淺析鋼結(jié)構(gòu)廠房設(shè)計(jì)的注意事項(xiàng)

吳芳

【摘 要】近年來(lái)，鋼結(jié)構(gòu)的廠房應(yīng)用越來(lái)越廣，普及到了生活中的各個(gè)層面，但是，鋼結(jié)構(gòu)作為一種材料而言，也具有一定的缺陷。本文將從鋼材的防火與隔熱、屋面的支撐、鋼結(jié)構(gòu)的防腐蝕、溫度伸縮縫的設(shè)計(jì)等幾個(gè)方面，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)廠房設(shè)計(jì)出現(xiàn)的幾大問(wèn)題進(jìn)行全面的解析。

【關(guān)鍵詞】設(shè)計(jì)；鋼結(jié)構(gòu)；高效

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，社會(huì)的進(jìn)步，用于建筑市場(chǎng)的鋼材得到了相當(dāng)大的發(fā)展，因?yàn)楸旧淼某休d力高、施工效率高、剛度強(qiáng)和抗震效果好的特點(diǎn)，在工業(yè)廠房的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中替代了傳統(tǒng)的混凝土結(jié)構(gòu)。鋼結(jié)構(gòu)的廠房一般分為兩類。第一類是重型鋼結(jié)構(gòu)的廠房，有軋鋼車間、大型冶煉車間等，內(nèi)設(shè)有大型噸位的吊車。第二類是輕型鋼結(jié)構(gòu)的廠房，一般采用門(mén)式鋼架結(jié)構(gòu)、墻面用復(fù)合板材料，因?yàn)樽陨淼闹亓啃?，施工速度快，用鋼的量少，在大多的民用建筑中得到廣泛應(yīng)用。因?yàn)楸旧硎且环N材料，所以具有一定的缺點(diǎn)，比如說(shuō)易腐蝕、隔熱效果差、抗震能力不強(qiáng)等。因此在設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)廠房的時(shí)候，必須注意一下幾點(diǎn)問(wèn)題。

一、防火和隔熱保溫問(wèn)題

當(dāng)鋼結(jié)構(gòu)的溫度為400℃的時(shí)候，鋼結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度就會(huì)下降。因此在溫度達(dá)到150℃的時(shí)候，必須進(jìn)行相應(yīng)的防火設(shè)計(jì)和隔熱保溫設(shè)計(jì)，以此加強(qiáng)鋼結(jié)構(gòu)的導(dǎo)熱性，避免了鋼結(jié)構(gòu)因?yàn)楦邷赜绊懟蛘呤腔鹧娴淖饔迷獾綇?qiáng)大的破壞。還有就是可以在鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的周圍澆筑一定的混凝土或者是包裝耐火磚導(dǎo)出熱量，或者是采用涂抹厚型的防火涂料進(jìn)行保溫，保溫層的厚度根據(jù)當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境設(shè)計(jì)。在進(jìn)行防火和隔熱保溫的時(shí)候，還需要考慮到舒適性和工業(yè)性的要求。

二、溫度伸縮縫問(wèn)題

鋼結(jié)構(gòu)廠房的大小和柱子的溫差、剛度都有一定的關(guān)聯(lián)。鋼結(jié)構(gòu)的形狀會(huì)因?yàn)闇囟鹊淖兓兓?，這樣的話就會(huì)讓廠房的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生很大的溫度力。所以，在設(shè)計(jì)面積很大的鋼結(jié)構(gòu)廠房的時(shí)候，為了規(guī)避溫度力過(guò)大產(chǎn)生的影響，可以把產(chǎn)房分成幾個(gè)溫度區(qū)。在廠房?jī)?nèi)部設(shè)計(jì)溫度縫，可以使縱向和橫向的。由鋼結(jié)構(gòu)的規(guī)范確定溫度區(qū)的長(zhǎng)短。溫度伸縮縫可以運(yùn)用雙柱模式，也可以利用單株模式。溫度縫的設(shè)計(jì)如果是縱向的，也可以使用滾動(dòng)支座。如果是橫向的，可以使用橢圓孔滑動(dòng)方式。

