綠色工業(yè)建筑之鋼結(jié)構(gòu)單層工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計探討

蘭澤華

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1 鋼結(jié)構(gòu)特點及其單層工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)

1.1 鋼結(jié)構(gòu)特點

鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)點在于，其具有良好的抗震性、抗風(fēng)性、耐久性、舒適性，隔音效果好，而且健康，施工快捷，不受環(huán)境影響。輕鋼構(gòu)件有著更強的抗震及抵抗水平荷載的能力，適用于抗震烈度8度以上的地區(qū)；其鋼骨是由超級防腐高強冷軋鍍鋅板制造而成，可有效防止銹蝕，同時增加鋼構(gòu)件的使用壽命，最長可達(dá)100年[1]。型鋼結(jié)構(gòu)重量輕，強度高，整體性能好，且有較強的變形能力；型鋼結(jié)構(gòu)自重僅為磚混結(jié)構(gòu)的20%，可抵抗4200米/分鐘的颶風(fēng)。輕鋼墻體采用高效節(jié)能體系，具備呼吸功能，可控制室內(nèi)空氣中的含水量；屋頂具有通風(fēng)功能，滿足室內(nèi)通風(fēng)及散熱需求。輕鋼體系下，窗采用中空玻璃，有良好的隔音效果；據(jù)測試，可隔離40分貝以上聲音，使用輕鋼龍骨和石膏板施工的墻體，可隔離60分貝以上的聲音。此外，鋼結(jié)構(gòu)采用干作業(yè)施工，這樣一來，既可減少砂石等材料的使用，又可避免了施工廢棄物對環(huán)境造成影響。另外，鋼結(jié)構(gòu)材料可百分百回收，其他配套材料也可大部分回收，有效提高了資源利用率。鋼結(jié)構(gòu)一般適用于大跨度結(jié)構(gòu)建筑，如橋梁、體育館等；也適用于重型廠房，即工業(yè)廠房；還適用于受動力影響的結(jié)構(gòu)建筑，此時鋼結(jié)構(gòu)發(fā)揮韌性性能，起承重作用。

1.2 鋼結(jié)構(gòu)單層工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)

鋼結(jié)構(gòu)單層工業(yè)廠房有兩種結(jié)構(gòu)。一種是排架結(jié)構(gòu)，此結(jié)構(gòu)下，屋架和柱頂鉸接，柱與基礎(chǔ)頂面剛接；排架結(jié)構(gòu)可根據(jù)不同生產(chǎn)工藝以及使用要求，設(shè)計成各種不同的形式。另一種是鋼架結(jié)構(gòu)，常用鋼架結(jié)構(gòu)有門式剛架與鋼框架結(jié)構(gòu)，門式剛架以H型鋼為主要構(gòu)筑材料，主結(jié)構(gòu)以榀為單元，單元由柱和梁組合為門型，也有無柱或連跨的，門架之間用支撐和檁條連接；鋼框架結(jié)構(gòu)下，鋼柱上柱升高到屋架上弦，屋架上下弦均與上柱剛接。鋼結(jié)構(gòu)廠房結(jié)構(gòu)主要分五部分。其一，屋蓋結(jié)構(gòu)。其分為有檁、無檁兩種體系，有檁體系由小型屋面板、檁條、屋架、屋蓋支撐組成；無檁體系由大型屋面板、屋面梁或屋架及屋蓋支撐組成。有些屋蓋結(jié)構(gòu)中還會有天窗架及托架，起承受屋蓋自重、屋面活荷載及其他荷載的作用。其二，吊車梁。一般安放于柱子伸出的牛腿上，主要起承受吊車自重、吊車剎車沖切力的作用。其三，柱子。其為主要承重構(gòu)件，承受屋蓋、吊車梁、墻體荷載及其他荷載，包括橫向柱列、縱向柱列及柱間支撐系統(tǒng)。其四，基礎(chǔ)。一般采用獨立式基礎(chǔ)，起承受柱子荷載、梁上部分荷載的作用。其五，外墻圍護(hù)系統(tǒng)。包括廠房四周外墻、抗風(fēng)柱、墻梁、基礎(chǔ)梁，其承受墻體及構(gòu)件自重、墻體風(fēng)荷載的作用[2]。

