李 偉 山西太鋼工程技術(shù)有限公司
鋼材作為建筑材料的一種,其自身具有質(zhì)量輕、強(qiáng)度高、抗震性強(qiáng)以及延展性好等性能優(yōu)勢(shì),能夠?qū)崿F(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)加工,以確保整個(gè)工程項(xiàng)目施工進(jìn)度全面提升。在工業(yè)廠(chǎng)房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)用鋼結(jié)構(gòu)形式,能夠?qū)τ趶S(chǎng)房的實(shí)用性和功能性進(jìn)行全面提升,從而降低廠(chǎng)房建筑施工成本,整合施工作業(yè)中的各項(xiàng)要求,在滿(mǎn)足經(jīng)濟(jì)條件下對(duì)于廠(chǎng)房的安全性做出保證。
工業(yè)廠(chǎng)房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中,將施工的各個(gè)環(huán)節(jié)對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)的部分進(jìn)行合理化設(shè)計(jì),是工業(yè)廠(chǎng)房設(shè)計(jì)取得顯著的經(jīng)濟(jì)效益和質(zhì)量效益的前提保障。對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠(chǎng)房而言,相比于混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)其能夠全面降低廠(chǎng)房設(shè)計(jì)難度,從而提升廠(chǎng)房建設(shè)施工效率,同時(shí)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在實(shí)際應(yīng)用中其經(jīng)濟(jì)性比較強(qiáng),因?yàn)樵阡摬牧掀礈愡^(guò)程可以節(jié)約很多的施工原材料,對(duì)于施工經(jīng)濟(jì)成本降低具有良好的促進(jìn)作用。其次,鋼結(jié)構(gòu)的延展性較好,如果在廠(chǎng)房設(shè)計(jì)中應(yīng)用鋼結(jié)構(gòu),可以利用鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)對(duì)各種設(shè)計(jì)工藝要求進(jìn)行滿(mǎn)足,其可以在設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)中設(shè)置較大的空間,以保證上部空間應(yīng)用的合理性,從而有效的滿(mǎn)足設(shè)計(jì)工藝,節(jié)約建設(shè)施工經(jīng)濟(jì)成本。最后對(duì)于其環(huán)保理念來(lái)說(shuō),鋼材料是屬于一種高利用率的建筑材料,并且可以多次利用在廠(chǎng)房設(shè)計(jì)中,對(duì)于人力物力等需求不高,同時(shí)拆卸之后的鋼材料可以進(jìn)行回收二次應(yīng)用,循環(huán)性能高,利于國(guó)家以及企業(yè)的環(huán)保事業(yè)發(fā)展。
鋼結(jié)構(gòu)廠(chǎng)房的主要特點(diǎn)就是其抗震能力強(qiáng),在地震頻繁的地區(qū),一般都會(huì)采用鋼結(jié)構(gòu)建筑廠(chǎng)房,同時(shí)鋼結(jié)構(gòu)自身化學(xué)活躍度低,用此材料建成的廠(chǎng)房具有優(yōu)秀防火災(zāi)和防意外事故的能力,其抗腐蝕、抗老化、密封性較好,不但可以適應(yīng)于現(xiàn)代工業(yè)廠(chǎng)房的設(shè)計(jì)需求,同時(shí)還可以應(yīng)用在冷化庫(kù)工廠(chǎng)等地點(diǎn)。一般工廠(chǎng)整體化制造都需用到鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的應(yīng)用可以使工業(yè)化設(shè)計(jì)建設(shè)速度加快,在實(shí)際工業(yè)廠(chǎng)房建設(shè)中,只需要吊裝極少量鋼材料進(jìn)行拼裝即可,在此狀態(tài)下,一座大型的鋼結(jié)構(gòu)框架的工業(yè)廠(chǎng)房只需要一到兩個(gè)月就可以竣工。