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

宋育珩

摘 要：工業(yè)廠房是所有工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)各種材料、加工各種產(chǎn)品的建筑。工業(yè)廠房的結(jié)構(gòu)設(shè)計和材料選擇，對它的功能來說都是非常重要的。同時，結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和能否進行相對應(yīng)的管理也同樣重要?；诖?，本文就鋼結(jié)構(gòu)在工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用進行簡要闡述。僅供業(yè)內(nèi)同行參考。

關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu);工業(yè)廠房;結(jié)構(gòu)設(shè)計;

1 鋼結(jié)構(gòu)建筑主要的特點

部分鋼構(gòu)造物的特性被用于非居住建筑的研究。文中即將討論的鋼筋結(jié)構(gòu)非常適合現(xiàn)代居住用建筑。以下是詳細介紹鋼筋結(jié)構(gòu)的主要特點。首先，鋼鐵構(gòu)造物抗震性能很好。如果發(fā)生地震，瞬間就會釋放能量，破壞力實際上非常大，包括非燃燒性損傷在內(nèi)的主要破壞方法，燃燒損傷及脆性故障。一般使用的鋼筋混凝土構(gòu)造物在抗震性方面有很多缺點，鋼筋構(gòu)造物本身就是輕量的優(yōu)點。一般使用的鋼筋混凝土構(gòu)造物的重量和四層的磚一樣?；旌辖Y(jié)構(gòu)住宅的重量與地震相似，所擁有的住宅強度相對較小，同時，鋼鐵本身的高強度特性能夠較好地消耗部分地震能量，減少地震帶來的損失。房屋的鋼筋結(jié)構(gòu)可以說是具有優(yōu)秀的地震性能。

鋼筋構(gòu)造物可以滿足顧客的需求，按功能間隔配置，傳統(tǒng)房屋使用的大部分材料都是鋼筋混凝土，空間布局有很多限制。鋼結(jié)構(gòu)的自身具有勁性結(jié)構(gòu)能夠承擔施工荷載以及結(jié)構(gòu)荷載，在施工的過程當中節(jié)省了拆模、支模材料的使用，使其完成降低成本的目的。能夠更好地適應(yīng)現(xiàn)代住房產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，鋼結(jié)構(gòu)的具有較高的商品化的程度高，非常適合用于批量的工業(yè)化的生產(chǎn)。

2 在工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)用鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)點

2.1 鋼結(jié)構(gòu)開間大

工業(yè)廠房設(shè)計使用鋼筋結(jié)構(gòu)的主要優(yōu)點：①與其他建筑材料相比，鋼筋結(jié)構(gòu)具有柔軟性、輕質(zhì)性以及相同材質(zhì)的特性。在建設(shè)過程中，鋼鐵構(gòu)造物更便于運輸和升掛。一般情況下，鋼筋結(jié)構(gòu)的最多鋼板不超過50cm，重量是混凝土托架的 1/3，而鋼筋結(jié)構(gòu)相同的情況下，鋼筋結(jié)構(gòu)比混凝土開間高出 60%。在結(jié)構(gòu)的排列過程中，不僅具有靈活性，還能從根本上滿足產(chǎn)業(yè)大樓設(shè)計的要求。②鋼筋結(jié)構(gòu)具有安裝和拆除簡單，工期短的特點。一般情況下，在鋼筋構(gòu)架的安裝過程中，機械化的生產(chǎn)水平較高，梁及屋面架等材料都是由特殊金屬元件工廠生產(chǎn)的，因此質(zhì)量要求比較充分。

2.2 鋼結(jié)構(gòu)重量小

在工業(yè)廠房建設(shè)過程中，鋼結(jié)構(gòu)比傳統(tǒng)的混凝土結(jié)構(gòu)重量輕，可以減少對地基的壓力。鋼結(jié)構(gòu)體系可以通過抗震性低和復雜的建筑工程更好地解決混凝土構(gòu)造物的劣等性。冷彎薄壁鋼結(jié)構(gòu)具有很強的實用價值。在住宅建筑施工過程中，可以提高建筑的耐腐蝕性。

2.3 提高施工效率

在工業(yè)廠房設(shè)計過程中，制造商在制造鋼結(jié)構(gòu)件時，采用高強度的機械化生產(chǎn)制造鋼材，可以提高鋼結(jié)構(gòu)材料的質(zhì)量和精度。并且，相關(guān)人員也將運輸工業(yè)廠房鋼結(jié)構(gòu)組件的每個建筑的施工現(xiàn)場，并在裝配的過程中現(xiàn)場鋼結(jié)構(gòu)，鋼結(jié)構(gòu)的相關(guān)組件必須修復過程中螺栓和固定。

2.4 良好的抗震性

鋼筋結(jié)構(gòu)的韌性和可塑性較高，因此在處理地震災害時效果更好，高質(zhì)量的抗震救災可以有效地減少地震災害。關(guān)于動態(tài)負荷，鋼鐵構(gòu)造物也因質(zhì)量優(yōu)良，往往能承受 8 級地震而更受歡迎，也在容易發(fā)生地震的地區(qū)加強普及。

3 鋼結(jié)構(gòu)在工業(yè)廠房設(shè)計中的應(yīng)用要點

3.1 主要應(yīng)用的設(shè)計地方

在大部分的工業(yè)廠房里，需要進行的都是一些大規(guī)模熱化反應(yīng)的過程，而鋼材本身的特性就剛好決定了采用鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計屋頂是非常適合的。在這個設(shè)計過程中，需要注意的不只是針對屋面結(jié)構(gòu)支撐效果的設(shè)計，支撐點設(shè)計好了，同時對屋頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)設(shè)計來說也是如此。屋面作為整個廠房里相對重要的結(jié)構(gòu)，它的穩(wěn)定性和其他方面的設(shè)計，都是需要注意的地方。

