鋼結(jié)構(gòu)在工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用

白翔 趙雪佳

摘 要：工業(yè)廠房設(shè)計的合理性和科學(xué)性是當(dāng)前工業(yè)廠房設(shè)計建設(shè)的重要要求，其中結(jié)構(gòu)材料的穩(wěn)固性和耐久性是保障廠房安全合理的重要條件，本文對工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)用鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行分析，提出相關(guān)設(shè)計要點(diǎn)，以期為工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計提供參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：工業(yè)廠房；鋼結(jié)構(gòu)；設(shè)計與應(yīng)用

1 工業(yè)廠房鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)勢

1.1 便捷性

便捷性是鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計中非常重要的一個優(yōu)勢，相較于其他廠房結(jié)構(gòu)而言，鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用在一定程度上簡化了結(jié)構(gòu)設(shè)計的難度和復(fù)雜性，全面提高了施工的效率。

1.2 經(jīng)濟(jì)性

鋼結(jié)構(gòu)在工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用，具有較好的經(jīng)濟(jì)性。在利用鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行廠房結(jié)構(gòu)拼裝過程中，不僅節(jié)約了施工材料，縮短了工期，最終使整個建設(shè)成本明顯下降，這也是當(dāng)前工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計中鋼結(jié)構(gòu)得以推廣使用的一個重要因素。

1.3 環(huán)保性

在工業(yè)廠房設(shè)計中多數(shù)采用輕型鋼結(jié)構(gòu)材料，具有較好的環(huán)保性。在具體使用過程中不會對周圍環(huán)境帶來影響，而且鋼結(jié)構(gòu)具有可回收利用性，有效地減少了對資源的浪費(fèi)。

1.4 空間利用率高

運(yùn)用鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計，其在空間利用率上展現(xiàn)出了突出的優(yōu)勢。在當(dāng)前工業(yè)廠房鋼結(jié)構(gòu)施工過程中，無論是采用螺栓連接還是焊接，相較于其他結(jié)構(gòu)設(shè)計類型而言，結(jié)構(gòu)構(gòu)件所占用的空間小，在構(gòu)建空間過程中具有較強(qiáng)的可變性，能夠構(gòu)建出多樣化的空間結(jié)構(gòu)，在工業(yè)廠房投入使用后，具有非常好的空間利用率。

2 工業(yè)廠房鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計要點(diǎn)

2.1 荷載設(shè)計

鋼結(jié)構(gòu)的荷載決定著鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計情況，因此設(shè)計人員需要對荷載統(tǒng)計全面，尤其是不能漏掉荷載。在設(shè)計過程中保證荷載的準(zhǔn)確性，從而增強(qiáng)鋼結(jié)構(gòu)的可靠性與安全性。與此同時，設(shè)計人員在進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)荷載設(shè)計過程中，在沿海城市需要對風(fēng)荷載特別注意考慮，從而保證工業(yè)廠房鋼結(jié)構(gòu)荷載設(shè)計符合相關(guān)要求。

2.2 防火設(shè)計

由于鋼結(jié)構(gòu)耐火性能差，在火災(zāi)高溫作用下很快失效倒塌，耐火極限僅15分鐘，若采取措施，對鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行保護(hù)，使其在火災(zāi)時溫度升高不超過臨界溫度，鋼結(jié)構(gòu)在火災(zāi)中就能保持穩(wěn)定性?；诖耍O(shè)計人員必須對工業(yè)廠房鋼結(jié)構(gòu)采取防火保護(hù)措施，從而提高工業(yè)廠房的耐火性能。

2.3 抗震設(shè)計

結(jié)構(gòu)設(shè)計時應(yīng)體現(xiàn)大震不倒、小震不壞的抗震設(shè)計目標(biāo)，采用多遇地震時按彈性設(shè)計、罕遇地震時按彈塑性進(jìn)行變形驗(yàn)算的二階段設(shè)計方法進(jìn)行抗震設(shè)計?？煽紤]多道抗震防線。應(yīng)避免因部分結(jié)構(gòu)或構(gòu)件破壞而導(dǎo)致整個結(jié)構(gòu)喪失抗震能力或?qū)χ亓奢d的承載能力。

