)能、節(jié)材的節(jié)約理念，符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。而所有這些是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)所無法具備的。

2.5 施工周期短

由于輕鋼結(jié)構(gòu)的所有構(gòu)件均可以由工廠制作現(xiàn)場拼接安裝，對一般規(guī)模不很大的醫(yī)藥廠房僅需45天至2個月，而若采用鋼筋混凝土建筑則要8～12個月左右。

2.6 綜合經(jīng)濟(jì)效益好

輕鋼結(jié)構(gòu)采用高效輕型薄壁型材，自重輕、強度高、占用面積小。而且大空間體系便于擴(kuò)大柱距和提供更大分隔空間，可降低層高和增加有效使用面積。

2.7 保溫、隔熱效果好

由于維護(hù)結(jié)構(gòu)采用了彩鋼巖棉夾心保溫復(fù)合板，使保溫、隔熱和隔音等效果都很好。

2.8 外觀色彩多樣

維護(hù)用彩色壓型鋼板是以鍍鋅板為基板又用硅酮作為表面，經(jīng)兩除兩烘加工而成，型材經(jīng)過鍍鋅、涂層后不僅耐久性較好，而且其豐富的色彩，使得建筑外觀更優(yōu)美，能給廠房及整個廠區(qū)帶來活力，其優(yōu)勢較鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)尤為明顯。

鑒于上述原因，在如今與時俱進(jìn)的醫(yī)藥行業(yè)建設(shè)中，也廣泛采用輕鋼結(jié)構(gòu)廠房。上海世博會的諸多展館，也采用了此結(jié)構(gòu)，可見鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)點與世共矚。

3 門式鋼架輕鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計概述

作為建筑設(shè)計人員，應(yīng)對門式鋼架輕鋼結(jié)構(gòu)本身的結(jié)構(gòu)要求、特點及相關(guān)規(guī)范有所了解，才能在方案前期給建設(shè)單位及工藝專業(yè)提供合理的指導(dǎo)性意見。為此，本人通過總結(jié)，特將該結(jié)構(gòu)布置及其設(shè)計要點總結(jié)如下：

3.1 門式鋼架的間距，即柱網(wǎng)軸線間的縱向距離一般為6 ～ 9 m。

3.2 門式鋼架的跨度一般為9 ～ 36 m，高度一般為4.5 ～ 9 m。

3.3 門式鋼架輕型房屋屋面坡度，一般取1/10-1/20，南方多雨地區(qū)可靠近取1/10。

3.4 門式輕鋼結(jié)構(gòu)的伸縮縫間距應(yīng)符合：縱向溫度區(qū)段（垂直鋼架跨度方向）不大于220 m；橫向溫度區(qū)段（沿鋼架跨度方向）不大于150 m。

3.5 柱間支撐的位置設(shè)在端部的第一或第二個開間，柱間支撐的間距一般取36 ～ 45 m。多跨門式鋼架的內(nèi)柱應(yīng)設(shè)置柱間支撐。

3.6 柱間支撐設(shè)置時，平面布置應(yīng)注意將隔墻設(shè)在柱間支撐處，門的位置也應(yīng)盡量避開柱間支撐設(shè)置。

3.7 邊柱的定位軸線一般取柱外皮。

3.8 門式鋼架房屋的檐口高度，為室外地坪至房屋外側(cè)檁條上緣的高度。

3.9 門式鋼架房屋的最大高度，為室外地坪至屋脊處檁條上緣的高度。

3.10 門式鋼架房屋的外墻，當(dāng)設(shè)防烈度為小于等于8度時，可采用輕型鋼墻板或非嵌砌砌體；當(dāng)設(shè)防烈度為9度時，宜采用輕型鋼墻板或與柱柔性連接的輕質(zhì)墻板。

4 輕鋼結(jié)構(gòu)的制作、安裝及驗收

4.1 焊接型鋼應(yīng)采用埋弧自動焊，焊絲采用 H08A配合高錳型焊劑，焊縫質(zhì)量不低于二級。

4.2 焊接型鋼上、下翼緣板不應(yīng)設(shè)縱向拼接縫，要做到橫向拼接，腹板縱向、橫向均可拼接，但翼緣板和腹板拼接縫要錯開200 mm以上，以避免焊縫交叉和焊縫缺陷的集中。端板、肋板等構(gòu)件，不得拼接。所有支撐圓鋼必須張緊，以保證可靠傳力。

4.3 所有構(gòu)件端面、焊縫端面均應(yīng)打磨平整，保證外觀質(zhì)量。

4.4 焊接型鋼制作時，要采取合理的工藝，盡量減少由于焊接產(chǎn)生的殘余應(yīng)力，并采取合理的方法校準(zhǔn)構(gòu)件的變形，以滿足規(guī)范要求。

