鋼結(jié)構(gòu)廠房設(shè)計現(xiàn)狀及優(yōu)化對策分析

摘 要：我國的經(jīng)濟不斷的快速發(fā)展，對于工業(yè)生產(chǎn)的要求也越來越高，在廠房的設(shè)計方面也有了更多不同的需求。因此，在企業(yè)建設(shè)廠房時，一般都是設(shè)計鋼結(jié)構(gòu)廠房，主要是因為建設(shè)鋼結(jié)構(gòu)廠房所需的時間短、硬度高又重量輕。但是鋼結(jié)構(gòu)廠房在具備這些優(yōu)點的同時，也有繼續(xù)優(yōu)化的空間，本文就這一情況分析了鋼結(jié)構(gòu)廠房的現(xiàn)狀，提出一些優(yōu)化的對策。

關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu)；廠房設(shè)計；優(yōu)化對策；

中圖分類號：TU391 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-3520（2015）-03-00-01

鋼結(jié)構(gòu)廠房在建筑行業(yè)中已經(jīng)屬于綠色廠房一類，與混凝土廠房相比具有極大的優(yōu)勢，在未來的工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展中，鋼結(jié)構(gòu)廠房將會發(fā)揮出它的優(yōu)勢，使之應(yīng)用的更加廣泛。隨著鋼鐵的使用量不斷增加，實現(xiàn)批量生產(chǎn)鋼結(jié)構(gòu)已不是難事，有簡單易組裝的特點。

一、鋼結(jié)構(gòu)廠房帶來的優(yōu)勢

（一）鋼結(jié)構(gòu)廠房的各個鋼零件、部件都是批量生產(chǎn)而來，都是為了更加方便工人焊接和組裝而設(shè)計的，因此，安裝的速度比較快。在進行焊接和開孔的工作時，可以保證其質(zhì)量和技術(shù)是相對成熟的。

（二）與其他結(jié)構(gòu)的廠房相比，鋼結(jié)構(gòu)的廠房在抗震指數(shù)上有較大的優(yōu)勢，例如：混凝土結(jié)構(gòu)廠房與鋼結(jié)構(gòu)廠房相比后不難發(fā)現(xiàn)，建造混凝土廠房所花費的時間更長，重量大，且抗震能力比不上鋼結(jié)構(gòu)廠房。正是由于鋼結(jié)構(gòu)廠房輕，可以減少基底的反力，因此抗震能力高。

（三）眾所周知，鋼材的密度較大，強度較高，重復(fù)利用率也較大，大大減少了鋼結(jié)構(gòu)的建設(shè)成本，又節(jié)約材料，避免浪費，是環(huán)保材料中的一種。

二、鋼結(jié)構(gòu)廠房設(shè)計現(xiàn)狀，以及相關(guān)的優(yōu)化對策

（一）鋼結(jié)構(gòu)廠房的設(shè)計現(xiàn)狀

由于廠房的特殊性，一般多層的廠房空間結(jié)構(gòu)都比較大，根據(jù)工藝布置的需求通常選擇框架結(jié)構(gòu)，但是在條件允許的情況下，框架結(jié)構(gòu)和框剪結(jié)構(gòu)都可以根據(jù)實際需求來選擇。因此，鋼結(jié)構(gòu)廠房需要根據(jù)以下幾個方面來布置：

1、要均勻?qū)ΨQ的布置柱網(wǎng)，鋼結(jié)構(gòu)廠房才能夠提升質(zhì)量和硬度，從而減少廠房空間扭轉(zhuǎn)的作用力。

2、在鋼結(jié)構(gòu)廠房中，要避免出現(xiàn)集中應(yīng)力和變形凹角的情況，更要注意豎向外挑和突變收縮的防止，否則就會導(dǎo)致剛突變的發(fā)生率加大。

鋼結(jié)構(gòu)從整體上來說穩(wěn)定性較高，但是最為關(guān)鍵的是要考慮到軸力和彎矩耦合效應(yīng)，在局部就要設(shè)計穩(wěn)定，到整體上的穩(wěn)定性增加。目前，對鋼結(jié)構(gòu)廠房的設(shè)計都沒有準(zhǔn)確的參數(shù)以供參考，安全系數(shù)也無法準(zhǔn)確的反映出整體和局部之間的關(guān)系，所以，為了提升安全和使用性能，就要優(yōu)化設(shè)計鋼結(jié)構(gòu)廠房，滿足安全需求。

（二）在鋼結(jié)構(gòu)廠房的設(shè)計中，實現(xiàn)優(yōu)化的對策

1、優(yōu)化溫度伸縮縫的設(shè)計

溫度對鋼結(jié)構(gòu)廠房的使用影響較大，在溫度的影響下，鋼結(jié)構(gòu)極易產(chǎn)生變形。一般來說，環(huán)境溫度若是在短時間內(nèi)發(fā)生較大的變化，溫度應(yīng)力產(chǎn)生，通常結(jié)構(gòu)都會發(fā)生變形。在關(guān)于設(shè)計鋼結(jié)構(gòu)的平面面積較大的前提下，要想將鋼溫度控制在不會產(chǎn)生變形的范圍中，就要設(shè)置溫度伸縮縫在鋼結(jié)構(gòu)廠房內(nèi)的橫向或者縱向的位置上。

