淺談鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房設(shè)計

王昱

黑龍江省林業(yè)設(shè)計研究院

淺談鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房設(shè)計

王昱

黑龍江省林業(yè)設(shè)計研究院

工業(yè)企業(yè)在經(jīng)濟(jì)發(fā)展的過程中，工業(yè)廠房建設(shè)有著十分重要的意義。而且隨著社會的發(fā)展，人們對廠房建設(shè)的要求也越來越高，不僅要求其廠房結(jié)構(gòu)具有極強的靈便性和抗震能力，還要有著一定節(jié)能環(huán)保功能。因此目前，我國在對工業(yè)廠房設(shè)計的過程中，都是采用鋼結(jié)構(gòu)材料作為工業(yè)廠房的主要結(jié)構(gòu)，本文通過對鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房的優(yōu)越性進(jìn)行簡要的介紹，討論鋼結(jié)構(gòu)廠房設(shè)計的特點和基本要求，以供相關(guān)人士參考。

鋼結(jié)構(gòu)；工業(yè)廠房；設(shè)計

目前，在我國建筑行業(yè)發(fā)展的過程中，鋼結(jié)構(gòu)材料應(yīng)用得十分的廣泛，這不僅可以有效的提高建筑結(jié)構(gòu)各方面的使用性能，還有利于建筑結(jié)構(gòu)的美觀設(shè)計。而在工業(yè)廠房設(shè)計施工的過程中，人們也將其鋼結(jié)構(gòu)材料應(yīng)用到其中，并且將鋼結(jié)構(gòu)材料作為主要的建筑承重結(jié)構(gòu)。這樣不僅有效的提高了工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和可靠性，還加快了鋼材施工的進(jìn)度。下面我們就對鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房設(shè)計的相關(guān)要點進(jìn)行簡要的介紹。

一、鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房的優(yōu)越性

目前，在我國工程廠房設(shè)計施工的過程中，人們主要是將鋼結(jié)構(gòu)材料作為其主要的施工材料，其優(yōu)點主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

1、在工業(yè)廠房現(xiàn)場施工的過程中，由于鋼結(jié)構(gòu)材料可以進(jìn)行工業(yè)化的批量生產(chǎn)，而且采用的機械設(shè)備在施工的過程中在工程施工中可以進(jìn)行現(xiàn)場拼裝。因此這就大幅度的縮短了工程施工的工期，降低了工程投資成本。

2、將鋼結(jié)構(gòu)材料和混凝土結(jié)構(gòu)材料相比，鋼結(jié)構(gòu)材料有著質(zhì)量輕，強度高等方面的特點，因此在實際應(yīng)用的過程中，不僅可以大幅度的降低建筑結(jié)構(gòu)在使用中所產(chǎn)生的荷載，還有效的提高了廠房結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和可靠性。而且鋼結(jié)構(gòu)在使用時也有著較強的耐腐蝕性能，這也使得工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)在使用是不會受到外界環(huán)境因素的影響，其結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和耐久性出現(xiàn)問題。

3、鋼結(jié)構(gòu)材料在使用的過程中強度比較高，投資成本也比較的，而且還可以多次的回收利用，這就使得鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)有著良好的環(huán)保節(jié)能功能，為我國社會經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展打下了扎實的基礎(chǔ)。

二、鋼結(jié)構(gòu)廠房設(shè)計特點

目前，我們鋼結(jié)構(gòu)廠房建設(shè)施工的過程中，所采用的鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件主要是由鋼板和熱扎、冷彎連接的鋼結(jié)構(gòu)承重構(gòu)件。其廠房設(shè)計形式屬于門式鋼架輕鋼結(jié)構(gòu)體系。目前，這種施工工藝我國廠房工程建設(shè)施工中也已經(jīng)比較成熟，它不僅良好的靈活性，可以根據(jù)用戶的意志來對其鋼結(jié)構(gòu)廠房設(shè)計體系進(jìn)行適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)，而且還具有極強的承載能力，施工人員可以采用輕型H型鋼，來對鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房的穩(wěn)定性和可靠性進(jìn)行有效的提高。近年來，我們已經(jīng)將鋼結(jié)構(gòu)廠房廣泛的應(yīng)用在工業(yè)廠房、車間、倉庫等廠房結(jié)構(gòu)的建設(shè)施工當(dāng)中。

根據(jù)相關(guān)的數(shù)據(jù)分析，鋼結(jié)構(gòu)廠房設(shè)計的特點主要表現(xiàn)在以下幾個方面：自重輕、強度高，可以適應(yīng)于跨度大、空間較大的廠房設(shè)計當(dāng)中；而且隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們也將許多先進(jìn)的建筑設(shè)計方法應(yīng)用在鋼結(jié)構(gòu)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計施工當(dāng)中，這就使其廠房結(jié)構(gòu)的抗震性能和剛性得到明顯的提高。而且鋼結(jié)構(gòu)材料在實際應(yīng)用的過程中，我們可以采用多次重復(fù)的回收利用，這樣不但節(jié)約了工程施工的成本，還有著良好的節(jié)能環(huán)保作用。

三、工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本要求

多層廠房因為工藝布置的要求，一般都需要大空間，結(jié)構(gòu)通常采用框架結(jié)構(gòu)，在層數(shù)較多、工藝條件許可的情況下也可以采用框剪結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)布置的原則是：盡量使柱網(wǎng)對稱均勻布置，使房屋的剛度中心與質(zhì)量中心相近，以減小房屋的空間扭轉(zhuǎn)作用，結(jié)構(gòu)體系要求簡捷、規(guī)則、傳力明確。避免出現(xiàn)應(yīng)力集中和變形突變的凹角和收縮，以及豎向變化過多的外挑和內(nèi)收，力求沿豎向的剛度不突變或少突變。