三、鋼結(jié)構(gòu)廠房的防銹問(wèn)題

鋼結(jié)構(gòu)的表面如果沒(méi)有加固保護(hù)膜而暴露在大氣中，就會(huì)被銹蝕。如果鋼結(jié)構(gòu)廠房一直處在潮濕的環(huán)境下和空氣中有侵蝕性的介質(zhì)，對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)廠房的銹蝕會(huì)更加嚴(yán)重。鋼結(jié)構(gòu)的銹蝕不僅讓構(gòu)件的厚度減小，還會(huì)在構(gòu)件的表面形成一定的銹坑。當(dāng)構(gòu)件受力會(huì)引起集中的現(xiàn)象，就會(huì)使構(gòu)件過(guò)早的毀壞，因此必須引起足夠的重視。一般來(lái)說(shuō)，鋼結(jié)構(gòu)的防銹措施通常是在表層涂抹防銹漆，至于厚度和層數(shù)的多少取決于環(huán)境和性質(zhì)。通常室內(nèi)的鋼結(jié)構(gòu)因?yàn)榇髿獾淖饔孟?，?guī)定的厚度為110mm，就是面漆兩道，底漆兩道。露天的鋼結(jié)構(gòu)在大氣的作用下，規(guī)定的厚度為160mm～200mm，或者是200mm以上。鋼柱柱腳在地下的部分，必須采用強(qiáng)度大于C20的混凝土包裹，其中保護(hù)層的厚度應(yīng)大于60mm。有侵蝕介質(zhì)存在的廠房構(gòu)件，鋼的厚度必須大于10mm，焊縫的厚度也必須大于10mm。

四、抗震設(shè)計(jì)問(wèn)題

在設(shè)計(jì)抗震的時(shí)候應(yīng)該注意：

1、鋼結(jié)構(gòu)廠房的破壞，一般情況下不是因?yàn)闂U件強(qiáng)度不足引起的，而是失去穩(wěn)定作用造成的，所以必須合理的配置支撐系統(tǒng)，保證廠房的整體穩(wěn)定性。

2、從整體上來(lái)說(shuō)，要求廠方的剛度和質(zhì)量分布均勻，受力平均，盡量避免因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)的剛度不均勻造成的消極影響。廠房的橫向結(jié)構(gòu)部分，可以采用鋼架或者框架，充分利用鋼結(jié)構(gòu)強(qiáng)大的受力優(yōu)勢(shì)，以此減少橫向結(jié)構(gòu)的變形。

3、地震影響下，注意低周疲勞的影響。在設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)連接點(diǎn)的時(shí)候，應(yīng)該保證節(jié)點(diǎn)的破壞晚于結(jié)構(gòu)構(gòu)件的截面屈服，讓結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)入到塑性工作當(dāng)中，很好的吸收地震能量，發(fā)揮其作用。

五、屋蓋支撐系統(tǒng)問(wèn)題

這個(gè)系統(tǒng)是由縱向支撐、橫向支撐、垂直支撐構(gòu)成的，布局屋蓋支撐系統(tǒng)的時(shí)候，必須考慮到廠房的高度、柱網(wǎng)、跨度、結(jié)構(gòu)形式等大大小小的因素。一般而言，都是以垂直支撐為主。無(wú)檁體系中的大型面板，有三個(gè)點(diǎn)和屋架進(jìn)行焊接，能夠支撐上弦部分。但是因?yàn)槭┕l件的影響和安裝的需求，無(wú)論什么樣的屋蓋都需要在天窗上弦和屋架上弦設(shè)計(jì)上弦橫向支撐。如果廠房的屋架間距大于13米，或者是廠房?jī)?nèi)部具有大型吊車的話，必須設(shè)計(jì)縱向的水平支撐。

六、屋面設(shè)計(jì)問(wèn)題

對(duì)于屋面的設(shè)計(jì)，著重點(diǎn)在于放水設(shè)計(jì)。屋面的放水設(shè)計(jì)涉及到諸多的因素，比如說(shuō)屋面的天溝形式、坡度等。坡度的設(shè)計(jì)應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況來(lái)定。比如說(shuō)在大量積血的地方，坡度可以定量的增大。單坡屋面的長(zhǎng)度主要影響因素是降雨和最大溫差。根據(jù)工作經(jīng)驗(yàn)來(lái)說(shuō)，單坡的屋面長(zhǎng)度必須控制在60m以內(nèi)。如果超過(guò)60m，就必須做一些特殊的處理。就目前而言，鋼結(jié)構(gòu)屋面設(shè)計(jì)的對(duì)策有：

