鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房設(shè)計(jì)及施工問題分析

黃 誠 聶江林 葉安回

（中國電建集團(tuán)江西裝備有限公司，江西 南昌 330100）

通過對(duì)鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房設(shè)計(jì)及施工問題的分析，可以促使人們對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房認(rèn)知有所提高；鋼結(jié)構(gòu)廠房優(yōu)化主要在設(shè)計(jì)和施工方面不斷深入，通過對(duì)大跨度、高聳、超高層鋼結(jié)構(gòu)問題的研究，不斷優(yōu)化才能對(duì)建筑行業(yè)的發(fā)展發(fā)揮極大的促進(jìn)作用，同時(shí)實(shí)現(xiàn)創(chuàng)造更多價(jià)值的目標(biāo)。

1 鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房的優(yōu)勢(shì)

一般而言，鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房的優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下環(huán)節(jié)：

第一，高效，成熟。鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件可通過工廠進(jìn)行批量性生產(chǎn)，效率高，生產(chǎn)工藝、檢測(cè)手段成熟，生產(chǎn)過程安全、穩(wěn)定，產(chǎn)品質(zhì)量能夠得到有效保證。鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房安裝方便，能有效縮短施工周期。

第二，輕便，安全。鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房自身輕便，將能夠達(dá)到有效地減輕建筑物負(fù)荷的目的。而尤其在地震多發(fā)地，此種結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)進(jìn)一步凸顯出來，受到人們的青睞及關(guān)注。

第三，經(jīng)久耐用，易于維修。通用電腦設(shè)計(jì)而成的鋼結(jié)構(gòu)建筑可以抗拒惡劣氣候，并且只需簡(jiǎn)單保養(yǎng)。

2 鋼結(jié)構(gòu)廠房設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵點(diǎn)

2.1 在保溫隔熱與防火設(shè)計(jì)方面進(jìn)行嚴(yán)控

通常，鋼材性能隨溫度的變化而變化，因此，溫度高低波動(dòng)時(shí)，鋼材的性能也將受到影響，處于不斷變化之中。受此方面因素影響，鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)過程中，必須重點(diǎn)關(guān)注保溫隔熱處理環(huán)節(jié)，促使此環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)質(zhì)量水平提升后，建筑體的可靠性才能夠獲得有力的提升，才能夠極大程度上減少能源浪費(fèi)和消耗等方面的異常。此外，鋼結(jié)構(gòu)表面溫度超標(biāo)時(shí)，隔熱及防火設(shè)計(jì)是核心點(diǎn)所在，需要重點(diǎn)關(guān)注以下環(huán)節(jié)：

第一，經(jīng)過人們不斷實(shí)踐及研究發(fā)現(xiàn)，通過在鋼構(gòu)件外設(shè)計(jì)耐火磚，混凝土的應(yīng)用，隔熱及防火功效才能夠有力地發(fā)揮出來。

第二，厚涂型防火涂料的應(yīng)用，能夠起到有效性防火的作用，在此過程中，確保防火材料的質(zhì)量達(dá)標(biāo)后，防火涂層才能夠發(fā)揮出自身應(yīng)有的效力作用[1]。

2.2 溫度伸縮縫的設(shè)計(jì)

溫度變化情形較為突出時(shí)，鋼結(jié)構(gòu)廠房變形的異常將進(jìn)一步擴(kuò)大化發(fā)展，同時(shí)，受鋼結(jié)構(gòu)溫度應(yīng)力的影響，鋼結(jié)構(gòu)的可靠性必將受到影響。為此，一旦廠房平面尺度較大時(shí)，為避免過大溫度應(yīng)力所產(chǎn)生的影響度，通過在橫向或縱向設(shè)置溫度縫的舉措，促使廠房被分割成為若干溫度區(qū)段后，相應(yīng)的影響度才能夠得到有力的緩解及減少，進(jìn)而為鋼結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)的發(fā)揮，起到有力的促進(jìn)作用。在此過程中，要重點(diǎn)關(guān)注溫度區(qū)段長度的設(shè)計(jì)，獲得溫度伸縮縫時(shí)所采用的方法等，深入研究及關(guān)注此環(huán)節(jié)各項(xiàng)工作的落實(shí)情況，才能夠取得有力的發(fā)展成果[2]。

