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

王君僥

摘要：鋼結(jié)構(gòu)自身具有抗震性能好、自重輕、滿足大空間需求等優(yōu)勢，同時在建造過程中可降低對環(huán)境的污染，減少成本，因此在工業(yè)廠房中應(yīng)用較為普遍。對此，此文簡單闡述了鋼結(jié)構(gòu)優(yōu)點的有關(guān)概述，詳細(xì)分析了工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計中鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的具體應(yīng)用情況，希望能夠給未來的相關(guān)研究提供參考。

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

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(jìn)行相對應(yīng)的管理也同樣重要。

一、鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)點概述

（一）鋼材本身的優(yōu)點

鋼材是我國工業(yè)化建筑生產(chǎn)過程中非常重要的一個產(chǎn)物，這種材料具有的特性十分明顯。因而在我國的很多基礎(chǔ)建設(shè)和設(shè)備的制造過程中，都有經(jīng)常使用這種材料。鋼材具有超強(qiáng)的穩(wěn)定性，是因為在鋼材的生產(chǎn)過程中，要先進(jìn)行嚴(yán)格的把關(guān)，然后嚴(yán)格控制提煉鋼材的過程，增強(qiáng)了鋼材這種材料本身的穩(wěn)定性、耐磨、抗壓性[1]。

（二）組裝時候的優(yōu)點

鋼結(jié)構(gòu)還具有超強(qiáng)的承載力，跟混凝土結(jié)構(gòu)的相比，同重量鋼結(jié)構(gòu)的承載力是超過了混凝土的，同時鋼結(jié)構(gòu)還有一個顯著的特點，那就是鋼材的比重更小，與混凝土相比，鋼結(jié)構(gòu)組合的質(zhì)量只是混凝土結(jié)構(gòu)的1/3。鋼材制作的結(jié)構(gòu)本身還具有一定簡便性和良好的自身特性。鋼材可以在后期拆卸的時候進(jìn)行二次回收利用，在一定程度上節(jié)省了材料。在這個節(jié)省材料的過程中，還減少了拆遷時的材料損耗?？梢怨?jié)約人力、物力和財力的成本。鋼材制作的結(jié)構(gòu)體，在各種產(chǎn)品當(dāng)中，最常見的組合方式是根據(jù)現(xiàn)場廠房的機(jī)構(gòu)進(jìn)行裝配式的結(jié)構(gòu)設(shè)計，然后到現(xiàn)場進(jìn)行回裝[2]。

二、工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計中鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)用分析

（一）抗震設(shè)計

雖然鋼結(jié)構(gòu)本身的抗震能力較一般結(jié)構(gòu)強(qiáng)，但為進(jìn)一步提升工業(yè)廠房整體的抗震性能，避免結(jié)構(gòu)變形、失穩(wěn)等問題的出現(xiàn)，需提高對抗震設(shè)計的重視程度。首先應(yīng)保證設(shè)計的廠房鋼結(jié)構(gòu)具有較好的均勻性，使廠房整體受力均勻，比如用鋼架為基礎(chǔ)對廠房鋼結(jié)構(gòu)橫向與豎向結(jié)構(gòu)合理布局。比如為避免因溫差變化太大而產(chǎn)生太大的溫度應(yīng)力，從而引起結(jié)構(gòu)變形問題可在內(nèi)部設(shè)置溫度伸縮縫，明確溫度區(qū)域長度，選擇單柱或雙柱方式進(jìn)行設(shè)置。此外，為提高鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房整體抗拉強(qiáng)度與強(qiáng)度，應(yīng)根據(jù)廠房結(jié)構(gòu)形式、車間吊車設(shè)置、振動設(shè)備以及廠房高度、長度等進(jìn)行支撐體系的合理設(shè)置。常見的支撐體系有柱間支撐和屋蓋支撐兩種。柱間支撐與屋蓋支撐系統(tǒng)需協(xié)調(diào)設(shè)置，一般選擇溫度區(qū)中部設(shè)置下柱支撐，使車梁等構(gòu)件隨溫度變化向兩端自由伸縮。在進(jìn)行上柱支撐設(shè)置時，為提高鋼結(jié)構(gòu)上部縱向的剛度，使其能承受縱向上的地震作用和風(fēng)力，要求在溫度區(qū)段的兩端柱之間設(shè)置上柱支撐。屋蓋支撐系統(tǒng)包括橫縱向支撐、垂直支撐和系桿結(jié)構(gòu)。在進(jìn)行該系統(tǒng)設(shè)置時首先要充分考慮工業(yè)廠房的高度、跨度等，然后根據(jù)柱網(wǎng)布置結(jié)構(gòu)和屋蓋結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行合理設(shè)置、其次在處理大型鋼結(jié)構(gòu)廠房屋面面板時應(yīng)開展屋架焊接工作，做好屋蓋的橫向支撐。另外當(dāng)屋架間的距離超過規(guī)定值，或在鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)部設(shè)置吊車和振動設(shè)備時需進(jìn)行縱向支撐設(shè)置[3]。