1、地震區(qū)的廠房宜少設(shè)或不設(shè)防震縫

地震區(qū)房屋的伸縮縫是合一的，當(dāng)房屋較長時，宜采取下列一些構(gòu)造措施和施工措施以少設(shè)伸縮縫及防震縫；施工中，每隔40m設(shè)置一道800mm一個1400mm寬的后澆帶，后澆帶的位置設(shè)在結(jié)構(gòu)受力影響最小的區(qū)段；在溫度影響較大的頂層、底層、山墻和內(nèi)縱墻端開間的墻體等部位，適當(dāng)提高配筋率；加厚屋面隔熱保溫層或設(shè)置架空層形成通風(fēng)屋面。

2、合理布置電梯間的位置

多層廠房由于設(shè)備、貨物很重，豎向運輸?shù)男枰O(shè)置電梯。鋼筋混凝土電梯井筒剛度很大，應(yīng)充分考慮電梯井筒對建筑物的偏心影響，在結(jié)構(gòu)布置上盡量避免電梯井筒布置在建筑物的角部和端部。

四、鋼結(jié)構(gòu)廠房設(shè)計應(yīng)注意的重要方面

1、鋼結(jié)構(gòu)廠房圖紙設(shè)計的重要性

圖紙是工程施工的依據(jù)，在鋼結(jié)構(gòu)廠房的設(shè)計期間，要組織施工單位專業(yè)技術(shù)人員對圖紙進(jìn)行會審，檢查施工圖紙中的“錯、漏、碰、缺”，爭取在施工之前解決問題，減少因圖紙問題對工程質(zhì)量、進(jìn)度的影響。

2、對鋼結(jié)構(gòu)廠房支撐系統(tǒng)的設(shè)計原則

為了保證鋼結(jié)構(gòu)廠房的空間工作，提高其整體剛度，承受和傳遞縱向水平力，防止桿件產(chǎn)生過大的變形，避免壓桿失穩(wěn)，以及保證結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性，應(yīng)根據(jù)廠房結(jié)構(gòu)的形式，車間吊車的設(shè)置，振動設(shè)備以及廠房的跨度、高度，溫度區(qū)段的長度等情況布置可靠的支撐系統(tǒng)。廠房每一溫度區(qū)段應(yīng)設(shè)置穩(wěn)定的柱間支撐系統(tǒng)，并與屋蓋橫向水平支撐的布置相協(xié)調(diào)。

3、鋼結(jié)構(gòu)廠房耐熱能力設(shè)計的重要性

鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房防火能力很差，當(dāng)鋼材受熱在100℃以上時，隨著溫度的升高，鋼材的抗拉強度降低，塑性增大；溫度在250℃左右時，鋼材抗拉強度略有提高，而塑性卻降低，出現(xiàn)藍(lán)脆現(xiàn)象；當(dāng)溫度超過250℃時鋼材出現(xiàn)徐變現(xiàn)象；當(dāng)溫度達(dá)500℃時，鋼材強度降至很低，以致鋼結(jié)構(gòu)塌落。

4、鋼結(jié)構(gòu)廠房抗震性設(shè)計的重點

在對鋼結(jié)構(gòu)廠房做抗震設(shè)計時應(yīng)注意：首先，在廠房建設(shè)前要充分考慮加強其結(jié)構(gòu)的抗震性，以應(yīng)對復(fù)雜多變的地質(zhì)變化，雖然鋼材在重力剛性等條件上有抗震的優(yōu)勢，但是在總體布置方面也要力求安全最大化，要求廠房結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和剛度均勻分布，使廠房受力均勻，使其受到外力作用時，可以將作用力均勻抵消，這樣就不會加劇作用里在剛性弱的地方聚積，給安全造成威脅，同時還要多采用鋼架和橫向結(jié)構(gòu)，利用鋼結(jié)構(gòu)的受力性來減少橫向結(jié)構(gòu)變形。

其次，在建設(shè)過程中要充分考慮杠桿失穩(wěn)的問題，鋼結(jié)構(gòu)在強度上可以充分滿足建設(shè)需要，所以要在支撐系統(tǒng)上多做文章，提高廠房結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性，對鋼結(jié)構(gòu)廠房尤為重要。

最后，在地震作用下，存在著低周疲勞作用，設(shè)計時應(yīng)注意其對廠房的影響。對結(jié)構(gòu)連接點的設(shè)計，應(yīng)保證節(jié)點的破壞不先于結(jié)構(gòu)構(gòu)件的全截面屈服，應(yīng)使結(jié)構(gòu)構(gòu)件能進(jìn)入塑性工作，充分吸收地震能量發(fā)揮其抗震能力。

五、結(jié)束語

由此可見，在鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房設(shè)計的過程中，我們不僅要對鋼結(jié)構(gòu)廠房強度、抗震性能、耐久性等方面性能進(jìn)行嚴(yán)格的要求，還要充分的體現(xiàn)出鋼結(jié)構(gòu)廠房的環(huán)保性能，從而有效的提高工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和可靠性。

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[2]陳吉武.某兩層鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房設(shè)計與研究[J].安徽建筑,2005(04)

[3]楚建新,閆永久.淺談多層鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房的設(shè)計[J].山西建筑,2004(21)