2.3 立面設(shè)計(jì)的重點(diǎn)性關(guān)注

輕鋼結(jié)構(gòu)建筑通常在規(guī)模、線條、色彩等方面具有自身的特色，因此，得到廣泛的應(yīng)用。在此過程中，通過彩色壓型鋼板的應(yīng)用，建筑體的藝術(shù)性、表現(xiàn)形式等，將更加豐富多彩，進(jìn)而給人以耳目一新、清新的感覺。同時(shí)，鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房設(shè)計(jì)中，廠房的體型與工藝之間相輔相成，體型復(fù)雜度較高時(shí)，工藝方面的壓力及難度將增大，工程造價(jià)環(huán)節(jié)也將受到影響。實(shí)際設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，需要予以平衡此環(huán)節(jié)，促使此環(huán)節(jié)同步發(fā)展時(shí)，才能夠達(dá)到有效節(jié)約成本的目的。此外，設(shè)計(jì)中通過跳躍性色彩和冷色調(diào)所發(fā)揮出來的效力作用，不僅能夠達(dá)到優(yōu)化立面設(shè)計(jì)的效果，而且很大程度上展現(xiàn)現(xiàn)代化工業(yè)廠房規(guī)模、宏偉氣勢(shì)等，需要不斷積累經(jīng)驗(yàn)，不斷在此些方面努力開拓后，建筑體的藝術(shù)性及表現(xiàn)形式等，才能夠更加迷人[3]。

2.4 切實(shí)關(guān)注屋蓋支撐系統(tǒng)及屋面設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)

屋蓋支撐系統(tǒng)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，根據(jù)廠房跨度、高度等方面不同需求，開展設(shè)計(jì)工作后，設(shè)計(jì)效果才能夠獲得理想的成果。同時(shí)，有檁或無檁體系的屋蓋結(jié)構(gòu)，都應(yīng)設(shè)置垂直支撐，依靠垂直支撐的應(yīng)用，結(jié)構(gòu)體的穩(wěn)定性才能夠得到有力的夯實(shí)。而在無檁體系中，屋面板通過三點(diǎn)和屋架焊接的應(yīng)用，承載能力才能夠達(dá)到有效性促進(jìn)及增強(qiáng)的目的。此外，考慮施工條件等方面因素的影響，此兩種方法應(yīng)用過程中，通過在屋架上弦和天窗架上弦設(shè)置上弦橫向支撐的應(yīng)用，結(jié)構(gòu)體的穩(wěn)固性才能夠獲得極大的助力，進(jìn)一步對(duì)于結(jié)構(gòu)體可靠性的提升方面，能夠起到有力的促進(jìn)作用。

與此同時(shí)，屋架間距較小的廠房，或廠房內(nèi)有較大振動(dòng)設(shè)備時(shí)，通過縱向水平支撐的設(shè)計(jì)及應(yīng)用，屋面結(jié)構(gòu)的安全性方面才能夠擁有保障的力量。另外，屋面設(shè)計(jì)的核心點(diǎn)將是確保防水功效的獲得，而防水設(shè)計(jì)，通常與屋面坡度、天溝形式等因素息息相關(guān)，如對(duì)這些環(huán)節(jié)關(guān)注度不足，防水效果將會(huì)極差。

通常，屋面坡度按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，具有嚴(yán)格的控制指標(biāo)。同時(shí)，基于各鋼構(gòu)廠家技術(shù)力量、材料性能等方面因素的影響，屋面坡度要求控制在5%，而在部分特殊地區(qū)，坡度可以適當(dāng)增大。而單坡屋面長度設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，根據(jù)收集到的相關(guān)資料及設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，需進(jìn)一步考慮降水量的影響，設(shè)計(jì)效果才能夠達(dá)到實(shí)際所需。目前，常用的鋼結(jié)構(gòu)屋面主要有以下兩種：

第一，雙層彩色壓型鋼板的應(yīng)用較為廣泛，然而經(jīng)不斷深入研究及實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，此種鋼板應(yīng)用過程中單坡長引起的彩鋼板熱脹冷縮的問題較為突出。相信未來的發(fā)展過程中，經(jīng)過人們不斷地實(shí)踐及探索，此方面的不利影響定能夠取得有力的突破及優(yōu)化。

第二，復(fù)合柔性鋼屋面系統(tǒng)通常分為屋面彩鋼板內(nèi)板、隔汽層等部分，同時(shí)，通過此結(jié)構(gòu)體相輔相成發(fā)揮出來的作用，能夠提升建筑體內(nèi)部的舒適度。此外，整個(gè)屋面為密閉系統(tǒng)，熱脹冷縮問題也能夠得到有效性解決，然而，此種結(jié)構(gòu)的成本方面處于較高的水平，需要不斷優(yōu)化[4]。

