鋼結(jié)構(gòu)廠房設(shè)計中應(yīng)注意的幾個問題

付荻

前言

鋼結(jié)構(gòu)廠房的特點是其施工時間相對較短，且具有抗震性能好、承載能力強的優(yōu)點，因此鋼結(jié)構(gòu)在廠房構(gòu)建中被廣泛應(yīng)用。但是鋼結(jié)構(gòu)同樣也存在防火性差、容易受到外界環(huán)境影響而產(chǎn)生銹蝕等問題。所以在設(shè)計時需要充分考慮鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點，充分發(fā)揮鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢和價值?，F(xiàn)階段，鋼結(jié)構(gòu)廠房主要有重型鋼結(jié)構(gòu)廠房和輕型鋼結(jié)構(gòu)廠房兩種，前者包括煉鋼和軋鋼等車間，需要在內(nèi)部配置大噸位吊車，廠房往往要承受較大的作用力，所以對鋼的需求量較大；后者一般采用門式鋼架結(jié)構(gòu)，具有施工快、自重輕且成本低廉的優(yōu)點，在工業(yè)廠房構(gòu)建中應(yīng)用廣泛。

1 鋼結(jié)構(gòu)廠房設(shè)計時應(yīng)根據(jù)其特點注意的問題

1.1 屋面設(shè)計工作

在屋面設(shè)計時尤其要注意防水工作的開展，設(shè)計人員應(yīng)充分考慮屋面的坡度、天溝類型以及單坡屋面的長度，然后根據(jù)施工工藝要求和實際施工情況適當調(diào)整屋面的坡度。由于施工當?shù)氐臏夭詈徒涤炅繒绊憜纹挛菝骈L度，所以在設(shè)計之前需要全面掌握當?shù)氐臏囟群徒涤炅壳闆r，結(jié)合調(diào)查分析確定單坡屋面長度并做好相應(yīng)的處理。

1.2 溫度伸縮縫設(shè)計

在鋼結(jié)構(gòu)廠房內(nèi)，如果溫度變化太大則會產(chǎn)生一定溫度應(yīng)力，當溫度應(yīng)力過大時則會引起鋼結(jié)構(gòu)出現(xiàn)變形。為避免此類情況發(fā)生，一般對于大型鋼結(jié)構(gòu)廠房構(gòu)建，需要在其內(nèi)設(shè)置溫度伸縮縫。溫度伸縮縫的設(shè)置包括縱向伸縮縫和橫向伸縮縫，在設(shè)置前首先要明確溫度區(qū)段的長度，然后可以采用單柱或雙柱的方式處理伸縮縫。一般來說，如果是縱向伸縮縫，則可以使用滾動支座進行設(shè)計，而如果是橫向伸縮縫，則可以使用橢圓孔滑動方式或槽鋼夾板滑動進行設(shè)置。

1.3 立面設(shè)計

為提升鋼結(jié)構(gòu)廠房的立體效果，在滿足功能要求的同時也符合美觀性要求，需要在廠房里面設(shè)計中綜合考慮鋼結(jié)構(gòu)的規(guī)模、色彩、線條和變化等條件。在傳統(tǒng)設(shè)計中，廠房外墻多是由磚砌成，然后使用涂料或者面磚進行外部處理，一般情況下會在廠房的外墻面位置設(shè)置采光窗，但是一方面該形式單一且沉悶，另一方面在外墻位置設(shè)置采光窗會破壞整體結(jié)構(gòu)的美觀性，而且采光通風(fēng)效果并不好。目前在廠房構(gòu)建中開始廣泛使用彩色壓型鋼板，不但改變了原本結(jié)構(gòu)單一和沉悶的缺點，而且還提高了廠房結(jié)構(gòu)整體的美觀性，使富于色彩的線條的變化。同時因為在鋼結(jié)構(gòu)廠房屋面設(shè)置采光板，可達到良好的采光通風(fēng)效果。

