關(guān)于鋼結(jié)構(gòu)廠房設(shè)計(jì)要點(diǎn)的研究分析

詹梅英

【摘要】隨著科技的進(jìn)步發(fā)展，鋼結(jié)構(gòu)在廠房、倉庫、橋梁、機(jī)場(chǎng)等大跨度建筑中得到廣泛的應(yīng)用。鋼結(jié)構(gòu)廠房具有自重輕、強(qiáng)度高，塑性和韌性好，裝拆方便、施工周期較短，建設(shè)操作較為簡(jiǎn)單，還可以起到保護(hù)環(huán)境的作用，具有非常明顯的施工優(yōu)勢(shì)。本文闡述了鋼結(jié)構(gòu)廠房的優(yōu)點(diǎn)以及鋼結(jié)構(gòu)廠房的設(shè)計(jì)特點(diǎn)，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)廠房設(shè)計(jì)的要點(diǎn)進(jìn)行了探討分析。

【關(guān)鍵詞】鋼結(jié)構(gòu)廠房；優(yōu)點(diǎn)；設(shè)計(jì)特點(diǎn)；設(shè)計(jì)要點(diǎn)

一.鋼結(jié)構(gòu)廠房的優(yōu)點(diǎn)

1、施工操作簡(jiǎn)單靈活。傳統(tǒng)廠房施工的過程中主要通過鋼筋混凝土完成對(duì)結(jié)構(gòu)主體的建設(shè)，在施工過程中施工周期較長(zhǎng)，施工操作難度較大，這在很大程度上制約了廠房建設(shè)效果。鋼結(jié)構(gòu)廠房在施工的過程中對(duì)鋼結(jié)構(gòu)廠房構(gòu)件進(jìn)行優(yōu)化，提高了構(gòu)件的批量化生產(chǎn)效果，有效提高了施工速度，大大方便了構(gòu)件的安裝。

2、性能、自重全面優(yōu)化。鋼結(jié)構(gòu)廠房對(duì)先進(jìn)材料以及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行研究，有效提高了廠房性能。施工人員在鋼結(jié)構(gòu)廠房施工過程中已經(jīng)開始大量使用輕質(zhì)、承載力較強(qiáng)的材料，鋼結(jié)構(gòu)廠房自重明顯降低30%左右。這種材料在很大程度上提高了我國廠房的安全性和可靠性，有效解決了地基承載力較低、土質(zhì)密實(shí)性較差等問題。除此之外，上述材料體積較小，可以制成各種形狀，降低了廠房結(jié)構(gòu)框架占據(jù)的空間，從本質(zhì)上提高了廠房建設(shè)經(jīng)濟(jì)效益。

3、環(huán)保性的特點(diǎn)。環(huán)保是當(dāng)前建筑施工中較為關(guān)注的問題，已經(jīng)成為建筑施工的主要控制內(nèi)容之一。鋼結(jié)構(gòu)廠房施工主要材料為一種綠色環(huán)保型材料，高能效回收，具有非常好的循環(huán)利用可能性和必然性。鋼結(jié)構(gòu)廠房建筑施工結(jié)構(gòu)以綠色環(huán)保理念為主，將綠色建筑貫穿到了廠房建設(shè)的全過程。

二、鋼結(jié)構(gòu)廠房的設(shè)計(jì)特點(diǎn)

1、鋼結(jié)構(gòu)廠房的跨度比較大，廠房使用的柱子通常比較高。眾所周知，生產(chǎn)廠房屬于生產(chǎn)企業(yè)的重要基礎(chǔ)設(shè)施，所以其產(chǎn)品的體積與重童等一般情況下比較大。但是鋼結(jié)構(gòu)的體積與質(zhì)量卻較好的滿足了這一要求，其重量比較輕，體積也不是很大。

2、對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)廠房來說，吊車作業(yè)量比較大，吊車的使用頻率也比較高。所以，在設(shè)計(jì)工業(yè)鋼結(jié)構(gòu)廠房時(shí)，應(yīng)采用重級(jí)工作制吊車與中級(jí)工作制吊車中的一種。

3、鋼結(jié)構(gòu)廠房承重構(gòu)件截面面積一般比較大，為了使其可以承受較大的噸位，一般需要結(jié)合具體工程的實(shí)際，通過優(yōu)化結(jié)構(gòu)的措施，提高鋼結(jié)構(gòu)廠房的剛度。在設(shè)計(jì)時(shí)，采用格構(gòu)式構(gòu)件與析架，能夠提高鋼結(jié)構(gòu)的承載能力。

