鋼結(jié)構(gòu)在工業(yè)廠房設(shè)計中的運用

陳楷彬

摘要：在建筑行業(yè)當中，鋼結(jié)構(gòu)工程逐漸得到大量行業(yè)人士的認可，由于鋼結(jié)構(gòu)的延展性和強度比起其他材料具有相對的優(yōu)勢，而且鋼結(jié)構(gòu)自重輕，占用面積小，安裝簡易便于運輸?shù)忍攸c也在被大家廣泛使用。工業(yè)廠房設(shè)計相比于其他大型建筑工程設(shè)計要更合適使用鋼結(jié)構(gòu)。本文將簡要分析鋼結(jié)構(gòu)在工業(yè)廠房設(shè)計中的運用。

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

1、概述

鋼結(jié)構(gòu)是用鋼制采材料組成的建筑結(jié)構(gòu)。由鋼梁、鋼柱、鋼架構(gòu)建而成。

工業(yè)廠房中使用的鋼結(jié)構(gòu)主要是指通過用鋼板、型鋼組合而成的鋼結(jié)構(gòu)代替鋼筋混凝土進而提高廠房的整體性能。廠房構(gòu)建時有橫向鋼連接，縱向支撐和鋼架混合體系。通過鋼結(jié)構(gòu)的運用可以比較好的降低柱子的彎曲。對于工業(yè)廠房建筑來說，鋼結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟效益比較好，能節(jié)約建造成本，是一種很好的建筑工程選擇。

2、鋼結(jié)構(gòu)的運用

2.1鋼結(jié)構(gòu)的選擇

不同工業(yè)廠房對于鋼結(jié)構(gòu)的選擇有不同的要求。中小型的工業(yè)廠房可以選擇比較經(jīng)濟環(huán)保的輕型鋼結(jié)構(gòu)，方便節(jié)約成本提高經(jīng)濟效益。而大型的工業(yè)廠房進行鋼結(jié)構(gòu)選擇時可以選擇網(wǎng)架結(jié)構(gòu)或者網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)體系的鋼結(jié)構(gòu)，可以有效提高工業(yè)廠房的穩(wěn)定性和柱子的強度。

2.2鋼架結(jié)構(gòu)設(shè)計

（1）對建筑結(jié)構(gòu)體系，廠房荷載程度進行調(diào)查。布置建筑結(jié)構(gòu)體系，需要對工業(yè)廠房選址進行考量。根據(jù)建筑工地的自然環(huán)境，就工業(yè)廠房的地震、風力、雨雪等荷載程度進行調(diào)查，選擇合適強度的鋼結(jié)構(gòu)。

（2）對重要的支撐體系，梁柱截面的荷載進行估算。對梁柱的負荷能力進行計算從而設(shè)計廠房的的支撐結(jié)構(gòu)所需選取的鋼材。根據(jù)不同的承載力要求可以選擇軋制H型鋼截面或其他鋼材?，F(xiàn)在鋼結(jié)構(gòu)建筑施工中軋制H型鋼材被廣泛使用，在鋼材選擇上軋制H型鋼可以提高工程速度，加快工程進行，節(jié)約工程材料和工作量，但是也需要注意軋制H型鋼厚度較薄，對于某些承重力較大的廠房柱子不宜選用軋制H型鋼。

（3）對鋼結(jié)構(gòu)的耐熱性進行分析。在廠房建設(shè)過程中鋼制結(jié)構(gòu)由于材料原因，比較容易出現(xiàn)變形情況，所以需要進行耐熱性實驗分析。確定冷熱變形縫隙，從而合理控制鋼結(jié)構(gòu)的溫度變形區(qū)。

（4）建筑過程中不光要考慮整體體系的受力情況還要對個單件進行受力分析。某些鋼制結(jié)構(gòu)柱子在建筑過程中受力較大，需要對其進行特別的加固。比如加入受力桿，亦或是在柱腳連接處進行加固。

（5）鋼結(jié)構(gòu)焊接要進行相應的工藝評定，控制好連接裝置的質(zhì)量，同時焊接的預熱焊接和后熱等流程要嚴格執(zhí)行，焊接完成后要檢驗，不合格產(chǎn)品重新焊接。焊接過程要注意立柱，屋架，梁等要采用一二級焊縫，不能出現(xiàn)缺口裂紋焊瘤等

