鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀及改造措施

邢超

南京旭陽工程科技有限公司 江蘇南京 210012

1 工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要素

1.1 確保生產(chǎn)工藝和結(jié)構(gòu)布置的協(xié)調(diào)

在工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中的生產(chǎn)工藝和結(jié)構(gòu)布置需要進(jìn)行協(xié)調(diào)，在進(jìn)行設(shè)計(jì)前，要對工業(yè)廠房中的工業(yè)生產(chǎn)需求做到充分了解，使生產(chǎn)工藝和結(jié)構(gòu)布置盡量的為對方提供方便。在實(shí)際的工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，通常會(huì)由于二者的溝通問題產(chǎn)生不協(xié)調(diào)的現(xiàn)象，這樣，在工業(yè)廠房的應(yīng)用過程中，就會(huì)產(chǎn)生矛盾。因此在進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)的階段，要對廠房的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行充分了解。如布設(shè)設(shè)備的位置，承受的荷載等都要對其進(jìn)行掌握[1]。具體來講，要想發(fā)揮出生成工藝的最大能力，則應(yīng)做好工業(yè)廠房的設(shè)計(jì)，將工業(yè)廠房的用途和生產(chǎn)工藝緊密的結(jié)合起來。但是由于設(shè)計(jì)人員并不是很熟悉具體的生產(chǎn)工藝，因此在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中，往往沒有考慮具體的工藝要求，使設(shè)計(jì)不能和生產(chǎn)工藝相協(xié)調(diào)。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要遵循動(dòng)荷載設(shè)備布置原則，在進(jìn)行工藝布置圖設(shè)計(jì)前，要求建設(shè)方提供工藝圖，設(shè)計(jì)人員要對柱間支撐位置設(shè)置與工藝布置的關(guān)系進(jìn)行充分的理解，同時(shí)工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)要滿足泄爆的需求，確保結(jié)構(gòu)的安全性、合理性。此外，設(shè)計(jì)時(shí)必須特別關(guān)注鋼材的結(jié)構(gòu)性能，在選擇鋼材時(shí)，一定要充分掌握工業(yè)廠房的工藝設(shè)計(jì)方案，按照相關(guān)的要求購買合適的鋼材，從而確保工業(yè)廠房的整體性能。

1.2 重視結(jié)構(gòu)計(jì)算問題

目前，在計(jì)算工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的相關(guān)方面，一般均利用計(jì)算機(jī)軟件來完成，通過計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行計(jì)算具有很多優(yōu)勢，不僅能保證結(jié)果的準(zhǔn)確性，而且工作效率非常高，還可把多種設(shè)計(jì)方案進(jìn)行比較，同時(shí)也可以讓設(shè)計(jì)師更加關(guān)注結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化、概念設(shè)計(jì)等，將精力更多的運(yùn)用于構(gòu)造系統(tǒng)措施的優(yōu)化上面。這樣可以使工業(yè)廠房建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)更具經(jīng)濟(jì)性、合理性，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化。但針對目前的情況而言，在利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)，為了確保設(shè)計(jì)的合理性，減少錯(cuò)誤的發(fā)生，還需要對計(jì)算機(jī)計(jì)算的結(jié)果進(jìn)行復(fù)核，這樣可更大程度地降低結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的隱患，增加建筑結(jié)構(gòu)的安全性。同時(shí)，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)還要尤其注重動(dòng)荷載與變形擾度產(chǎn)生的影響[2]。

2 鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房設(shè)計(jì)改進(jìn)措施

2.1 荷載設(shè)計(jì)

鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房設(shè)計(jì)的重要前提是荷載設(shè)計(jì)。在鋼結(jié)構(gòu)廠房設(shè)計(jì)中必須要保證荷載取值的準(zhǔn)確性，其取值影響著鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房可靠程度。荷載設(shè)計(jì)時(shí)，還要考慮到本鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房的實(shí)際使用情況。

2.2 柱的設(shè)計(jì)

鋼柱截面包括型鋼截面和組合截面。這兩種截面在鋼結(jié)構(gòu)廠房中的設(shè)計(jì)需要根據(jù)實(shí)際情況來進(jìn)行選擇，并需要同時(shí)滿足廠房的建設(shè)、工業(yè)的生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)利益三個(gè)方面的需求。型鋼截面受到型鋼種類和型號限制，與受力所需的面積相對應(yīng)的很少，用料較多，但其加工省時(shí)省工，施工成本相對較低。組合截面的截面形狀和尺寸根據(jù)構(gòu)件受力性質(zhì)和受力大小設(shè)計(jì)成合適的截面，鋼材利用充分，節(jié)約鋼材，但增加了加工成本，費(fèi)時(shí)費(fèi)工，施工成本相對較高。所以在鋼柱設(shè)計(jì)時(shí)，要綜合考慮各方面因素[3]。