3 鋼結(jié)構(gòu)廠房施工問題及解決策略

3.1 鋼結(jié)構(gòu)焊接變形異常的解決

第一，需要根據(jù)實(shí)際所需，選用質(zhì)量、可靠性、信譽(yù)度等方面有保障的鋼材，進(jìn)一步選用相近長度的鋼材，才能夠避免型鋼接長問題的發(fā)生，同時(shí)，鋼材購入后的檢驗(yàn)環(huán)節(jié)尤為關(guān)鍵，要重點(diǎn)針對(duì)鋼材表面銹蝕、麻點(diǎn)問題、性能參數(shù)等，根據(jù)檢驗(yàn)規(guī)范要求，逐一進(jìn)行檢驗(yàn)，確保各項(xiàng)目達(dá)標(biāo)后，鋼材才能應(yīng)用到施工過程中。

第二，需要針對(duì)以下環(huán)節(jié)進(jìn)行有效性管控，焊接變形量才能夠得到有力的保障。

首先，板材拼接前，必須逐一落實(shí)矯直、矯正工序，采用千斤頂床矯直、火焰烘烤等方法，板材變形異常才能夠獲得有效的管控。同時(shí)，頂床矯直時(shí)，要進(jìn)一步通過加放墊模的舉措，有效控制局部變形異常的問題。

其次，三角形鋼梁兩側(cè)的圓鋼彎曲應(yīng)采用加熱彎曲的舉措，使彎曲度達(dá)到理想的效果。

第三，輕型鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)焊接環(huán)節(jié)，如存在裝配間隙不均勻時(shí)，必將影響焊縫質(zhì)量。為此，要選用低碳鋼電焊條，針對(duì)焊接部位予以除鐵銹、污垢，針對(duì)焊條進(jìn)行烘干處理后，焊接質(zhì)量才能夠獲得有力的提升。同時(shí)，三角形鋼梁焊接時(shí)，要由中央向兩側(cè)對(duì)稱施焊，使焊縫保持均勻、焊滿，鋼結(jié)構(gòu)的變形量才能夠控制在最低程度。此外，設(shè)備支架的焊接時(shí)，所使用的焊條規(guī)格也有特殊要求，進(jìn)一步采取反變形措施后，焊接質(zhì)量才能夠獲得有力的保障[5]。

3.2 連接板拼裝不嚴(yán)密問題的防控

第一，施工前，檢查建筑物各部分的位置、精度是否滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，尺寸存在誤差時(shí)應(yīng)及時(shí)地予以調(diào)整。

第二，實(shí)際施工過程中，螺栓應(yīng)自由穿入孔內(nèi)，確保穿入方向的一致性，同時(shí)，螺栓安裝環(huán)節(jié)要按一定順序施擰，并根據(jù)施工部位不同，進(jìn)一步通過初擰、復(fù)擰或終擰的方式，擰緊度指標(biāo)才能夠達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。此外，為了獲得理想的擰緊度，每班作業(yè)前，必須對(duì)擰距扳手進(jìn)行校正，確保擰距達(dá)標(biāo)，才能夠予以使用。同時(shí)針對(duì)擰好的螺栓等，再次進(jìn)行扭矩檢查，針對(duì)欠擰或漏擰者及時(shí)補(bǔ)擰。

第三，構(gòu)件運(yùn)輸環(huán)節(jié)，需采取有效保護(hù)措施，而針對(duì)大型構(gòu)件的起吊位置，要通過縝密計(jì)算的方式予以確認(rèn)，運(yùn)用多臺(tái)吊機(jī)同步作業(yè)，以確保構(gòu)件放置到所需位置，進(jìn)而避免構(gòu)件損傷的異常發(fā)生。同時(shí)，為消除累計(jì)誤差，構(gòu)件拼裝環(huán)節(jié)，應(yīng)由中間向兩邊拼裝，減小誤差度，而一旦發(fā)現(xiàn)偏差，需要及時(shí)找出原因并采取補(bǔ)救的措施，才能夠促使安裝精確度達(dá)到理想的效果[6]。