鋼結(jié)構(gòu)安裝質(zhì)量控制，安裝前對安裝部件的質(zhì)量進行檢驗，厚鋼板需要在進行焊接之前進行產(chǎn)品結(jié)構(gòu)檢驗模擬，已經(jīng)拼裝好的結(jié)構(gòu)，要對預定的軸線標高進行測量，并且安裝好臨時支撐及鋼索以確保整個鋼制屋架在施工過程中的穩(wěn)定性。

（6）設(shè)置護欄對重要通道的柱子加以保護，屋頂排水凹槽以及抗凍害防開裂設(shè)置。工業(yè)廠房的鋼結(jié)構(gòu)建造過程中，有些承重柱承受重量大，并且處于通道的主干位置，在工業(yè)活動進行中很多運輸活動或者施工作業(yè)故障可能會對柱子造成損害。針對這種情況需要在柱子周圍建立護欄以保護鋼柱，保障建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。針對雨雪多的情況，工業(yè)廠房的屋頂需要對凹槽進行相應的設(shè)計。包括房頂凹槽的傾斜角度如何選擇可以使雨雪順利從房頂下滑下來不會擠壓從而增加承重受力。以及房頂?shù)慕ㄖ牧系目箖龊Ψ篱_裂性能的評估。

2.3鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的重點

（1）荷載量要準確

施工前的荷載程度調(diào)查是鋼結(jié)構(gòu)建筑施工過程的首要先決條件，因為鋼結(jié)構(gòu)材料多樣性和結(jié)構(gòu)本身的多變性使得不同鋼結(jié)構(gòu)的支撐力負載力都有一定差距。合理的鋼結(jié)構(gòu)選擇能夠最大程度的節(jié)約成本，或提高工業(yè)廠房的使用年限。

（2）設(shè)計合理的建筑結(jié)構(gòu)

合理的建筑結(jié)構(gòu)是建筑廠房中鋼結(jié)構(gòu)運用的關(guān)鍵。鋼結(jié)構(gòu)具有強度高，延展性好以及重量輕經(jīng)濟實惠的優(yōu)點，但在實際建造過程中，其實比不上鋼筋混凝土的穩(wěn)定性。所以合理的建筑結(jié)構(gòu)是保證工業(yè)廠房穩(wěn)定性的關(guān)鍵。首先是廠房結(jié)構(gòu)的選擇應當與廠房的具體規(guī)模相結(jié)合，可以適當?shù)氖褂弥误w系與鋼結(jié)構(gòu)相結(jié)合的手法，確保廠房總體框架的穩(wěn)定性。梁的設(shè)計，需要考慮鋪板與梁的關(guān)系，讓兩者之間形成穩(wěn)定的支撐，同時也要注意梁的荷載程度，需要荷載較高質(zhì)量的梁需要加強鋼材的強度，梁的承重力不是特別大，選用輕質(zhì)的鋼材可以更好地提高穩(wěn)定性。柱的設(shè)計，柱與柱之間的距離和相互承重需要被嚴格的計算好。注意柱子的固定與連接，底腳連接尤其要被重視，因為底腳固定以及荷載力是整個房屋結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的關(guān)鍵，讓柱子承擔受力桿的作用。

（3）連接點處理

連接點設(shè)計主要是運用焊接處理連接頭。需要注意連接裝置的選擇以及焊接的效果。焊接過程需要嚴格把控，防止鋼結(jié)構(gòu)開裂或者斷層。預熱焊接后熱等環(huán)節(jié)盡量一氣呵成，避免出現(xiàn)焊瘤和漏洞。對于焊接的技術(shù)要求也有一定的要求，需要用一級二級焊接的部分都是鋼結(jié)構(gòu)建造的關(guān)鍵點，不能疏忽遺漏。連接接頭的質(zhì)量也需要格外注意，對口的角度以及坡口的質(zhì)量等都是需要重視的部分。只有鋼結(jié)構(gòu)連接處理穩(wěn)妥才能保障整個工程的安全性。

（4）防火設(shè)計

工業(yè)廠房中很多工業(yè)活動都處于高溫干燥的環(huán)境下，所以比較容易引起火災。而鋼結(jié)構(gòu)的導熱性能較好，發(fā)生火災容易通過導熱造成火勢蔓延。所以在工業(yè)廠房進行鋼結(jié)構(gòu)建造要格外注意防火設(shè)置。鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房防火設(shè)計主要有防火層和防火區(qū)兩部分。防火層是指在鋼結(jié)構(gòu)表面鋪設(shè)防火涂層?，F(xiàn)在鋼結(jié)構(gòu)材料表面涂層種類豐富，很多新興的防火材料防火性能好，成本低。防火涂層的粉刷能最大限度的保護鋼結(jié)構(gòu)。此外鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計時需要合理劃分防火區(qū)，利用梁、柱、墻三者的關(guān)系，劃分防火區(qū)。