另外由于鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠(chǎng)房的建設(shè)總體面積較小,可以有效的提升廠(chǎng)房的實(shí)際使用空間。同時(shí)其可改裝性能較高,因?yàn)殇摻Y(jié)構(gòu)廠(chǎng)房通常都是大跨度結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),其保證了內(nèi)部空間的充裕性,可以在使用中根據(jù)實(shí)際客戶(hù)需求做好相對(duì)應(yīng)的分隔處理,然后實(shí)現(xiàn)不同的功能區(qū)間,從而滿(mǎn)足客戶(hù)對(duì)其的使用需求。
我國(guó)某鋼廠(chǎng)新建工業(yè)廠(chǎng)房,該結(jié)構(gòu)是按照輕鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),同時(shí)符合國(guó)家規(guī)范對(duì)廠(chǎng)房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的規(guī)定及要求。
鋼結(jié)構(gòu)主體采用門(mén)式剛架,柱距6m,廠(chǎng)房跨度12m,單層廠(chǎng)房,檐口高度6.35m,建筑面積約360m2,建筑防火等級(jí)為三級(jí),屋面防水等級(jí)為二級(jí)。剛架柱腳采用螺栓與獨(dú)立基礎(chǔ)連接。鋼結(jié)構(gòu)主體完工后,刷防銹漆兩遍。墻體封閉采用C型檁C160×60×3+80mm 厚復(fù)合巖棉保溫板,屋面封閉采用C 型檁C160×60×3+50mm 厚復(fù)合巖棉保溫板。此結(jié)構(gòu)地震設(shè)防烈度為八度,使用壽命為50年。
依據(jù)GB 50017—2017《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》、JGJ 82—2011《鋼結(jié)構(gòu)高強(qiáng)度螺栓連接技術(shù)規(guī)程》、GB 50016—2014《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(2018 年版)等規(guī)范要求,建設(shè)場(chǎng)地的風(fēng)載為0.40kN/m2,10.9級(jí)高強(qiáng)螺栓可承拉力:225kN/根(直徑:24mm)活荷載:2.0kN/m2。本設(shè)計(jì)方案中的耐火極限溫度范圍在450℃~650℃,極限時(shí)長(zhǎng)為60min 左右。超過(guò)極限范圍會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)損壞而影響正常使用。
鋼結(jié)構(gòu)施工方案:
(1)主 要 材 料 :型 鋼HN400X200、槽 鋼[16b、C 型 檁C160×60×3、復(fù)合巖棉保溫板、鋼板、10.9 級(jí)M24 高強(qiáng)螺栓、鋼結(jié)構(gòu)專(zhuān)用防銹涂料、C30混凝土、鋼筋、等。
(2)施工流程:基礎(chǔ)施工、剛架預(yù)制→主體剛架安裝→邊框(接點(diǎn))處理→支撐、檁條固定→除銹防銹(防火)→墻面、屋面安裝→門(mén)窗安裝→封邊處理→主結(jié)構(gòu)驗(yàn)收→消防驗(yàn)收。
(3)施工過(guò)程需注意事項(xiàng):①基礎(chǔ)施工過(guò)程中需注意控制基礎(chǔ)頂面標(biāo)高,預(yù)留出50mm 厚的二次灌漿層的空間;螺栓需預(yù)埋準(zhǔn)確,螺栓絲扣需做保護(hù)以免被混凝土污損。②剛架制作需嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙加工制作,吊裝需準(zhǔn)確到位,不允許有傾斜、偏差。③鋼結(jié)構(gòu)在制作前,表面應(yīng)徹底除銹,除銹等級(jí)為ST2.5 級(jí)。④構(gòu)件除銹完成后刷兩道防銹漆,連接接頭的接觸面及現(xiàn)場(chǎng)焊縫兩側(cè)50mm 范圍內(nèi)安裝前不刷漆,待安裝后補(bǔ)漆。鋼結(jié)構(gòu)廠(chǎng)房平米用鋼量參考如表1。
表1 結(jié)構(gòu)廠(chǎng)房設(shè)計(jì)用鋼量(僅供參考)
