鋼結(jié)構(gòu)廠房的設(shè)計常見缺陷及預(yù)防探討

摘 要：鋼結(jié)構(gòu)同其他建筑材料對比來講，具備了自重輕、強度大、韌度高、塑性好、工業(yè)裝配化程度高等優(yōu)勢，被更加廣泛的應(yīng)用在工業(yè)廠房的建造及設(shè)計上，可是也存在一些常見的缺陷，文章通過研究鋼結(jié)構(gòu)的特點以及鋼結(jié)構(gòu)廠房的設(shè)計常見缺陷，提出一些預(yù)防的觀點，以供參考。

關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu)；廠房；設(shè)計；缺陷；預(yù)防

中圖分類號：TU391 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-3362（2013）10-0016-01

引言

由于社會的發(fā)展，經(jīng)濟的進步，鋼結(jié)構(gòu)在建筑方面越來越受到重用，不論從工業(yè)方面還是民用方面來講，鋼結(jié)構(gòu)都以其特點迅速占領(lǐng)了越來越多的市場。并且，由于其剛度強、抗震性高、施工快、自重輕、承載力大，逐漸占領(lǐng)了鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，可是也具有防火性弱、易腐蝕等缺陷，因此，在設(shè)計時，應(yīng)當(dāng)做到揚長避短。

1 鋼結(jié)構(gòu)廠房的特點

1.1 以建筑來講，構(gòu)成需要較大的空間

鋼結(jié)構(gòu)廠房主要用于機械、冶金等方面。為了可以讓車間擺放尺寸較大、重量較大的生產(chǎn)設(shè)備，滿足各種不同類型的生產(chǎn)需求，從構(gòu)成上需要較大的空間。

1.2 以結(jié)構(gòu)來講，廠房的結(jié)構(gòu)構(gòu)件需要具備充分的承載能力

因為產(chǎn)品相對較重并且外形較大。所以對于鋼結(jié)構(gòu)的廠房結(jié)構(gòu)來講，一定要有較大的跨度、高度、承載能力，而且還要承受吊車、動力機械設(shè)施的載荷，因此要求廠房的結(jié)構(gòu)構(gòu)件一定要具備充分的承載能力。

2 鋼結(jié)構(gòu)在設(shè)計中常見的缺陷

2.1 容易失衡

因為鋼結(jié)構(gòu)本身的特點會導(dǎo)致整體失衡或局部失衡，并且二者也具有一定的關(guān)聯(lián)，整體失衡的狀況大多數(shù)情況下是通過局部失衡引起的，只要受壓的部位比例超出了標(biāo)準(zhǔn)值，就會導(dǎo)致失衡。引起失衡的客觀原因也比較多，比如鋼材初始缺陷、載荷變化、支撐情況等都會引起失衡。

2.2 容易腐蝕

廠房由于長期暴露在空氣中，普通的鋼材抗腐蝕性較弱，尤其是在濕度大、具有腐蝕性的環(huán)境下，鋼結(jié)構(gòu)極其容易引起腐蝕，這會引起構(gòu)件的承載力大大降低。因此，經(jīng)常發(fā)生由于鋼結(jié)構(gòu)廠房腐蝕后沒有及時維護引發(fā)的房屋倒塌事件。

2.3 耐溫性較差

鋼材的耐溫性通常較差，很多性能都會由于溫度的轉(zhuǎn)變而轉(zhuǎn)變，比如，如果溫度在430～540℃之間，鋼材的鋼拉強度、彈性模量以及屈服點都會明顯下降，承載能力也會明顯降低。

3 鋼結(jié)構(gòu)廠房的設(shè)計中需要預(yù)防的措施

3.1 提升鋼結(jié)構(gòu)的耐火性

從鋼結(jié)構(gòu)的物理學(xué)角度可以發(fā)現(xiàn)，鋼結(jié)構(gòu)具備了極好的導(dǎo)熱功能，它的導(dǎo)熱系數(shù)是50W/m·℃，如果鋼結(jié)構(gòu)的溫度到達100℃以后，鋼結(jié)構(gòu)的抗拉性就會明顯降低，它的彈塑性也隨之加大；如果鋼結(jié)構(gòu)的溫度達到250℃以后，雖然從抗拉伸強度來講有所加大，可是它的彈塑性卻明顯降低，此時的鋼結(jié)構(gòu)會非常脆弱；一旦鋼結(jié)構(gòu)的溫度到達500℃以后，鋼結(jié)構(gòu)的強度下降會非?？?，此時的鋼結(jié)構(gòu)極其容易倒塌。所以，針對鋼結(jié)構(gòu)的廠房在設(shè)計時一定要考量到防火措施，如果鋼結(jié)構(gòu)的環(huán)境溫度超出了承受范圍，就一定要做好隔熱防火設(shè)施，可以在鋼結(jié)構(gòu)的外表面加入耐火磚、硬質(zhì)防火板以及混凝土結(jié)構(gòu)等，對于一些用途特殊的鋼結(jié)構(gòu)也可在表面涂刷防火材料。涂刷的厚度一定要根據(jù)專業(yè)的數(shù)據(jù)進行，如果涂刷較薄，就會影響防火的性能；而如果涂刷較厚，雖然會提高防火性能，但是卻加大了成本支出，以經(jīng)濟學(xué)角度出發(fā)，并不適合，所以，只要在重點位置進行涂刷便可。