2 如何建筑綠色型鋼結(jié)構(gòu)單層廠房

2.1 設(shè)計是支撐

上文已經(jīng)對設(shè)計的重要性進(jìn)行了分析，具體要從設(shè)計理念、設(shè)計方案、施工手冊這三個方面實施。但是具體的實踐活動都是人去實施的，因此人才是關(guān)鍵。對于“人”要做到以下幾點：

（1）人才要專業(yè)。對于圖紙方案實地勘測，這些專業(yè)活動都要交于專業(yè)的人員去完成，實際中有些廠家為了節(jié)約成本忽視了人員的專業(yè)性。沒有一個良好的開端何來好的結(jié)果。作為后續(xù)所有環(huán)節(jié)的依據(jù)，設(shè)計方案的重要性顯而易見。所以一定要選用專業(yè)人員來完成，實地的勘測是決定選址和使用功能的重要環(huán)節(jié)，因而測量人員也必須是專業(yè)的。

（2）責(zé)任要明確。任何人從事任何活動一旦做出行為就必然會出現(xiàn)對應(yīng)的結(jié)果，而對于結(jié)果必然要有人來承擔(dān)責(zé)任。工業(yè)建筑廠房在實際使用中的功能、壽命都是整個建筑物在建筑是要考慮的因素。因此，從整個建筑活動的開始就需要將每一份責(zé)任明確到個人，避免出現(xiàn)“大鍋飯”現(xiàn)象或者是“平均主義”。這對整個建設(shè)行為都將是致命的因素，因此要堅決杜絕此類現(xiàn)象。

2.2 材料是關(guān)鍵對于材料要做到三個方面：

（1）購買看質(zhì)量。由于是綠色型單層廠房，所以材料的購買自然要以環(huán)保、低碳為前提，同時質(zhì)量也是關(guān)鍵標(biāo)準(zhǔn)，不能“以次充好”或者“濫竽充數(shù)”。材料將直接影響廠房的使用壽命，綠色環(huán)保、低碳會盡可能使得廠房的使用壽命長一點、對環(huán)境的影響小一點。

（2）使用看技術(shù)。單層鋼結(jié)構(gòu)廠房的主要建筑材料自然是鋼筋或者鋼結(jié)合一類的材料。這種負(fù)復(fù)合型材料在使用時有著較高的技術(shù)要求。同樣質(zhì)量的材料不同技術(shù)人員就會出現(xiàn)不同的結(jié)果。由此對建筑物的稱重能力、抗壓、防變形都會產(chǎn)生影響。所以，很多材料要由專業(yè)技術(shù)人員來施工，防止損壞材料的參數(shù)。3.2.3保管看細(xì)心工業(yè)廠房的建設(shè)施工不是一蹴而就的事情，它是有一定的施工期的。自然材料和機械設(shè)備都會有閑置期，保管就成為非常重要的環(huán)節(jié)[3]。倉庫本身、存儲環(huán)境、保管人員自身，這其中的任意環(huán)節(jié)的變換都會帶來材料和設(shè)備質(zhì)量或是參數(shù)的變化，近而影響到施工的質(zhì)量和進(jìn)度你，也會增加建造成本，最終造成實際結(jié)果與預(yù)期設(shè)計誤差數(shù)值過大。所以對于材料和機械設(shè)備的保管要嚴(yán)格遵循施工手冊和使用書冊要求來進(jìn)行。

2.3 資源要整合

人類社會發(fā)展至今，其實就是對資源的利用的發(fā)展過程。工業(yè)活動是最為突出的實踐活動之一。既然工業(yè)活動離不開自然資源，那就要對資源進(jìn)行合理的規(guī)劃、整合，從而提高資源利用率。例如在廠房的動能方面可以充分利用風(fēng)能、太陽能等清潔能源，由于其具有季節(jié)和時間性，在建造時可以將二者結(jié)合起來使用。同時在一些特殊地域會有潮汐、核能等特殊能源，這些在最設(shè)計階段就要進(jìn)行合理的而規(guī)劃和利用。從而達(dá)到對廠房周圍資源的最大利用率。

3 結(jié)語

綠色發(fā)展理念已編入國家十三五發(fā)展綱要，發(fā)展綠色建筑成為必然趨勢，符合綠色工業(yè)建筑理念的鋼結(jié)構(gòu)單層工業(yè)廠房將大力發(fā)展。作為設(shè)計人員也要為推動綠色建筑做出努力。