4.5 高強螺栓孔，要采用鉆成孔，孔徑比螺栓公稱直徑大1.5 mm。

4.6 現(xiàn)場擴(kuò)孔和制孔：應(yīng)盡量避免現(xiàn)場制孔，若必須現(xiàn)場擴(kuò)孔，應(yīng)采用鉆孔。并采用擴(kuò)孔器或大號鉆頭進(jìn)行擴(kuò)孔，孔壁須打磨光滑。

4.7 鋼構(gòu)件制作完成后，應(yīng)按照施工圖和 （GB 50205—2001）規(guī)范的規(guī)定進(jìn)行驗收。鋼構(gòu)件的除銹和涂裝應(yīng)在制作質(zhì)量檢驗合格后進(jìn)行。

4.8 鋼結(jié)構(gòu)工程的驗收，應(yīng)在鋼結(jié)構(gòu)全部或空間剛度單元部分的安裝工作完成后，按照施工圖的要求和《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》（GB 50205—2001） 的規(guī)定進(jìn)行驗收。

4.9 剛架在施工中應(yīng)及時安裝支撐，必要時增設(shè)纜風(fēng)繩充分固定。

4.10 要求在整個制作和安裝過程中，施工單位與設(shè)計人員密切配合。未經(jīng)設(shè)計人員同意，不得對圖紙、要求和規(guī)定作任何形式的修改。

4.11 要求施工時，嚴(yán)格按照設(shè)計文件、施工及驗收要求，精心組織、嚴(yán)格控制、合理組織， 確保安全。

所以，建筑設(shè)計人員，很有必要對門式鋼架輕鋼結(jié)構(gòu)的制作、安裝及驗收有所了解，才能與業(yè)主有良好的有效溝通，才能更好的把好設(shè)計關(guān)。

5 輕鋼結(jié)構(gòu)的防火問題

《醫(yī)藥工業(yè)潔凈廠房設(shè)計規(guī)范》（GB50457—2008）8.2.1條要求：“醫(yī)藥工業(yè)潔凈廠房的耐火等級不應(yīng)低于二級?！币虼虽摻Y(jié)構(gòu)的防火問題就成了保證結(jié)構(gòu)構(gòu)件耐火性能與生產(chǎn)相適應(yīng)的首要任務(wù)，從而減少火災(zāi)發(fā)生的可能性。

鋼材雖然是不燃材料，但在火災(zāi)高溫作用下，其力學(xué)性能如屈服強度、彈性模量等卻會隨溫度升高而降低，在550℃左右時，降低幅度更為明顯，一般在15 min左右就會喪失承重能力而垮塌。

《建筑設(shè)計防火規(guī)范》GB50016—2006，二級耐火等級對應(yīng)的主要構(gòu)件耐火極限：柱—2.5h，梁—1.5 h，屋頂承重構(gòu)件—1.0 h，所以應(yīng)對這些構(gòu)件采取耐火保護(hù)，使其在火災(zāi)時溫度升高不超過臨界溫度，從而使得結(jié)構(gòu)在火災(zāi)中能保正其穩(wěn)定性。

在諸多方法中，最常用也最適合的是噴涂法。噴涂法是用噴涂機具將防火涂料直接噴在構(gòu)件表面，形成保護(hù)層的一種施工方法。鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的防火原理有3個：①涂層對鋼基材起屏蔽作用，使鋼結(jié)構(gòu)不至于直接暴露在火焰高溫中。②涂層吸熱后，部分物質(zhì)分解放出的水蒸汽或其他不燃?xì)怏w，起到消耗熱量、降低火焰溫度和燃燒速度、稀釋氧氣的作用。③涂層本身多孔輕質(zhì)和受熱后形成碳化泡沫層，阻止了熱量迅速向鋼基材傳遞，延緩了鋼基材強度的降低，從而提高了鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的耐火極限。

在噴涂鋼結(jié)構(gòu)防火涂料時，要特別強調(diào)噴涂的厚度必須達(dá)到設(shè)計值，節(jié)點部位宜適當(dāng)加厚。

噴涂法為一種最簡單、最經(jīng)濟(jì)、最有效的做法，其價格低、重量輕、施工速度快。此方法目前最適合于輕鋼結(jié)構(gòu)廠房，在滿足規(guī)范要求的同時也能為廣大業(yè)主所接受。