3.2 加大支撐性

針對鋼結(jié)構(gòu)的廠房來講，通常為了保障廠房的整體強度，掌控廠房位移，以及準(zhǔn)確的傳遞縱向水平力，并且還要考量到廠房的設(shè)施運轉(zhuǎn)對于鋼結(jié)構(gòu)的影響，一定要考量到廠房的高度、跨度、溫度等具體狀況進行支撐的設(shè)計。鋼結(jié)構(gòu)的支撐體系就目前來講有屋蓋支撐以及柱間支撐。

3.2.1 屋蓋支撐

屋蓋支撐通常是以垂直支撐、縱向支撐、橫向支撐、系桿等構(gòu)成。屋蓋支撐的設(shè)計應(yīng)當(dāng)結(jié)合廠房的高度、跨度、結(jié)構(gòu)樣式、內(nèi)部設(shè)施的震動進行考量。并且，屋面支撐在布置上，可以透過柱間支撐進行考量，令屋面支撐及柱間支撐構(gòu)成一個簡單的傳力途徑來提升廠房的鋼度。一旦廠房內(nèi)部存在較大震動設(shè)施，在其屋頂上還應(yīng)當(dāng)設(shè)計縱向水平支撐。

3.2.2 柱間支撐

鋼結(jié)構(gòu)廠房在設(shè)計時就一定要考量到每一個溫度區(qū)間設(shè)置的柱間支撐，并且，也要完全考量到屋蓋的橫向水平支撐的協(xié)同性。因為下注支撐的位置會引起鋼結(jié)構(gòu)縱向變形，并且還會對溫度的應(yīng)力具有一定的影響，因此如果廠房長度較長就不宜將柱間支撐設(shè)計在縱向端頭處，不然吊車梁等一些縱向結(jié)構(gòu)就無法隨著溫度的轉(zhuǎn)變而在溫度區(qū)域進行伸縮。因此，提高鋼結(jié)構(gòu)廠房結(jié)構(gòu)上端的縱向鋼度，并且將地震作用以及山墻風(fēng)力進行傳遞，還應(yīng)當(dāng)在溫度區(qū)域的兩端做好上柱支撐的設(shè)計。

3.2.3 做好抗腐蝕性

鋼結(jié)構(gòu)雖然具備了鋼筋混凝土所沒有的彈塑性以及抗拉伸性，可是鋼結(jié)構(gòu)一定要考量到腐蝕性。眾所周知，如果鋼結(jié)構(gòu)不進行任何的防腐蝕處理，在長期暴露后就極其容易被腐蝕，并且也威脅到鋼結(jié)構(gòu)的使用。針對鋼結(jié)構(gòu)廠房的設(shè)計而言，由于廠房經(jīng)常處在潮濕的環(huán)境當(dāng)中，并且有些廠房內(nèi)部還具有腐蝕性強的介質(zhì)存在于鋼結(jié)構(gòu)的表面，這樣會加快鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕速度。對于廠房的鋼結(jié)構(gòu)來講，一定要考量到周圍環(huán)境及其本身特質(zhì)，來采取相應(yīng)的防護措施。通?？梢栽谄浔砻嫱克⒁恍┓栏幔唧w涂刷的厚度及遍數(shù)要通過自身所處的環(huán)境及涂料的性質(zhì)來決定，針對一些具有較強腐蝕性的廠房應(yīng)當(dāng)選用玻璃鋼進行包裹，并完善通風(fēng)設(shè)施，降低腐蝕性的氣體濃度。對于環(huán)境相對惡劣的廠房，鋼結(jié)構(gòu)柱腳要在地面以下及地面以上的150mm的范圍內(nèi)，應(yīng)當(dāng)通過強度等級大于C20的混凝土進行包裹，并且其厚度要大于50mm，而在具有腐蝕性物體的廠房里，鋼材的厚度不可以小于8mm。

3.2.4 加入抗震設(shè)計

自從汶川大地震、雅安地震之后，我們的國家以及人民均受到極大的教訓(xùn)以及經(jīng)濟損失，雖然地震的發(fā)生幾率較小，可是依舊要考量到鋼結(jié)構(gòu)的抗震能力。通常狀況下，鋼結(jié)構(gòu)因為具備了極大的抗拉伸性以及彈塑性，具備了極好的抗震性，一旦鋼結(jié)構(gòu)在設(shè)計時具有不合理的問題，再遇到大地震，就會形成嚴(yán)重的破壞，所以，鋼結(jié)構(gòu)廠房的設(shè)計一定要嚴(yán)格按照建筑物抗震規(guī)范進行設(shè)計，針對工藝配置相對特殊的廠房，應(yīng)當(dāng)通過結(jié)構(gòu)措施來保障鋼結(jié)構(gòu)在地震時的可靠性及安全性。

4 結(jié)語

綜上所述，鋼結(jié)構(gòu)廠房的設(shè)計，應(yīng)當(dāng)通過其特點進行設(shè)計，這樣才能讓設(shè)計更加安全、更加可靠，并且也更加經(jīng)濟、美觀，真正為社會、為百姓帶來便利，讓經(jīng)濟發(fā)展的更加美好。