探析工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的應(yīng)用

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鋼結(jié)構(gòu)材料對于工業(yè)廠房的設(shè)計(jì)具有非常多的優(yōu)勢，這些優(yōu)勢主要還是針對舊材料的使用來說的。但是，在整個(gè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程當(dāng)中，設(shè)計(jì)人員就需要著重的設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)的一些外在可能會(huì)出現(xiàn)的因素，如防腐性、抗震性、抗熱性等，通過把這些細(xì)節(jié)進(jìn)行完善，提升設(shè)計(jì)出來的工業(yè)廠房的質(zhì)量。

一、鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)概述

鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括有概念設(shè)計(jì)和直覺優(yōu)化設(shè)計(jì)兩個(gè)方面，其中，概念設(shè)計(jì)是以現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)布局為著眼點(diǎn)，充分考慮鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房的合理性、環(huán)境條件、節(jié)約投資、資源及材料供應(yīng)、制作安裝便利性等因素，進(jìn)行合理優(yōu)化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。直覺優(yōu)化設(shè)計(jì)主要是基于不同的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需求，擬定合理、多樣化的設(shè)計(jì)方案，并借助于結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件進(jìn)行判斷和分析，確定最佳的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。在鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中，必須嚴(yán)格依循工藝要求進(jìn)行前期設(shè)計(jì)，充分準(zhǔn)確地把握和分析工作空間使用狀況，并考慮機(jī)械設(shè)備運(yùn)行對廠房結(jié)構(gòu)的影響，重點(diǎn)加強(qiáng)鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房的抗震化設(shè)計(jì)和防腐防火設(shè)計(jì)，并注重結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性和經(jīng)濟(jì)性，實(shí)現(xiàn)各類生產(chǎn)資源的優(yōu)化配置和利用。

二、鋼結(jié)構(gòu)廠房的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

鋼結(jié)構(gòu)廠房主要是指利用鋼材制作梁柱等承重構(gòu)件、屋架以及屋蓋的廠房建筑。隨著我國基建水平提高，對材料的使用量和性能都有了提升。建筑鋼制材料經(jīng)過不斷的改進(jìn)，在質(zhì)量和產(chǎn)量方面得到不斷增加，隨著應(yīng)用范圍的擴(kuò)大，鋼結(jié)構(gòu)在建筑中的構(gòu)架應(yīng)用表現(xiàn)出的優(yōu)勢也將越來越明顯，在接下來的應(yīng)用范圍勢必會(huì)再次拓展。但是與傳統(tǒng)的混凝土材料相比，鋼結(jié)構(gòu)雖然具有質(zhì)量輕、屋架跨度大、房屋輕度高，施工周期短、投資成本抵、防火性、防腐蝕性好以及便于拆卸和可回收利用等優(yōu)點(diǎn)，可以快速投入使用，尤其是在廠房建設(shè)中的應(yīng)用優(yōu)勢更是體現(xiàn)的無可比擬，比如今年的火神山、雷神山醫(yī)院震驚中外的建設(shè)速度。但是目前應(yīng)用的范圍還是比較窄，案例應(yīng)用的領(lǐng)域相對較少，較混凝土應(yīng)用的設(shè)計(jì)理論還不是很充分，特別是在一些承載較重，空間較大，單元復(fù)雜的廠房建設(shè)中，需要繼續(xù)探索。

三、工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的應(yīng)用

（一）防火設(shè)計(jì)

防火設(shè)計(jì)一般鋼架結(jié)構(gòu)溫度100℃以上，隨著溫度的增加鐵的壓縮強(qiáng)度逐漸減少，塑性是完全相反的。當(dāng)溫度達(dá)到250℃時(shí)，鋼筋材料的塑性就會(huì)受到嚴(yán)重影響，造成藍(lán)脆現(xiàn)象。在這一點(diǎn)上，相關(guān)負(fù)責(zé)人要做好產(chǎn)業(yè)鋼鐵筋結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，防止火災(zāi)的設(shè)計(jì)和廠房的耐熱性。

常用的防火設(shè)計(jì)的做法是：在鋼結(jié)構(gòu)的外表添加一層外包層，通過外包層的高熔點(diǎn)來保護(hù)內(nèi)部的鋼材的穩(wěn)定性。常見的方法為利用石灰水或者是石膏砂漿，再摻入一點(diǎn)石棉形成包漿的鋼材的保護(hù)層，通過這種保護(hù)層的厚度形成足夠的耐熱性，提高鋼材結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

（二）防腐設(shè)計(jì)