三、鋼結(jié)構(gòu)廠房設(shè)計(jì)的要點(diǎn)

1、溫度伸縮縫的設(shè)計(jì)。溫度會(huì)引起鋼結(jié)構(gòu)廠房發(fā)生形變，使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生溫度應(yīng)力。當(dāng)廠房面積足夠大，且溫度應(yīng)力也足夠大時(shí)，鋼結(jié)構(gòu)廠房就會(huì)發(fā)生大的形變，產(chǎn)生危險(xiǎn)，為了避免這種危險(xiǎn)的發(fā)生，在廠房?jī)?nèi)設(shè)置溫度伸縮縫是必不可少的。溫度伸縮縫的設(shè)置有兩種：一種是橫向設(shè)置溫度縫，另一種是縱向設(shè)置溫度縫，選擇哪一種設(shè)置則根據(jù)具體廠房設(shè)計(jì)情況而定。溫度縫的設(shè)置就把廠房分為了若干個(gè)溫度區(qū)段，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范則決定了每個(gè)溫度區(qū)段的長(zhǎng)度。其中處理溫度伸縮縫的方法又有兩種即雙柱設(shè)置法和單柱設(shè)置法，一般選擇前者來處理。倘若設(shè)置的是縱向溫度伸縮縫，可在屋架支座處設(shè)置一個(gè)滾動(dòng)支座，倘若設(shè)置的是橫向溫度伸縮縫，則可在框架梁與檁條連接處采用槽鋼夾板滑動(dòng)方式或者橢圓孔滑動(dòng)方式。

2、立面設(shè)計(jì)。在立面設(shè)計(jì)中有四個(gè)基本特點(diǎn)依次是規(guī)模、線條、色彩、變化。鋼結(jié)構(gòu)廠房和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)廠房相比，線條是呈現(xiàn)輕鋼結(jié)構(gòu)建筑風(fēng)格最獨(dú)特的特征。傳統(tǒng)的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)廠房由于屋面設(shè)置采光效果不理想，在設(shè)計(jì)時(shí)通常設(shè)計(jì)大量的采光窗，而大量的采光窗會(huì)破壞墻面的線條造型，鋼結(jié)構(gòu)廠房則不會(huì)受此困擾。輕鋼結(jié)構(gòu)屋面則大量使用屋面采光板，不僅采光均勻，而且不會(huì)破壞墻面的線條造型，既適用又美觀，目前非常適合聯(lián)合型廠房，順便也解決了廠房的通風(fēng)問題。鋼結(jié)構(gòu)廠房的立面設(shè)計(jì)主要由工藝布置來決定的，立面要求簡(jiǎn)潔恢弘，同時(shí)簡(jiǎn)單統(tǒng)一突出重點(diǎn)。設(shè)計(jì)師們往往為了突出廠房結(jié)構(gòu)的重點(diǎn)，會(huì)在廠房入口、外天溝或者收邊泛水的地方使用跳躍性色彩和冷色調(diào)，起到畫龍點(diǎn)睛的作用，勾勒出鋼結(jié)構(gòu)廠房體態(tài)輕盈、色彩豐富，給人耳目一新的感覺。

3、鋼材的保溫隔熱與防火設(shè)計(jì).鋼材的導(dǎo)熱性能特別好，當(dāng)它處于不同溫度的環(huán)境下，鋼結(jié)構(gòu)的抗拉強(qiáng)度和塑性都會(huì)有所變化，大致分為四個(gè)層次：一是受熱溫度在100℃以上；二是受熱溫度在 100～250℃ 之間；三是受熱溫度在 250～500℃ 之間；四是受熱溫度在 500℃ 以上，并且在這四個(gè)溫度區(qū)間鋼結(jié)構(gòu)的抗拉強(qiáng)度和塑性會(huì)發(fā)生不同的變化，隨之對(duì)鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不同程度的影響。其中當(dāng)鋼結(jié)構(gòu)所處溫度在第二到第四區(qū)間時(shí)鋼結(jié)構(gòu)會(huì)分別出現(xiàn)藍(lán)脆現(xiàn)象、徐變現(xiàn)象、鋼材節(jié)后塌落。由此可見，當(dāng)鋼結(jié)構(gòu)所處環(huán)境的溫度超過100℃時(shí)就必須對(duì)其作出相應(yīng)的隔熱保護(hù)措施，以增強(qiáng)鋼材的抗熱性能，避免鋼結(jié)構(gòu)受熱發(fā)生變化。鋼結(jié)構(gòu)的防火通常有以下幾種方法：設(shè)置防火墻、防火門；設(shè)置自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)；獨(dú)立水幕；設(shè)置防火帶。其中設(shè)置防火墻是最簡(jiǎn)單有效且造價(jià)低廉的方法。一般在廠房高度不超過8m 或者只需分兩個(gè)分區(qū)的情況下，可設(shè)置自動(dòng)噴水系統(tǒng)，使防火面積范圍增加一倍，以此達(dá)到規(guī)范要求。

