試析工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計中鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計

王金京

江蘇東方建筑設(shè)計有限公司

前言

鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)廣泛應(yīng)用于大型廠房以及一些公共領(lǐng)域上，具有廣闊的發(fā)展前景。整體來說，鋼結(jié)構(gòu)廠房能夠使空間利用率達(dá)到最大化，并且質(zhì)量較輕、工程成本不高。同時，鋼結(jié)構(gòu)廠房構(gòu)建相對簡便，環(huán)境污染相對較小，還可以循環(huán)利用，非常符合當(dāng)下綠色環(huán)保的時代要求。

1 鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用的優(yōu)點

1.1 鋼結(jié)構(gòu)自重輕，布置靈活

與其他建筑材料相比，在相同跨度和負(fù)載下，鋼結(jié)構(gòu)自重較輕，而且更易于運輸和吊裝。在鋼結(jié)構(gòu)具體應(yīng)用過程中，其跨度可以達(dá)到48 米甚至更大，在相同梁高的情況下，鋼結(jié)構(gòu)開間相較于混凝土開間要大很多，鋼結(jié)構(gòu)布置更具靈活性，能夠更好的滿足工業(yè)廠房建筑設(shè)計的大跨度要求。

1.2 鋼結(jié)構(gòu)拆裝簡便，工期短

鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房制作過程中機械化程度較高，鋼結(jié)構(gòu)梁、屋架和柱等構(gòu)件都由專業(yè)金屬構(gòu)件廠工廠生產(chǎn)，可以有效保證各構(gòu)件的質(zhì)量。在具體施工過程中，不需要太多的人力和物力投入，只需要根據(jù)具體設(shè)計要求進(jìn)行現(xiàn)場裝配，有效的縮短了工期。

2 鋼結(jié)構(gòu)廠房的特點

首先，鋼結(jié)構(gòu)廠房的結(jié)構(gòu)跨度比較大，層高較高。鋼結(jié)構(gòu)廠房普遍應(yīng)用于重工業(yè)領(lǐng)域，其產(chǎn)品的尺寸以及重量通常都很大。因此，實際的生產(chǎn)需要決定了鋼結(jié)構(gòu)廠房的跨度以及層高較大。其次，縱向柱距較大。重工業(yè)企業(yè)的生產(chǎn)車間往往會有大型的銑、刨、車等機床、供電設(shè)備等，因而需要按照建筑行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，對廠房進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，合理設(shè)置廠房縱向柱的間距。一般條件下，縱向柱的間距為6～12 m之間，如果有特殊要求則會相應(yīng)加大。再次，吊車起重量大，且使用比較頻繁。在鋼結(jié)構(gòu)廠房的布局設(shè)計階段，對于吊車主要有兩種選擇：分別為重級、中級工作制吊車。需要根據(jù)具體情況考慮鋼結(jié)構(gòu)的疲勞計算。

3 工業(yè)廠房的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計要點

3.1 防火設(shè)計方面

鋼結(jié)構(gòu)相比于混凝土結(jié)構(gòu)，其受溫度變化的影響較大，在防火能力方面并不理想。因此在鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房設(shè)計過程中，需要重視鋼結(jié)構(gòu)的隔熱和防火方面的設(shè)計，以此來提高工業(yè)廠房的安全性和可靠性。這就要求在具體設(shè)計過程中，設(shè)計人員需要明確區(qū)分工業(yè)廠房的火災(zāi)危險性類別，對廠房的防火等級進(jìn)行確定，并嚴(yán)格按照具體的規(guī)范和防火要求，采用達(dá)到防火等級的鋼構(gòu)件，以此來降低火災(zāi)對鋼結(jié)構(gòu)所造成的影響，提高鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房的防火能力。在實際設(shè)計過程中，為了能夠進(jìn)一步提高鋼構(gòu)件的耐火性能，通常會利用防火涂料涂覆在鋼結(jié)構(gòu)表面，達(dá)到提高鋼結(jié)構(gòu)廠房防火等級的目的。另外，設(shè)計人員還要做好相應(yīng)的預(yù)防工作，綜合多角度和全方位進(jìn)行考慮，如疏散樓梯和安全出口的合理設(shè)計，一旦火災(zāi)發(fā)生時，能夠及時對人員進(jìn)行疏散，有效的降低火災(zāi)事故的損失。