鋼材的優(yōu)點(diǎn)非常明顯，那便是質(zhì)量輕，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，還可以二次回收利用，安裝工序不煩瑣。但是，也是需要有一定的防腐設(shè)計(jì)的。為了提高工業(yè)廠房的使用壽命，同時(shí)提高鋼結(jié)構(gòu)本身的穩(wěn)定性，還需要對工業(yè)廠房的鋼結(jié)構(gòu)做一些額外的防腐設(shè)計(jì)。通過這樣的防腐設(shè)計(jì)來讓我們廠房的使用時(shí)間更長。在很多時(shí)候，我們常常采用鋼材本身的性能來進(jìn)行防腐性能的設(shè)計(jì)。工業(yè)廠房的鋼材防腐除了鋼結(jié)構(gòu)表面涂刷防腐涂料外，還可以采用鍍鋅的方式來進(jìn)行防腐。鍍鋅的方法是：將鋼材和相關(guān)的構(gòu)件放入600℃左右的鋅水里，讓鋼材和相關(guān)構(gòu)件的表面上，能夠通過這種方式形成一種復(fù)合的保護(hù)層。通過鍍鋅的方法，將鋼材的表面保護(hù)起來，不僅可以防腐，還可以避免鋼材本身容易被銹水的侵蝕的問題得到解決。在鍍鋅過后，再在相關(guān)鋼材的表面涂上一層環(huán)氧樹脂和鋁涂層的膜，形成復(fù)合的保護(hù)層，可以在更大的程度上保護(hù)鋼材不受到腐蝕。

（三）抗震設(shè)計(jì)

鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)還要充分考慮抗震設(shè)計(jì)的硬性要求，考慮到工廠人員密集度較大難以在緊急避難狀態(tài)下疏散的問題，必須在廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)初期分析當(dāng)?shù)氐牡卣鸢l(fā)生頻率、廠房建筑抗震性能，全面分析鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房的鋼結(jié)構(gòu)性能，確保整體均衡性的設(shè)計(jì)和施工。在鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房設(shè)計(jì)的過程中，要計(jì)算和分析地震作用下產(chǎn)生的柱底剪力和柱底彎矩值。同時(shí)，在鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房的抗震設(shè)計(jì)和施工中，要嚴(yán)格管控鋼結(jié)構(gòu)的塑性，使之能夠較好地應(yīng)對地震災(zāi)害對建筑工程建設(shè)的損害和影響，增強(qiáng)工業(yè)廠房建筑結(jié)構(gòu)的實(shí)用性能。

（四）增強(qiáng)連接強(qiáng)度

目前鋼結(jié)構(gòu)廠房中構(gòu)件的連接方式很多，較為普通的有鉚接、焊接、高強(qiáng)度螺栓連接和焊接與高強(qiáng)度螺栓混合連接的方法。設(shè)計(jì)人員需要根據(jù)加固目的，對主體建筑展開詳細(xì)的受力分析，對可能出現(xiàn)問題的部位選擇科學(xué)有效的加固件的連接方法，來提高主體結(jié)構(gòu)的受力合理性。

鋼結(jié)構(gòu)廠房加固通常采用焊接連接來提高整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，在同一受力部位連接的加固中，不宜采用剛度相差較大的加固連接。鋼結(jié)構(gòu)使用焊接，能夠避免在材料上打孔，節(jié)約材料。在施工階段，不需要其他大型輔助工具，就可以直接焊接，施工操作簡單，密封性好，能夠發(fā)揮自身作用，將鋼材連接在一起。在加固階段使用焊接，現(xiàn)場施工環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，可以節(jié)省人工成本，減少材料的使用，但是對材質(zhì)的要求較高，加固連接所用材料應(yīng)與結(jié)構(gòu)鋼材和原有連接材料的性質(zhì)匹配，其技術(shù)指標(biāo)和強(qiáng)度設(shè)計(jì)值應(yīng)符合《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定。在鋼結(jié)構(gòu)廠房加固的時(shí)候，使用高強(qiáng)度螺栓進(jìn)行連接，施工方便，對構(gòu)件的有一定的削弱，能夠承受相應(yīng)的負(fù)載，但是這種結(jié)構(gòu)的施工需要正確的安裝工藝，整體造價(jià)較高。

四、結(jié)束語

廠房的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)它是工業(yè)與管理的重要的組成部分，它既給人提供休息空間，又節(jié)省了建廠的費(fèi)用。在此階段，在中國的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，廠房設(shè)計(jì)存在嚴(yán)重的結(jié)構(gòu)問題，嚴(yán)重影響其設(shè)備設(shè)計(jì)。在此基礎(chǔ)上，將分析廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中適用于鋼鐵結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，提出相關(guān)設(shè)計(jì)要點(diǎn)。提高廠房結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。