4、屋蓋支撐系統(tǒng)設(shè)計(jì).在屋蓋支撐系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，對(duì)支撐系統(tǒng)的選擇和屋面防水問題應(yīng)當(dāng)著重考慮。一般而言，屋蓋支撐系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與廠房跨度、高度、屋蓋結(jié)構(gòu)形式、吊車設(shè)置及噸位等因素有關(guān)，且絕大多數(shù)情況下，不論有無檁條的屋蓋結(jié)構(gòu)都應(yīng)設(shè)計(jì)為垂直支撐體系。在無檁條支撐體系中，雖然大型屋面板有三點(diǎn)和屋架相焊接，起到了上弦支撐的作用，但是由于施工條件的限制和安裝的需求，不論有無檁條的屋蓋都應(yīng)在屋架上弦和天窗架上弦設(shè)置上弦橫向支撐。在屋蓋支撐設(shè)計(jì)中必須設(shè)計(jì)好屋面坡度，單坡屋面長(zhǎng)度、天溝形式，因?yàn)檫@些因素直接影響到了房屋防水性能的好壞。根據(jù)有關(guān)規(guī)定，屋面坡度最小為 5%。但具體情況要根據(jù)不同地區(qū)的特征作出相應(yīng)的調(diào)整。廠房所在地的最大溫差和降雨量的大小是廠房單坡屋面長(zhǎng)度的重要影響因素，但總的來說單坡屋面長(zhǎng)度宜控制在 70cm 以內(nèi)，超過 70cm 則要特殊處理。

5、結(jié)構(gòu)防腐設(shè)計(jì)。鋼材的主要組成部分是鐵、氧化鐵、四氧化三鐵、三氧化二鐵以及其他化合物，其中有些物質(zhì)暴露在空氣中時(shí)就會(huì)被空氣氧化還原發(fā)生質(zhì)變，即稱腐蝕。所以，當(dāng)鋼結(jié)構(gòu)廠房空氣中有腐蝕性介質(zhì)或者鋼構(gòu)件處在潮濕的環(huán)境下而未對(duì)鋼結(jié)構(gòu)作出相應(yīng)的保護(hù)措施時(shí)，鋼結(jié)構(gòu)廠房的銹蝕就會(huì)愈加明顯。鋼結(jié)構(gòu)銹蝕輕微時(shí)會(huì)使鋼材發(fā)生形變，比如使鋼構(gòu)件截面厚度發(fā)生變化，或者在構(gòu)件表層形成銹坑層等，嚴(yán)重時(shí)甚至使鋼構(gòu)件結(jié)構(gòu)發(fā)生大的形變，因此鋼結(jié)構(gòu)廠房設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意結(jié)構(gòu)腐蝕的設(shè)計(jì)問題。一般地，鋼結(jié)構(gòu)建筑的防銹可分為兩種：鋼構(gòu)件的防銹和維護(hù)系統(tǒng)的防銹。鋼構(gòu)件防銹法主要為在其表面刷一層防銹漆，防銹漆的層數(shù)和厚度則由構(gòu)件的生存環(huán)境和涂層的性質(zhì)共同決定。維護(hù)系統(tǒng)的防腐只要為彩板部分，它的表面涂層的處理由彩板的專業(yè)廠家完成。

結(jié)束語

隨著經(jīng)濟(jì)科技的不斷發(fā)展，廠房工程多以鋼結(jié)構(gòu)為框架梁柱的建筑結(jié)構(gòu)，因其各種優(yōu)點(diǎn)，目前已取得較為廣泛的應(yīng)用。當(dāng)前鋼結(jié)構(gòu)在建筑領(lǐng)域已經(jīng)成為了一種重要的結(jié)構(gòu)形式，同時(shí)通過科學(xué)合理鋼結(jié)構(gòu)廠房的設(shè)計(jì)施工可以有效提高建設(shè)經(jīng)濟(jì)效益。

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