大型冶金工業(yè)鋼結(jié)構(gòu)廠房設計與施工探討

徐英劍

摘 要：隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，鋼結(jié)構(gòu)在各個領(lǐng)域得到普遍應用，在充分發(fā)揮其優(yōu)勢的同時，也暴露出各種各樣的問題，其中有各種設計上的問題，比如節(jié)點問題、穩(wěn)定問題、撓度問題等，大型冶金工業(yè)由于其特殊性，對于鋼結(jié)構(gòu)的要求較其它行業(yè)更高，防火與防腐是設計與施工過程中尤其要注意的兩個要點。

關(guān)鍵詞：冶金工業(yè)；鋼結(jié)構(gòu)；設計；施工；防火；防腐

中圖分類號：TU391文獻標識碼： A 文章編號：

1.引言

鋼結(jié)構(gòu)由于自重輕、施工周期短、承重能力強等優(yōu)勢，在大型冶金企業(yè)得到廣泛應用。但在冶金工業(yè)的惡劣環(huán)境考驗下，鋼結(jié)構(gòu)暴露出兩個嚴重的弱點：一是鋼結(jié)構(gòu)防腐能力差，尤其在冶金工業(yè)惡劣的生產(chǎn)環(huán)境下，鋼結(jié)構(gòu)需要頻繁進行防腐維護，造成生產(chǎn)成本大大增加；二是鋼結(jié)構(gòu)對高溫的耐受性較差，當溫度達到一定程度時，鋼結(jié)構(gòu)的承重性能將會大幅下降，可能會不堪重負而發(fā)生垮塌，冶金工業(yè)中有著極強的生產(chǎn)熱源，這對鋼結(jié)構(gòu)的防火性能是一個嚴峻的考驗。對于鋼結(jié)構(gòu)的這兩個嚴重弱點及其它設計上的不足，我們可以通過兩個方面來進行彌補，一是在設計過程中對缺陷的彌補，二是在施工過程中對質(zhì)量進行嚴格控制。

2.鋼結(jié)構(gòu)簡介

在進行鋼結(jié)構(gòu)設計之前，我們需要先對鋼結(jié)構(gòu)的特性進行必要的了解。鋼結(jié)構(gòu)主要有以下幾個特點：

2.1自重輕，承重能力強，當同樣跨度同樣荷載時，鋼結(jié)構(gòu)的體積和重量都是最小的，有利于降低運輸成本。

2.2鋼結(jié)構(gòu)與力學計算的假定比較符合。由于鋼材本身的物理特性，鋼結(jié)構(gòu)更能準確反應設計意圖。

2.3鋼結(jié)構(gòu)施工周期短，鋼結(jié)構(gòu)主要構(gòu)件都是鋼廠成品，施工過程中焊接工作量小，加工簡便、快捷。

2.4適用于大跨度結(jié)構(gòu)。大跨度對于鋼筋混凝土來說幾乎不可能，但鋼結(jié)構(gòu)卻能很好解決問題，現(xiàn)在廣泛應用于機場、橋梁、體育場等。

2.5鋼結(jié)構(gòu)耐火性差、不耐高溫。鋼材雖然是不燃材料，但在高溫作用下，其力學性能如屈服強度、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。

2.6鋼結(jié)構(gòu)耐腐蝕性差，由于鋼材本身的物理特性，鋼結(jié)構(gòu)的耐腐蝕性遠低于磚石和鋼混結(jié)構(gòu)。

3.鋼結(jié)構(gòu)設計要點

無論哪個領(lǐng)域，搞設計的人都明白一個道理，盡可能將問題解決在設計階段，因此設計的重要性不言而喻。在對大型冶金工業(yè)鋼結(jié)構(gòu)進行設計時，針對鋼構(gòu)的特性及鋼結(jié)構(gòu)中容易出現(xiàn)的問題筆者認為鋼結(jié)構(gòu)設計應有如下要點：

3.1防火設計，防火設計在任何場合都是十分重要的內(nèi)容，鑒于冶金工業(yè)生產(chǎn)熱源較多的具體情況，在防火設計上更要加倍注意。一般可以采取如下幾種手段：

3.1.1鋼結(jié)構(gòu)廠房防火分區(qū)，《建筑設計防火規(guī)范》要求在建筑物內(nèi)劃分防火分區(qū)，并明文規(guī)定了各級防火分區(qū)的最大允許面積，但冶金工業(yè)由于生產(chǎn)需要一般廠房都很大，所以要在充分考慮冶金工業(yè)實際生產(chǎn)需要的情況下盡可能不要超過防火分區(qū)的最大允許面積，同時在整個車間設自動噴水滅火裝置。