2.4 支撐系統(tǒng)設(shè)計

支撐系統(tǒng)是廠房的支撐框架，在設(shè)計時，務(wù)必要考慮整體結(jié)構(gòu)的剛度是否達(dá)到要求，只有在鋼結(jié)構(gòu)整體符合標(biāo)準(zhǔn)的情況下，廠房的空間工作才能發(fā)揮，同時有效提高鋼結(jié)構(gòu)整體的穩(wěn)定性。需要保證柱間支撐系統(tǒng)設(shè)置合理，并與廠房的橫向水平支撐與縱向水平支撐實(shí)現(xiàn)合理布置。

2.5 鋼結(jié)構(gòu)的工藝設(shè)計

在鋼結(jié)構(gòu)的工藝設(shè)計過程中需要充分考慮建廠條件、工藝流程，并根據(jù)企業(yè)的具體情況選擇合適的結(jié)構(gòu)布置，從而保證結(jié)構(gòu)的合理性。如果采用的是懸掛荷載，那么在進(jìn)行支撐結(jié)構(gòu)選擇時，工作人員務(wù)必選擇符合使用要求的廠房施工材料，同時兼顧具體工作的標(biāo)準(zhǔn)，在鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房中開展工藝設(shè)計。

2.6 防腐設(shè)計

由于鋼結(jié)構(gòu)自身的特性，其在大氣環(huán)境下容易被氧化，從而發(fā)生腐蝕，特別是當(dāng)鋼結(jié)構(gòu)處于潮濕環(huán)境下時中，這種氧化作用還會加劇，腐蝕更為明顯和嚴(yán)重。當(dāng)鋼結(jié)構(gòu)發(fā)生腐蝕時，主要表現(xiàn)在構(gòu)件截面會大幅縮小，鋼結(jié)構(gòu)表面局部會出現(xiàn)銹坑，受力部位會產(chǎn)生應(yīng)力集中的問題，嚴(yán)重影響鋼結(jié)構(gòu)的使用壽命。

3 工程案例

建筑各層層高均標(biāo)于剖面圖（圖1）中，考慮環(huán)境及設(shè)計需求，屋面為薄壁 C 型鋼雙拼檁條型，維護(hù)結(jié)構(gòu)采用外掛夾芯板形式，結(jié)構(gòu)樓板采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，梁柱節(jié)點(diǎn)采用栓焊型連接，建筑基礎(chǔ)與柱體間采用剛性連接，框架柱為工字型，以滿足工程經(jīng)濟(jì)性要求，同時，柱網(wǎng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計充分考慮工藝性要求，橫向及縱向柱間距分別為5m～16m、6m～12m。

合理設(shè)計多層鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房，可提高施工效率，實(shí)現(xiàn)社會經(jīng)濟(jì)效益，基于設(shè)計軟件以及特殊材料實(shí)現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)的一體化設(shè)計，建筑設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計一起完成。從實(shí)際情況出發(fā)，優(yōu)化鋼結(jié)構(gòu)設(shè)置和相關(guān)參數(shù)計算方法，合理控制鋼框架橫向和縱向的性能及布置。為保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，需衡量各方向的抗震能力，設(shè)計伸縮縫和防震縫可有效改善結(jié)構(gòu)受力性能，并依據(jù)實(shí)際應(yīng)用特點(diǎn)及要求選擇恰當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)體系。

本工程充分發(fā)揮多層鋼結(jié)構(gòu)建筑的優(yōu)勢，應(yīng)用于山區(qū)環(huán)境中，盡管造價略高于混凝土結(jié)構(gòu)方案，但其施工質(zhì)量較高，具有較高的施工效率，且鋼結(jié)構(gòu)作為一類綠色環(huán)保產(chǎn)品，可充分回收利用，具有優(yōu)異的環(huán)境效益及經(jīng)濟(jì)效益。因此，未來多層鋼結(jié)構(gòu)廠房將成為工業(yè)廠房設(shè)計的主要選擇，應(yīng)用前景廣闊。

4 結(jié)語

總而言之，工業(yè)的發(fā)展離不開建筑廠房的設(shè)計，因此，在對工業(yè)廠房進(jìn)行設(shè)計過程中，設(shè)計人員不僅需要保證工業(yè)廠房建設(shè)具有良好的安全性、穩(wěn)定性，還需要在廠房建設(shè)過程中嚴(yán)格遵守設(shè)計原則，從而保證廠房設(shè)計結(jié)構(gòu)質(zhì)量符合要求，進(jìn)一步促進(jìn)廠房建設(shè)的快速發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

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