1、使用彩鋼板內(nèi)板、保溫層、隔氣板和防水層構(gòu)成的復(fù)合型屋面。

2、在雙層彩色壓型鋼板內(nèi)部加入保溫棉，做成適合的剛性屋面。

七、鋼結(jié)構(gòu)廠房的立面設(shè)計(jì)問(wèn)題

鋼結(jié)構(gòu)建筑的特點(diǎn)有四個(gè)：色彩、線條、變化和規(guī)模。在設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)廠房的時(shí)候必須把握好這四點(diǎn)。在設(shè)置鋼結(jié)構(gòu)廠房立面的時(shí)候，首先是工藝技術(shù)決定如何設(shè)置，要求立面統(tǒng)一節(jié)點(diǎn)而且簡(jiǎn)潔。彩色壓型鋼板不是傳統(tǒng)的鋼筋混凝土模式，它具體表現(xiàn)在豐富的色彩和輕盈的體形。在設(shè)計(jì)的時(shí)候，為了突出進(jìn)出口和外天溝等特殊部位，經(jīng)常使用跳躍性色調(diào)。不但表現(xiàn)出廠房的恢弘氣勢(shì)，也表現(xiàn)出立面的具體效果。傳統(tǒng)的廠房都是混凝土構(gòu)成的，外墻磚砌，外層使用面磚和涂料完成。因?yàn)榛炷猎O(shè)置的屋面采光窗不能達(dá)到預(yù)期的目的，所以就把采光窗設(shè)置在墻面上。如果采用彩色壓型鋼板效果明顯不同。線條能夠表現(xiàn)出建筑物的獨(dú)特性，體現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)建筑的現(xiàn)代氣息。假如在墻面設(shè)置很多的采光窗，會(huì)影響到墻面的線條。與此同時(shí)，鋼結(jié)構(gòu)的屋面可以設(shè)置一定的采光板，使得采光均勻，而且通風(fēng)性很好。

八、門(mén)式剛架柱網(wǎng)尺寸的選擇問(wèn)題

門(mén)式剛架柱網(wǎng)的配置，首先考慮的就是滿足廠房的使用要求，門(mén)式剛架之間的距離一般為7m～10m，無(wú)論是具有吊車。門(mén)式剛架的合理間距建議是9m～10m。因?yàn)楣こ讨袠?gòu)件的多少，會(huì)直接影響到安裝、加工的工作量和進(jìn)程。一般而言，一個(gè)工程采用10m間距的時(shí)候，剛架和吊車梁等構(gòu)件的數(shù)量必須比采用7m間距的時(shí)候減少35%。雖然說(shuō)截面增大了，但是降低了工程造價(jià)，縮短了施工周期。門(mén)式剛架的跨度合理范圍是20m～23m，其中最大的跨度為35m。其次是結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。檁條和墻梁是剛架和剛架聯(lián)系的構(gòu)件，也是水平、豎向荷載的構(gòu)件。廠房的縱向水平力有支撐系統(tǒng)支撐，在每個(gè)溫度區(qū)的柱間配置屋蓋橫向支撐系統(tǒng)，間隔距離約為42m，使得廠房的空間結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定。

九、總結(jié)

鋼結(jié)構(gòu)已然成為現(xiàn)代建筑行業(yè)不可缺少的一部分，因?yàn)樗脑O(shè)計(jì)安裝時(shí)間短、用鋼量也很少、工業(yè)化程度高的優(yōu)勢(shì)，被廣泛應(yīng)用在倉(cāng)庫(kù)和廠房之中。在設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)廠房的時(shí)候，不能盲目的設(shè)計(jì)，應(yīng)該根據(jù)它的特點(diǎn)設(shè)計(jì)出合理的結(jié)構(gòu)模式，使得鋼結(jié)構(gòu)廠房更加合理、經(jīng)濟(jì)和低碳，適合現(xiàn)代化工業(yè)的要求。

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