（二）防腐設(shè)計

工業(yè)廠房的特殊性使其在選址時只能選擇環(huán)境相對來說比較偏僻的地方，一般這類地方本身空氣濕度較大，且侵蝕性很強(qiáng)。而鋼結(jié)構(gòu)本身也容易在大氣環(huán)境下發(fā)生氧化反應(yīng)，從而出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象，尤其在處于潮濕環(huán)境下時會加劇氧化反應(yīng)，使服飾更加嚴(yán)重。在鋼結(jié)構(gòu)出現(xiàn)腐蝕后構(gòu)件截面縮小、鋼結(jié)構(gòu)的表面會出現(xiàn)銹蝕，受力部分會產(chǎn)生過大的應(yīng)力而降低鋼結(jié)構(gòu)的使用壽命，甚至可能會引起嚴(yán)重的安全事故。因此必須重視對鋼結(jié)構(gòu)的防腐除銹設(shè)計，首先根據(jù)廠房的選址、廠房布局、材料和車間工藝結(jié)構(gòu)等信息合理設(shè)置防銹處理措施;其次為了提高廠房的穩(wěn)定性和結(jié)構(gòu)的安全性次為了提高廠房的穩(wěn)定性和結(jié)構(gòu)的安全性，一般在設(shè)置鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件時就要在表面涂上一定厚度的防銹漆以此隔離外界諸多不利因素。另外對于露天鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件，必須多涂幾層防銹漆，或者采取其他防護(hù)措施使其處于良好環(huán)境下，避免外界潮濕的空氣對構(gòu)件產(chǎn)生腐蝕影響[4]。

（三）防火設(shè)計

鋼結(jié)構(gòu)材料雖然強(qiáng)度大、抗震性能好，但是其保溫隔熱和防火耐熱的能力較差，在溫度過高時也會導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)材料強(qiáng)度下降，影響結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和抗震性能。尤其在溫度超過250℃之后鋼結(jié)構(gòu)材料塑性下降，會出現(xiàn)結(jié)構(gòu)變形問題甚至坍塌事故。因此必須要做好隔熱防火設(shè)計，具體設(shè)計措施包括，首先采用現(xiàn)澆混凝土或安裝耐火性材料來提高鋼結(jié)構(gòu)的保溫隔熱性能，其次在構(gòu)件四周安裝硬質(zhì)板材能有效將鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)部熱量排出。此外也可通過在鋼結(jié)構(gòu)表面涂抹防火材料來提升鋼結(jié)構(gòu)的防火隔熱、保溫的能力。

（四）結(jié)構(gòu)計算

在進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)廠房設(shè)計前還要做好結(jié)構(gòu)的計算，結(jié)構(gòu)計算是否準(zhǔn)確將關(guān)系到和廠房鋼結(jié)構(gòu)各參數(shù)的準(zhǔn)確性，如果數(shù)據(jù)不夠準(zhǔn)確將無法為后期設(shè)計施工提供可靠依據(jù)。鋼結(jié)構(gòu)計算內(nèi)容包括柱子長度、梁端彎矩寬度、各部位荷載、裂痕寬度計算等。在進(jìn)行結(jié)構(gòu)計算時要求施工人員和設(shè)計人員進(jìn)行交流，可避免因計算環(huán)節(jié)的問題而影響工業(yè)廠房鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的質(zhì)量[5]。

三、結(jié)語

綜上所述，工業(yè)廠房是工業(yè)發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)體系選擇是否合理、結(jié)構(gòu)設(shè)計是否科學(xué)將直接影響工業(yè)廠房的安全穩(wěn)定性，從而影響工業(yè)的發(fā)展。目前鋼結(jié)構(gòu)是工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計中常見的建筑材料，但鋼結(jié)構(gòu)自身也存在比如容易腐蝕、耐火耐熱性差等缺點，所以在工業(yè)廠房鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計中必須加強(qiáng)抗震、防腐和防火設(shè)計，全面提升工業(yè)廠房的使用性能，保證廠房安全運(yùn)行，提高廠房結(jié)構(gòu)的使用壽命。

參考文獻(xiàn)：

[1]孫文中.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[J].現(xiàn)代物業(yè)（中旬刊），2019（01）：124-125.

[2]毛穎.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[J].建材與裝飾，2018（48）：93-94.

[3]劉英.工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計中鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的應(yīng)用分析[J].建筑技術(shù)開發(fā)，2018，45（16）：16-17.

[4]吳楚卿.鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計在工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用探討[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2018（08）：80-81.

[5]王曉波.淺談門式鋼架輕型鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房的結(jié)構(gòu)設(shè)計與研究[J].建筑與預(yù)算，2017（08）：25-27.