1.4 支撐系統(tǒng)設(shè)置

為保證鋼結(jié)構(gòu)廠房的空間工作，提高廠房鋼結(jié)構(gòu)整體剛度，使鋼結(jié)構(gòu)可以有效承受水平和縱向作用力，避免桿件變形失穩(wěn)，需要結(jié)合廠房結(jié)構(gòu)的具體形式、車間吊車設(shè)置、振動設(shè)備和廠房的高度、長度等來設(shè)置支撐系統(tǒng)，鋼結(jié)構(gòu)廠房的支撐系統(tǒng)設(shè)置包括柱間支撐和屋蓋支撐系統(tǒng)。鋼結(jié)構(gòu)廠房的每一溫度去都應(yīng)該設(shè)置可靠的柱間支撐系統(tǒng)，同時在設(shè)置時需要保證該系統(tǒng)和屋蓋支撐布置協(xié)調(diào)一致。在設(shè)置時要注意下柱支撐位置決定了鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性同時影響溫度應(yīng)力大小，所以在設(shè)置下柱支撐時要盡量選擇在溫度區(qū)的中部，使吊車梁等構(gòu)件可以隨著溫度變化而自由向兩端伸縮。當溫度區(qū)段的長度大于150m時，需要在溫度區(qū)設(shè)置兩道下段柱支撐，其位置應(yīng)盡可能布置在溫度區(qū)段中間1/3的范圍內(nèi)，為了避免過大的溫度應(yīng)力，兩道支撐的中心距離不宜大于72m。上段柱支撐除在設(shè)有下段柱支撐的柱間布置外，為了滿足結(jié)構(gòu)的安裝要求，提高鋼結(jié)構(gòu)廠房上部縱向剛度，傳遞山墻的風(fēng)力及縱向地震作用，還應(yīng)在溫度區(qū)段的兩端柱間布置上段柱支撐。

1.5 防銹處理

一般來說，大多數(shù)廠房的選址本身就是在侵蝕性比較強的潮濕環(huán)境中，所以對于鋼結(jié)構(gòu)廠房來說，如果不進行鋼材的防銹處理直接將其安置在空氣中，則會造成鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕。鋼結(jié)構(gòu)廠房一旦受到銹蝕，鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)建的截面厚度將減小，引起鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)力條件變化，從而可能會嚴重影響鋼結(jié)構(gòu)的使用壽命，造成鋼材材料的浪費。鑒于此，必須重視鋼結(jié)構(gòu)廠房構(gòu)件的防銹蝕問題，首先應(yīng)該全面掌握鋼結(jié)構(gòu)廠房的相關(guān)信息，包括選址、廠房布局、材料選擇和車間工藝結(jié)構(gòu)等。其次，為保證廠房結(jié)構(gòu)安全，一般會在鋼結(jié)構(gòu)表面涂上防銹漆，同時要確定涂層的數(shù)量和厚度。此外，對于露天的鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件，需要確保其厚度，采取措施使其處于良好環(huán)境中，避免遭到外界的腐蝕影響。

1.6 隔熱與防火設(shè)計

鋼材受熱達到100℃以上時，由于溫度的不斷上升，鋼材的強度將會下降。當溫度達到250℃時，鋼材的強度有所提高，但是其塑性將下降。當溫度超過250℃之后，鋼材會出現(xiàn)徐變現(xiàn)象。當溫度達到500℃時，鋼材的強度降到最低，鋼結(jié)構(gòu)可能會出現(xiàn)塌落問題。因此，一般來說，當鋼材的溫度在150℃以上后，為保證鋼材的導(dǎo)熱性能，必須采取保溫隔熱和防火措施。主要可以從以下三個方面開展設(shè)計工作：首先可以通過澆筑混凝土的方式或安裝耐火性強的磚來保證鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)建的保溫隔熱性。其次，為將鋼結(jié)構(gòu)中的熱量有效釋放出，可以在鋼結(jié)構(gòu)周圍安裝硬質(zhì)板材。此外，也可以根據(jù)實際天氣情況選擇厚涂型的防火材料涂在鋼結(jié)構(gòu)表面，從而可以為鋼結(jié)構(gòu)保溫隔熱性能的提高提供良好環(huán)境。

2 結(jié)語

綜上所述，不同于民用建筑，工業(yè)廠房因其自身的功能特點，需要我們對鋼結(jié)構(gòu)廠房做出合理設(shè)計，便于鋼結(jié)構(gòu)廠房內(nèi)部進行合理的設(shè)備布置，滿足工廠的生產(chǎn)需要，同時也設(shè)計出經(jīng)濟、科學(xué)、低碳環(huán)保的鋼結(jié)構(gòu)廠房，促進鋼結(jié)構(gòu)廠房的應(yīng)用及發(fā)展。