6 輕鋼結(jié)構(gòu)的防腐蝕問題

輕鋼結(jié)構(gòu)因壁薄桿細(xì)，一經(jīng)腐蝕會嚴(yán)重降低結(jié)構(gòu)的承載力，特別對薄壁型鋼結(jié)構(gòu)的防腐蝕問題更為突出。因此，在設(shè)計輕鋼結(jié)構(gòu)時，除在結(jié)構(gòu)選型、截面組成以及鋼材材質(zhì)上予以注意外，尚應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)所處的環(huán)境及其重要程度，提出相應(yīng)的防腐措施。通常有如下要求：

（1）屋面板要求鍍鋅涂層量275 g/m2

（2）檁條應(yīng)采用熱鍍鋅防腐，鍍層標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)達(dá)到A級，鍍鋅量250 ～ 275 g/m2

（4）構(gòu)件除銹后，首先應(yīng)噴涂二道紅丹防銹底漆，一般情況下都在制造廠涂刷二道底漆及一道面漆，運抵工地后再涂一道面漆。但連接接頭的接觸面不得涂漆，待安裝完畢后對未刷底漆和損傷的部位均應(yīng)補漆至兩底兩面。

（5）涂層干漆膜涂裝應(yīng)均勻，無明顯起皺、流掛，附著應(yīng)良好。漆膜總厚度不小于120 μm（弱侵蝕）、160 μm（中等侵蝕）、200 μm（較強侵蝕的重要構(gòu)件）。

7 鋼結(jié)構(gòu)屋面防水問題

屋面防水始終是建筑設(shè)計中關(guān)鍵的問題。尤其是鋼結(jié)構(gòu)房屋，漏水問題尤為突出。所以，應(yīng)該統(tǒng)籌考慮，對一些關(guān)鍵的位置進(jìn)行處理，以達(dá)到事半功倍的功效。屋面漏水通常在下列部位：

（1）縱、橫向搭接縫處；

（2）屋面螺釘、緊固件處；

（3）屋面的風(fēng)機底座、排風(fēng)口、透氣窗等設(shè)備根部；

（4）屋脊蓋板兩側(cè)；

（5）高低跨、女兒墻根部；

（6）屋面采光窗與金屬屋面板的接縫處；

（7）屋面的排水天溝區(qū)域：a）落水口與落水管之間的接口滲漏 ；b）落水口標(biāo)高不在最低位置、天溝長期積水，水槽焊縫處滲漏 ；c）落水口數(shù)量設(shè)計不足（或是口徑小、異物堵塞），排水不及時，雨水從天溝水槽邊緣與屋面板之間的空隙流入室內(nèi)。

因此，要特別強調(diào)注意在設(shè)計時的節(jié)點選擇以及施工時對上述部位的合理處理。

除上述應(yīng)注意的環(huán)節(jié)外，根據(jù)以往經(jīng)驗，在嚴(yán)寒、寒冷地區(qū)最好采用外天溝排水。因為大跨度的屋面如果采用女兒墻內(nèi)天溝，如果大量積水尤其是冬季積雪長時間不能排出去，很容易造成薄弱部位腐蝕、破壞而產(chǎn)生漏水現(xiàn)象，影響使用。所以，在結(jié)構(gòu)本身保證有較好防水系統(tǒng)的同時，常常我們建議做外天溝。

8 屋頂懸掛荷載問題

屋面承重構(gòu)件在潔凈廠房要另外承受來自空調(diào)風(fēng)管、靜壓箱、消防水管、電纜橋架、工藝管道等懸掛荷載，因此，要求在結(jié)構(gòu)設(shè)計時不僅考慮相應(yīng)的荷載，還要為上述構(gòu)件的安裝提供方便的支撐條件。尤其是A級B級潔凈區(qū)，房間滿布FFU時，使得屋面結(jié)構(gòu)構(gòu)件的吊掛荷載考慮要更安全合理才行。否則會造成結(jié)構(gòu)構(gòu)件的嚴(yán)重不均勻變形，影響環(huán)境的正常。

9 結(jié)語

綜上所述，當(dāng)您決定采用門式輕鋼結(jié)構(gòu)做潔凈廠房時，很有必要將上述問題有針對性的仔細(xì)剖析，并采取相應(yīng)保證措施，才能很好地發(fā)揮輕鋼結(jié)構(gòu)的真正優(yōu)點，真正把好設(shè)計關(guān)。

Brief Talk on Application of Door-shape Light Steel Structure in Buildings Used in Pharmaceutical Plant

Li Wenjun
(Sanxi Province Pharmaceutical Planning & Design Institute Co., Ltd Taiyuan 030001)

TQ392.5

A

1008-455X(2011) 01-0024-03

2010- 10-09

李文娟（1966-）女，工程師，從事醫(yī)藥行業(yè)設(shè)計工作。

Tel:13513618368 E-mail:sxliwenjuan@126.com