3.2 防腐設(shè)計方面

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，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)件截面會大幅度縮小，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)力過于集中的問題，嚴(yán)重影響鋼結(jié)構(gòu)的使用壽命。因此在具體設(shè)計過程中，設(shè)計人員要與工業(yè)廠房所處的環(huán)境有效結(jié)合，以此來制定出具體的防腐設(shè)計方案，有效的提高鋼結(jié)構(gòu)的防腐蝕性。當(dāng)前在鋼結(jié)構(gòu)廠房建設(shè)過程中，通常會將防銹防腐涂料覆蓋在鋼結(jié)構(gòu)材料外面，以此來隔離諸多腐蝕因子與鋼結(jié)構(gòu)直接接觸，有效的保護好鋼結(jié)構(gòu)。但在具體涂刷防腐材料時，需要針對不同部位的防腐防銹要求來確定具體的涂料厚度。

3.3 抗震設(shè)計方面

在工業(yè)廠房鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，其中抗震設(shè)計作為其中非常關(guān)鍵性的內(nèi)容，特別是對于處于地震多發(fā)地區(qū)的工業(yè)廠房，在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計時需要重視防震設(shè)計，全面提升鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房的抗震能力，使其具備較強的抗震性，保障工業(yè)廠房的安全。在具體設(shè)計過程中，需要均勻?qū)ΨQ進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)布置，明確結(jié)構(gòu)傳力，以此來減少震動可能會對工業(yè)廠房帶來的破壞性影響。同時連接方式還要更為科學(xué)合理，特別是屋架與屋面板、屋架與柱子之間的連接要更為可靠，避免出現(xiàn)節(jié)點破壞的情況。

3.4 荷載設(shè)計

工業(yè)廠房鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中，荷載設(shè)計也是非常重要的。從某種程度上講，對荷載實施設(shè)計，也是鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的前提條件，尤其是注重荷載取值的正確性，它在很大程度上確定著鋼機構(gòu)計算設(shè)計效果的可靠性。

3.5協(xié)調(diào)好鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計與廠房工藝設(shè)計

廠房作為工業(yè)生產(chǎn)活動過程中非常重要的場所，為了確保生產(chǎn)作業(yè)的順利進(jìn)行，鋼結(jié)構(gòu)廠房需要與整個生產(chǎn)模塊的工藝設(shè)計相協(xié)調(diào)，即鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房跨度、柱距、高度要與具體的工藝設(shè)計指標(biāo)要求相符，鋼支架做到合理性分布。當(dāng)前鋼結(jié)構(gòu)中的鋼支架分布形式多以網(wǎng)架、平面桁架、塔桅、索膜和框架等為主，在具體設(shè)計過程中，設(shè)計人員需要結(jié)合實際建廠條件及工業(yè)廠房建設(shè)的實際要求來選擇合適的鋼支架形式。同時還要重視鋼材的結(jié)構(gòu)性能，針對工業(yè)廠房的工藝設(shè)計要求來選擇與其相適應(yīng)的鋼材，以此來全面保證工業(yè)廠房的整體性能。

3.6 重視鋼結(jié)構(gòu)計算過程

鋼結(jié)構(gòu)計算一般采用的是結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件計算程序，計算結(jié)果評估是鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中的重要組成部分，對不同軟件的計算結(jié)果進(jìn)行對比分析，最終選擇最合適的截面有利于成本的節(jié)省。荷載取值時，對于降雪量較大的地區(qū)，設(shè)計人員應(yīng)當(dāng)根據(jù)本地區(qū)的實際降雪情況，考慮適當(dāng)增加鋼結(jié)構(gòu)荷載，檢驗荷載最大值是否可以承受最大量的降雪。構(gòu)件設(shè)計時，應(yīng)充分重視凈截面、長細(xì)比這些結(jié)構(gòu)參數(shù)的重要性。連接設(shè)計時，應(yīng)根據(jù)施工條件等選擇合適的連接方式，充分考慮強連接、弱構(gòu)件的要求，同時兼顧施工方便。

4 結(jié)束語

總之，鋼結(jié)構(gòu)廠房具有跨度大、質(zhì)量輕、建設(shè)周期短等特點，有效的促進(jìn)了工業(yè)廠房建設(shè)的順利進(jìn)行，并有效的保障了工業(yè)廠房的建設(shè)質(zhì)量。

[1]才洪艷.鋼結(jié)構(gòu)在工業(yè)廠房設(shè)計中的應(yīng)用[J].小企業(yè)管理與科技下旬刊，2011(6)：239-2 4 0.

[2]俞智欽.探析工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計中鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的應(yīng)用[J].江西建材，2015(12).

[3]《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范》(GB51022-2015)