3.3 鋼結(jié)構(gòu)柱的安裝精度不足問題的處理

為保證結(jié)構(gòu)安裝精度達(dá)標(biāo)，需在設(shè)計(jì)中通過針對(duì)預(yù)埋螺桿的平面位置和高程誤差進(jìn)行嚴(yán)格的限制。同時(shí)，一旦安裝誤差過大時(shí)，整個(gè)結(jié)構(gòu)吊裝的難度也將增大，整體安裝質(zhì)量必將受到影響。在此過程中，為了確保預(yù)埋螺桿定位精度達(dá)標(biāo)，需針對(duì)以下環(huán)節(jié)進(jìn)行重點(diǎn)嚴(yán)控：

第一，確保場(chǎng)地平整，針對(duì)矩形控制網(wǎng)進(jìn)行不斷復(fù)測(cè)，才能夠達(dá)到及時(shí)發(fā)現(xiàn)變化并予以改正的目的。同時(shí)，基礎(chǔ)墊層混凝土澆筑工序完成后，需要進(jìn)一步發(fā)揮經(jīng)緯儀的作用，獲得螺桿的準(zhǔn)確位置。

第二，鋼筋綁扎與預(yù)埋螺桿環(huán)節(jié)同步開展后，此方面的工作才能夠獲得有力的保障及鞏固作用。在此過程中，鋼筋網(wǎng)片水平方向與承臺(tái)基座豎向鋼筋進(jìn)行焊接，進(jìn)一步針對(duì)預(yù)埋螺桿移動(dòng)范圍進(jìn)行深入性管控，以保障澆筑的可靠性、堅(jiān)固性。

第三，鋼制定位板定位預(yù)埋螺桿的應(yīng)用較為常用，在此過程中，要確保定位柱的孔洞與靴底板螺孔相吻合。同時(shí)，經(jīng)監(jiān)理人員檢查確認(rèn)各環(huán)節(jié)、各工序無異常后，方可澆筑混凝土?；炷翝仓瓿珊?，進(jìn)行復(fù)核無異常后，才能保障預(yù)埋螺桿的施工質(zhì)量水平[7]。

3.4 鋼結(jié)構(gòu)防腐的解決策略

鋼結(jié)構(gòu)的防腐情況，通常對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)的工藝質(zhì)量及使用壽命等方面產(chǎn)生的影響是極大的。而常用的防腐方法是針對(duì)鋼結(jié)構(gòu)成品整體熱鍍鋅，進(jìn)一步針對(duì)整體安裝焊接處實(shí)施油漆噴涂，以保證防腐效果。

在此過程中，鍍鋅層具有耐久性強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，得到廣泛的應(yīng)用。同時(shí)，為促使鋼結(jié)構(gòu)充分鍍鋅，鍍鋅前及鍍鋅過程中的質(zhì)量控制工作是重中之重，如采用避雷針針尖加工的方式等，鋼管內(nèi)壁將能夠?qū)崿F(xiàn)充分鍍鋅目標(biāo)。而針對(duì)鍍鋅滴黃水的現(xiàn)象，需要通過在構(gòu)件加工中實(shí)施端部焊接封閉處理的舉措，此方面異常才能夠得到有力的管控。此外，鋼結(jié)構(gòu)焊接完成后，逐一認(rèn)真檢查每一道焊縫，確保焊縫表面的熔渣得到有效清除，焊疤得到打磨后，焊接質(zhì)量才能夠得到有力的夯實(shí)。

鋼結(jié)構(gòu)的安裝焊接處防腐，一般采用油漆防腐，在此過程中，作業(yè)人員必須嚴(yán)格按照涂漆作業(yè)規(guī)范進(jìn)行施工，需要提升質(zhì)量意識(shí)，通過自檢及互檢的舉措，降低毛刷紋、流掛等方面異常的發(fā)生概率[8]。

4 結(jié)語

隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，帶動(dòng)了鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房基礎(chǔ)建設(shè)的發(fā)展，而伴隨著經(jīng)濟(jì)水平和技術(shù)條件的不斷進(jìn)步與發(fā)展，越來越多的企業(yè)在建筑中使用鋼結(jié)構(gòu)，鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房施工比較簡(jiǎn)單，完工的速度較快，可以適應(yīng)工業(yè)廠房的快節(jié)奏要求，而且相對(duì)于傳統(tǒng)的混凝土工業(yè)廠房，其在成本方面也占了一定的優(yōu)勢(shì)。本文根據(jù)實(shí)際的工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房的設(shè)計(jì)問題進(jìn)行了分析和探討，并對(duì)一些設(shè)計(jì)及施工中需注意的問題提出建議。