2.2 設(shè)計鋼結(jié)構(gòu)的注意點

2.2.1 防火設(shè)計

在鋼結(jié)構(gòu)中，鋼結(jié)構(gòu)的防火性能可以說是非常的好，在150℃的溫度之下還能夠保持著自身的穩(wěn)定性，但是在實際的工業(yè)生產(chǎn)行為當中，溫度是遠遠高于150℃的，因此，在設(shè)計的時候，前提是需要考慮對鋼材的加工方面的選擇。當溫度達到250℃的時候，鋼材的特性將會發(fā)生天翻地覆的變化，容易呈現(xiàn)出脆性。因此，相關(guān)的設(shè)計人員，必須要對鋼材的處理和組合進行詳細的說明，提高工業(yè)廠房在日后使用過程中的穩(wěn)定性。常用的防火設(shè)計的做法是：在鋼結(jié)構(gòu)的外表添加一層外包層，通過外包層的高熔點來保護內(nèi)部的鋼材的穩(wěn)定性。常見的方法為利用石灰水或者是石膏砂漿，再摻入一點石棉形成包漿的鋼材的保護層，通過這種保護層的厚度形成足夠的耐熱性，提高鋼材結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

2.2.2 防腐設(shè)計

鋼材的優(yōu)點非常明顯，那便是質(zhì)量輕，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，還可以二次回收利用，安裝工序不繁瑣。但是，這個同時，也是需要有一定的防腐設(shè)計的。鋼材本身的一些優(yōu)勢，在后期的長期風水雨淋的過程當中，非常容易出現(xiàn)被腐蝕的情況。為了提高工業(yè)廠房的使用壽命，同時提高鋼結(jié)構(gòu)本身的穩(wěn)定性，還需要對工業(yè)廠房的鋼結(jié)構(gòu)做一些額外的防腐設(shè)計。通過這樣的防腐設(shè)計來讓我們廠房的使用時間更長。那么，在設(shè)計的過程中，常用的增加防腐性能的工藝是什么呢？在很多時候，我們常常采用鋼材本身的性能來進行防腐性能的設(shè)計。工業(yè)廠房的鋼材防腐除了在鋼結(jié)構(gòu)表面涂刷防腐涂料外，還可以采用鍍鋅的方式來進行防腐。鍍鋅的方法是：將鋼材和相關(guān)的構(gòu)件放入600℃左右的鋅水里，讓鋼材和相關(guān)構(gòu)件的表面上，能夠通過這種方式形成一種復合的保護層。通過鍍鋅的方法，將鋼材的表面保護起來，不僅可以防腐，還可以避免鋼材本身容易被銹水的侵蝕的問題得到解決。在鍍鋅過后，再在相關(guān)鋼材的表面涂上一層環(huán)氧樹脂和鋁涂層的膜，形成復合的保護層，可以在更大的程度上保護鋼材不受到腐蝕。

2.2.3 抗震設(shè)計

鋼結(jié)構(gòu)廠房的自振頻率與廠房內(nèi)大型振動設(shè)備相近時，會大概率發(fā)生共振的現(xiàn)象，導致結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定性。因而，要排除這種情況的發(fā)生，就需要設(shè)計一個可以抵抗這個不穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。這個結(jié)構(gòu)的設(shè)計主要有3 種方法。第一種是設(shè)備與鋼結(jié)構(gòu)連接的設(shè)計，可以通過優(yōu)化鋼結(jié)構(gòu)的布置，釋放設(shè)備附加給鋼結(jié)構(gòu)的振動應(yīng)力。第二種方法就是提高鋼結(jié)構(gòu)的抗側(cè)力，增強鋼結(jié)構(gòu)本身抵抗側(cè)邊共振強度的能力，這樣可以在一定程度上減小鋼結(jié)構(gòu)的側(cè)向變形。第三種就是在較長的多層鋼廠房中，設(shè)置抗震縫，避免出現(xiàn)整個廠房位移過大而倒塌的情況。因此，在這種設(shè)計的過程中，還需要考慮多種情況的綜合，將安全性提升到最高。

2.3 輔助結(jié)構(gòu)設(shè)計要點

（1）鋼結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計的做法工藝設(shè)計;（2） 鋼結(jié)構(gòu)橫截面和荷載能力截面的設(shè)計計算;（3） 對鋼結(jié)構(gòu)鋼材本身材料的源頭選擇。這里的每個因素都是非常重要的。設(shè)計工作本身就是一件非常嚴肅的事情，而鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計應(yīng)用，正在創(chuàng)新與實踐的過程當中不斷完善的。因此，這些建議也應(yīng)該注意。

結(jié)束語

綜上所述，鋼結(jié)構(gòu)材料對于工業(yè)廠房的設(shè)計具有非常多的優(yōu)勢，這些優(yōu)勢主要還是針對舊材料的使用來說的。但是，在整個結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程當中，設(shè)計人員就需要著重的設(shè)計鋼結(jié)構(gòu)的一些外在可能會出現(xiàn)的因素，如防腐性、抗震性、抗熱性等，通過把這些細節(jié)進行完善，提升設(shè)計出來的工業(yè)廠房的質(zhì)量。

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