2.3 進(jìn)行防火分區(qū)設(shè)計(jì)

在建筑防火設(shè)計(jì)中，可根據(jù)建筑工程項(xiàng)目實(shí)際情況，實(shí)現(xiàn)防火分區(qū)的科學(xué)規(guī)劃，從而進(jìn)行分區(qū)針對性管控，實(shí)現(xiàn)火災(zāi)的有效防治，降低火災(zāi)發(fā)生時(shí)對鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房的影響。通常情況下，防火分區(qū)的劃分方法主要由以下幾種：第一，依據(jù)工程項(xiàng)目樓層進(jìn)行劃分，即以每一層樓層為一個(gè)分區(qū)，并采用封閉的樓梯間將各個(gè)獨(dú)立的樓層分區(qū)連通，樓梯間的門設(shè)置為防火門，其防火等級需根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選用，通常為乙級；第二，依據(jù)功能進(jìn)行劃分，即可將廠房分為辦公區(qū)、生產(chǎn)區(qū)、產(chǎn)品存儲(chǔ)區(qū)、動(dòng)力區(qū)等不同獨(dú)立區(qū)域，根據(jù)不同區(qū)域消防需求，進(jìn)行防火分區(qū)方案的有針對性設(shè)計(jì)：第一，特殊區(qū)域建立防火墻，配置自動(dòng)滅火系統(tǒng)，但在對生產(chǎn)工藝連續(xù)性以及設(shè)備管道安裝有要求的大空間的工業(yè)廠房內(nèi)，防火墻應(yīng)用范圍有限；第二，防火卷簾在民用建筑中應(yīng)用廣泛，但在大跨度的鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房內(nèi)，不僅沒有如此大跨度的卷簾，而且這樣大跨度的卷簾在收放時(shí)很難控制，容易卡在滑槽里；第三，工業(yè)廠房內(nèi)可設(shè)置貫通防火帶，當(dāng)由于生產(chǎn)工藝連續(xù)性的要求，無法設(shè)防火墻，可在廠房內(nèi)劃出一段區(qū)域，將該區(qū)域內(nèi)的構(gòu)件全部改用不燃性材料，但在實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)對工藝布置及不燃物選擇限制大；第四，防火水幕可作防火分隔，宜采用噴霧型噴頭，也可采用雨淋式水幕噴頭。防火水幕分隔方式靈活，不像防火墻分隔廠房空間，也沒有大跨度防火卷簾的麻煩，但存在需水量大，啟動(dòng)水幕可能對生產(chǎn)設(shè)備造成損壞的危害。

2.4 抗震設(shè)計(jì)

考慮鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房的安全要求，還需要對鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)。我國是一個(gè)地震發(fā)生比較多的國家，因此抗震設(shè)計(jì)非常重要。只有鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房具有良好的防震性能，才有安全保障。鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房抗震設(shè)計(jì)主要原則是結(jié)構(gòu)造型簡單化，當(dāng)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜時(shí)可采用防震縫把結(jié)構(gòu)分為幾個(gè)單元。當(dāng)不能采用防震縫時(shí)，應(yīng)對薄弱環(huán)節(jié)處采取相應(yīng)加強(qiáng)措施，使廠房在地震作用下具有整體振動(dòng)的特點(diǎn)。首先鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房抗震設(shè)計(jì)應(yīng)該保證結(jié)構(gòu)平面布置的完整和對稱。鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房整體布置要質(zhì)量和剛度分布都均勻，盡量使質(zhì)心與剛度中心重合在一起。其次，柱間支撐是鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房主要的減震措施，因此要選用合理的柱間支撐，還要考慮柱間支撐與鋼柱之間的連接。最后還要控制廠房高寬比，從而使減震效果得到保證[4]。

3 結(jié)語

結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房具有輕質(zhì)、抗震、施工周期短、節(jié)能環(huán)保以及美觀等特點(diǎn)，在工業(yè)廠房的建設(shè)中，鋼結(jié)構(gòu)已經(jīng)取代了傳統(tǒng)的混凝土結(jié)構(gòu)，而且隨著一些新技術(shù)、新工藝在工業(yè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的運(yùn)用以及高強(qiáng)度建材、高效防火及耐腐蝕性的涂料的應(yīng)用，工業(yè)廠房中鋼結(jié)構(gòu)已經(jīng)取得了良好的應(yīng)用效果。