結(jié)合上述案例研究,在工業(yè)廠(chǎng)房設(shè)計(jì)中防火功能是必要進(jìn)行的一項(xiàng)設(shè)計(jì)。對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)而言,相比于混凝土結(jié)構(gòu)其容易受到溫度變化的影響從而導(dǎo)致其防火性能不強(qiáng),所以應(yīng)用鋼結(jié)構(gòu)建筑工業(yè)廠(chǎng)房時(shí)應(yīng)強(qiáng)化其防火隔熱設(shè)計(jì)。在具體設(shè)計(jì)過(guò)程中,設(shè)計(jì)人員應(yīng)對(duì)廠(chǎng)房?jī)?nèi)部可能發(fā)生火災(zāi)的類(lèi)型進(jìn)行劃分,然后根據(jù)各種類(lèi)型的火災(zāi)劃分等級(jí),避免意外事故對(duì)廠(chǎng)房結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響,為了保證鋼結(jié)構(gòu)的耐火性能夠得到有效提升,可以在其表面涂刷相應(yīng)的防火材料,從而使用外部因素控制內(nèi)部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。同時(shí)對(duì)于設(shè)計(jì)人員而言,其應(yīng)當(dāng)對(duì)于火災(zāi)的預(yù)防控制操作進(jìn)行合理優(yōu)化,有效控制設(shè)計(jì)質(zhì)量,例如可以設(shè)置逃離出口、應(yīng)急通道等等,這樣在意外火災(zāi)發(fā)生時(shí)可以及時(shí)疏散施工人員,減少事故發(fā)生概率。
鋼結(jié)構(gòu)屬于金屬材料,可以被氧氣造成氧化現(xiàn)象。如果長(zhǎng)時(shí)間使用,其結(jié)構(gòu)就會(huì)受到空氣的影響,造成不同程度的氧化和腐蝕,當(dāng)廠(chǎng)房?jī)?nèi)部濕度較大時(shí),更加會(huì)加快其氧化的速度,鋼結(jié)構(gòu)被氧化腐蝕后,其構(gòu)件截面會(huì)逐漸變小,導(dǎo)致其會(huì)發(fā)生不同程度的生銹現(xiàn)象,使其受力位置集中在一點(diǎn)?;诖嗽?,設(shè)計(jì)人員在應(yīng)用鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工業(yè)廠(chǎng)房時(shí)應(yīng)首先觀察廠(chǎng)房?jī)?nèi)部的環(huán)境情況,然后根據(jù)檢測(cè)數(shù)據(jù)制定科學(xué)的防腐方案,然后在鋼結(jié)構(gòu)表面涂刷相應(yīng)的防腐材料,同樣利用外部材料因素來(lái)提升結(jié)構(gòu)的抗腐蝕性能,從而保護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。
一個(gè)廠(chǎng)房的建設(shè),抗震設(shè)計(jì)是首要考慮的問(wèn)題,因?yàn)閺S(chǎng)房一般都會(huì)建設(shè)在比較寬廣的區(qū)域,而且利用鋼結(jié)構(gòu)建設(shè)的工業(yè)廠(chǎng)房一般在地震區(qū)域應(yīng)用較多,所以在建設(shè)廠(chǎng)房時(shí)一定要做好防震工作,保證廠(chǎng)房結(jié)構(gòu)的安全性。首先在設(shè)計(jì)過(guò)程中要對(duì)鋼結(jié)構(gòu)體型進(jìn)行科學(xué)布局,提升結(jié)構(gòu)的傳力性能;其次鋼結(jié)構(gòu)的廠(chǎng)房屋架與鋼柱、屋面板之間應(yīng)連接牢固,對(duì)于節(jié)點(diǎn)處進(jìn)行合理處理,避免結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)連接出現(xiàn)問(wèn)題;最后對(duì)柱體和墻體的寬高比例進(jìn)行科學(xué)調(diào)控,運(yùn)用最佳的減震方式,提升工業(yè)廠(chǎng)房的抗震性。
綜上所述,隨著我國(guó)工業(yè)化水平的不斷發(fā)展進(jìn)步,工業(yè)化廠(chǎng)房的建設(shè)范圍也在逐漸增加,因此對(duì)于廠(chǎng)房的設(shè)計(jì)理念應(yīng)結(jié)合鋼結(jié)構(gòu)的各種優(yōu)勢(shì)進(jìn)行合理化加強(qiáng),全面提升廠(chǎng)房的穩(wěn)定性和安全性,確保工業(yè)廠(chǎng)房的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量。