（5）防腐設(shè)計

鋼結(jié)構(gòu)是一種比較容易被腐蝕的材料。除了空氣和水汽的腐蝕外，在工業(yè)廠房完工后，很多化學原料也有可能對鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)生腐蝕效果，所以鋼結(jié)構(gòu)的防腐蝕設(shè)計需要格外重視。鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房防腐設(shè)計可以用防腐防銹涂料進行粉刷，防腐涂層要有致密隔絕水汽的特性，針對特殊的工業(yè)廠房，還需要對防腐涂層的抗化學氧化性進行檢驗。防腐涂層鋪設(shè)完成后，不能像其他涂層一樣長時間不加以管制。防腐涂層的目的是防止鋼結(jié)構(gòu)腐蝕，責任重大，所以在工業(yè)廠房使用過程中還需要注意對防腐涂層的定期維護和檢驗。

（6）抗震能力

鋼結(jié)構(gòu)本身的抗震性很好，延展性高，在地震中其實不容易發(fā)生斷裂情況，但是由于鋼結(jié)構(gòu)是通過焊接鉸接等方式連接起來的，在地震發(fā)生時各部分的銜接容易出現(xiàn)斷層。所以需要提高建筑整體結(jié)構(gòu)的抗震性。地震發(fā)生時主要是從水平方向和垂直方向兩個角度施加力。所以對于廠房建設(shè)過程中的鋼結(jié)構(gòu)布置中需要注意鋼結(jié)構(gòu)在出現(xiàn)地震情況下所能承受力的大小。需要加柱子的頂部腳部固定連接，此外鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中盡量遵循簡單規(guī)整的原則，從結(jié)構(gòu)布置與穩(wěn)定上提高鋼結(jié)構(gòu)的抗震性。

（7）保溫隔熱設(shè)計

由于鋼結(jié)構(gòu)的導熱性比較好，而且工業(yè)廠房中工作作業(yè)容易出現(xiàn)高溫環(huán)境，所以鋼結(jié)構(gòu)的保溫隔熱要做好。因為高溫環(huán)境可能會使鋼結(jié)構(gòu)出現(xiàn)一定的變形，并且嚴重的情況下還可能引起火災。對于保溫隔熱設(shè)計與防火設(shè)計不盡相同。需要對鋼結(jié)構(gòu)做好相應的防火隔熱涂層。并且在建造過程中要注意合理的劃分溫度區(qū)段長度，溫度區(qū)段的劃分主要針對鋼結(jié)構(gòu)的變形裂縫間距，方便在高溫情況下鋼結(jié)構(gòu)變形嚴重產(chǎn)生建筑結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定的現(xiàn)象的發(fā)生。

（8）結(jié)構(gòu)構(gòu)件的堆放要合理

由于鋼結(jié)構(gòu)的種類多，數(shù)量大，在施工過程中容易出現(xiàn)結(jié)構(gòu)部件的混亂。所以在鋼結(jié)構(gòu)施工中需要注意各結(jié)構(gòu)構(gòu)件分門別類擺放整齊，方便施工過程中進行尋找，便于施工。

3、結(jié)束語

鋼結(jié)構(gòu)在工業(yè)廠房設(shè)計過程中的運用具有先進性和經(jīng)濟性。相比于傳統(tǒng)形式的工業(yè)廠房建設(shè)，鋼結(jié)構(gòu)在工業(yè)廠房建設(shè)中的作用更加靈活且穩(wěn)定。鋼結(jié)構(gòu)本身的自重輕、靈活性強并且屬于環(huán)保型材料，是一種很好的建筑材料。工業(yè)廠房建設(shè)過程中鋼結(jié)構(gòu)方便運輸、施工速度快，能夠更快的使工業(yè)廠房建設(shè)完畢投入使用。需要注意的是，雖然鋼結(jié)構(gòu)在工業(yè)廠房建設(shè)中效果顯著，但是不同種類的工業(yè)廠房需要搭配不同種類的鋼結(jié)構(gòu)材料以及設(shè)計方案才能進行合理的穩(wěn)定的建設(shè)施工。

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