3.1.2噴涂防火涂料，噴涂防火涂料法是用噴涂機具將防火涂料直接噴在構(gòu)件表面，形成保護層。鋼結(jié)構(gòu)防火涂料按所使用的膠粘劑的不同可分為有機防火涂料和無機防火涂料兩 類，按涂層厚度分為薄涂型和厚涂型兩類，高溫時涂層膨脹增厚保護鋼構(gòu)件。具有重量輕、施工較簡便，適用于隱蔽結(jié)構(gòu)和裸露的鋼梁、斜撐等構(gòu)件。

3.1.3屏蔽法，鋼結(jié)構(gòu)設置在耐火材料組成的墻體或頂棚內(nèi)，或?qū)?gòu)件包藏在兩片墻之間的空隙里，只要增加少許耐火材料或不增加即能達到防火的目的。這是一種經(jīng)濟的防火方法。

3.1.4澆筑混凝土或砌筑磚塊法，當結(jié)構(gòu)可能受到熾熱熔化金屬的侵害時，采用耐火磚或耐熱材料做成的隔熱層加以保護；當結(jié)構(gòu)表面長期受輻射熱達 150 ℃以上或在短時間內(nèi)可能受到火焰作用時，應采取加隔熱層或水套等。用現(xiàn)澆混凝土作外包層時，可以直接在鋼結(jié)構(gòu)上現(xiàn)澆成型，施工簡單，效果明顯。

3.2防腐設計，由于鋼材本身耐腐蝕性較差，在冶金工業(yè)的高溫生產(chǎn)環(huán)境下極易產(chǎn)生高溫腐蝕，鋼架防腐一般采取噴涂重防腐涂料的手段，重防腐涂料指能在惡劣腐蝕環(huán)境下應用并具有長效使用壽命的涂料。現(xiàn)在冶金工業(yè)廠房中使用的重防腐涂料主要有氯化橡膠涂料、醇酸樹脂耐酸涂料、氯磺化聚乙烯涂料、玻璃鱗片涂料、環(huán)氧樹脂自流平涂料、富鋅涂料等類型。

3.3其它需要注意的問題，鋼架的穩(wěn)定性、結(jié)點設計等問題也是需要特別關(guān)注的。這是鋼架整體質(zhì)量的保障。

4.鋼結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量控制

施工是設計的具體實現(xiàn)，只有嚴格的施工才能完全實現(xiàn)設計的效果，因此施工質(zhì)量控制是一個十分重要的環(huán)節(jié)。關(guān)于施工質(zhì)量控制我們主要講兩個要點：

4.1防火方面的施工質(zhì)量控制，近年來，某冷軋廠火災、廢儲罐火災，都造成了很大的經(jīng)濟損失和社會影響。究其原因，都是施工方野蠻施工或考慮不周造成的。所以必須精心組織，科學施工，嚴格遵守《防火規(guī)范》。

4.2防腐方面的施工質(zhì)量控制，關(guān)于防腐的施工可分為三個步驟進行：第一步鋼材基層處理，在進行基層表面施工時，要采用正確的施工方法，并要輔以嚴格的過程監(jiān)控；第二步多遍防銹底漆涂裝，多層涂裝有利于提高涂層的防銹能力；第三步中間漆和面漆的涂裝，首先要求良好的施工環(huán)境，減少空氣與溫度對施工影響，然后采用高壓無氣噴涂方式按照自上而下、先里后外、先難后易、縱橫交錯的方式進行涂裝。最后再對涂裝厚度、針孔、附著力等進行嚴格檢驗。防火涂料的噴涂施工可以參照防腐涂料噴涂過程。

5.結(jié)語

冶金工業(yè)鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房的設計紛繁復雜，既要考慮經(jīng)濟因素又要滿足使用要求，同時規(guī)范的條文不能覆蓋到每一種情況，這就給設計人員帶來新的挑戰(zhàn)，設計人員需具體問題具體分析，根據(jù)實際情況拿出最佳設計方案，同時在施工方面要進行嚴格質(zhì)量控制，以最大程度地實現(xiàn)設計效果。

參考文獻：

[1]梁濤. 大型冶金工業(yè)鋼結(jié)構(gòu)廠房的設計探討[J].科學之友，2011，10：27-31.

[2]谷民. 冶金工業(yè)鋼結(jié)構(gòu)重防腐涂料的施工質(zhì)量控制[J].山東冶金，2009，08：42-46.

[3] 程彩霞，丁國鋒，唐葆華等. 鋼鐵冶金企業(yè)鋼結(jié)構(gòu)廠房防火設計研究[J].消防科學與技術(shù)，2006，05：343-346.