對于伸縮縫的位置設(shè)置，首先要將鋼結(jié)構(gòu)按照結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)原理來劃分為一點數(shù)量的單元結(jié)構(gòu)，然后才開始用單柱或雙柱的處理方式來處理溫度伸縮縫。但是在處理鋼結(jié)構(gòu)的縱向溫度裂縫時，不能如橫向的溫度裂縫一般，需要在屋頂支座上設(shè)定滑動支座，才能有效的處理好縱向溫度裂縫。在關(guān)鍵部位上，如框架結(jié)構(gòu)交接，就要應(yīng)用槽鋼夾板滑動或橢圓孔滑動的方式來設(shè)定溫度伸縮縫。

2、優(yōu)化立面的設(shè)計

鋼結(jié)構(gòu)廠房的建設(shè)也屬于建筑工程，因此也具有線條、規(guī)模、變化和色彩這四個特征，所以，在進行鋼結(jié)構(gòu)廠房設(shè)計時，為了能夠克服傳統(tǒng)的混凝土鋼筋廠房在色彩上不足的缺點，就要將色彩壓型的鋼板表現(xiàn)力充分發(fā)揮出來。鋼結(jié)構(gòu)廠房的優(yōu)點使之受到的限制比其他結(jié)構(gòu)的廠房少，因此，在體型變化上有較多的選擇。但是，鋼結(jié)構(gòu)廠房的節(jié)點處理比較多，相應(yīng)的工作量也會加大，工程造價也就隨之提高。所以，要跳躍性色彩的表現(xiàn)力發(fā)揮出來，在鋼結(jié)構(gòu)廠房的設(shè)計中，合理的利用冷色調(diào)將之應(yīng)用到設(shè)計中，從整體上完善設(shè)計，把握重點地區(qū)的設(shè)計。

3、優(yōu)化支撐結(jié)構(gòu)的設(shè)計。鋼結(jié)構(gòu)廠房的支撐結(jié)構(gòu)要考慮多種因素，綜合起來分析設(shè)計，如：廠房、設(shè)備和柱網(wǎng)設(shè)置等因素。一般情況下都在垂直地上支撐其檁條的設(shè)置，不需要考慮結(jié)構(gòu)的檁條。在沒有檁條的結(jié)構(gòu)下，為了連接屋架和屋面，就要實現(xiàn)上弦支撐，但是在設(shè)計時沒有完備的技術(shù)條件，就要從安裝要求出發(fā)，將上弦橫向支撐系統(tǒng)設(shè)置在屋架和天窗架的上弦部分。在房屋屋架間距大于12m時，需要設(shè)置縱向的水平支撐系統(tǒng)，同樣在設(shè)有振動設(shè)備和橋式吊車時，也要設(shè)置該系統(tǒng)。

4、優(yōu)化屋面的設(shè)計。鋼結(jié)構(gòu)廠房在屋面的設(shè)計時主要考慮因素是防水，因此，要涉及三個領(lǐng)域的研究：

①屋面的坡度；②單坡屋面的長度；③天溝的形式。

但是在實際觀察后發(fā)現(xiàn)，廠房屋面坡度為2%～3%間，不適合作為廠房的最佳坡度。所以在考慮節(jié)點處理和材料性能這兩個方面之后，分析出的最佳屋面坡度為5%?？紤]到不同地區(qū)間的溫度差異，也可以做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，在偏冷地區(qū)，坡度可適當(dāng)?shù)脑黾?。在設(shè)計時也要多方面的考慮到該地區(qū)的降雨量和溫差變化等因素。根據(jù)資料顯示，在70m以下的單坡屋面長須可以保證正常發(fā)揮廠房的功能，若是超過這個數(shù)額，就要根據(jù)實際情況進行特殊的處理。

現(xiàn)階段，鋼結(jié)構(gòu)的屋面設(shè)計中有兩個較好的方案，對這兩個方案的選擇較為頻繁，應(yīng)用也較廣。第一是彩色壓型鋼板，第二是復(fù)合柔性屋面系統(tǒng)。第二種方案中的屋面系統(tǒng)具有保溫層和卷材防水層等，在使用中更具防水功能。

5、優(yōu)化隔熱和防火的設(shè)計。鋼結(jié)構(gòu)廠房的缺點在于鋼的導(dǎo)熱性較好，所以對溫度有極高的敏感度，若是生產(chǎn)產(chǎn)品需要處于低溫環(huán)境下，就需要進行保溫和隔熱的處理，滿足生產(chǎn)需求。因此，在設(shè)計時要考慮到在鋼結(jié)構(gòu)溫度超過150攝氏度時的優(yōu)化方案。

①采用防火的材料，如厚涂型材料，來優(yōu)化廠房的隔熱防火設(shè)計；②在鋼構(gòu)件外部包裝防火材料，如耐火磚和混凝土等，這樣就能增加廠房的隔熱性能，避免廠房內(nèi)部溫度過高的現(xiàn)象產(chǎn)生。

三、結(jié)語

對于大多數(shù)的生產(chǎn)企業(yè)廠房來說，鋼結(jié)構(gòu)廠房可以滿足絕大多數(shù)產(chǎn)品的生產(chǎn)環(huán)境要求，為企業(yè)生產(chǎn)提供了諸多便利之處，發(fā)揮出了它應(yīng)有的作用，因此，我們更應(yīng)該重視優(yōu)化鋼結(jié)構(gòu)廠房的設(shè)計。