淺談鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房設(shè)計(jì)

1、<p>　　淺談鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房設(shè)計(jì)</p><p>　　【摘要】鋼結(jié)構(gòu)廠房由于其優(yōu)越的性能條件在工業(yè)廠房的設(shè)計(jì)中運(yùn)用越來越廣泛，文章在介紹鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)就設(shè)計(jì)中需要注意和防范的幾個問題進(jìn)行了分析和闡述。 </p><p>　　【關(guān)鍵詞】鋼結(jié)構(gòu)；工業(yè)廠房；設(shè)計(jì) </p><p>　　中圖分類號：TU391 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號： <

2、;/p><p><b>　　引言 </b></p><p>　　伴隨國家經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,輕鋼結(jié)構(gòu)建筑也在中國建筑領(lǐng)域迅猛發(fā)展。鋼結(jié)構(gòu)建筑是繼鋼筋混凝土建筑之后的最具革命性建筑的新發(fā)展和新應(yīng)用。輕鋼結(jié)構(gòu)建筑的特點(diǎn)突出:整體剛度和抗震性能好、施工速度快、結(jié)構(gòu)占有面積小、承載力高,在工業(yè)廠房中鋼結(jié)構(gòu)逐漸代替了鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),以其大跨度、大空間的表現(xiàn)在建筑規(guī)模上相當(dāng)出色。盡管鋼結(jié)

3、構(gòu)廠房有很多優(yōu)點(diǎn),但是也有防火性能差、易腐蝕、立面不易處理的缺點(diǎn),在設(shè)計(jì)中如果注意這些方面的問題就更能使鋼結(jié)構(gòu)廠房的優(yōu)點(diǎn)發(fā)揮出來。 </p><p>　　1鋼結(jié)構(gòu)廠房的優(yōu)點(diǎn) </p><p>　　鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房因其施工速度快、自重輕、抗震性能好、環(huán)保等特點(diǎn)在建筑工程中已被廣泛認(rèn)可，與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比，有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)： </p><p>　　1.1鋼結(jié)構(gòu)自重輕 &l

4、t;/p><p>　　鋼結(jié)構(gòu)的容重雖然較大，單與其它建筑材料相比，它的強(qiáng)度卻高很多，因而當(dāng)承受的荷載和條件相同時，鋼結(jié)構(gòu)要比其它結(jié)構(gòu)輕，便于運(yùn)輸和安裝，并可跨越更大的跨度。自重輕不僅可以減少運(yùn)輸和吊裝費(fèi)用，還可以降低基礎(chǔ)造價(jià)，其綜合經(jīng)濟(jì)優(yōu)于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)體系。 </p><p>　　1.2鋼結(jié)構(gòu)布置靈活 </p><p>　　鋼結(jié)構(gòu)能滿足工業(yè)廠房建筑設(shè)計(jì)的大跨度要求，跨

5、度最大可達(dá)48m，在梁高相同的情況下，鋼結(jié)構(gòu)的開間可比混凝土結(jié)構(gòu)的開間大50%，從而使柱網(wǎng)布置更加靈活?？v向溫度區(qū)段長度允許300m，橫向溫度區(qū)段長度允許150m，符合工業(yè)廠房不設(shè)變形縫的要求。 </p><p>　　1.3鋼結(jié)構(gòu)節(jié)約面積 </p><p>　　鋼結(jié)構(gòu)與混凝土結(jié)構(gòu)相比節(jié)約結(jié)構(gòu)占用面積，增加使用面積，空間利用率高。網(wǎng)架結(jié)構(gòu)形成的屋面下部空間較大，可布置各種管道，如通風(fēng)、消防、

6、空調(diào)冷水、采暖、給水、封閉母線、壓縮空氣等，充分利用建筑空間，節(jié)約投資。 </p><p>　　1.4鋼結(jié)構(gòu)抗震性能好 </p><p>　　由于鋼結(jié)構(gòu)本身具有較好的塑性和韌性，故能夠充分耗散地震能。不會因?yàn)榕既怀d或局部超載而突然斷裂破壞，鋼結(jié)構(gòu)對動力荷載的適應(yīng)性較強(qiáng)，鋼梁、鋼柱組成柔性框架可抵抗8度以上地震，因此鋼結(jié)構(gòu)在地基承載力低和地震設(shè)防烈度較高的地方應(yīng)用廣泛。 </p>

7、;<p>　　1.5鋼結(jié)構(gòu)施工速度快 </p><p>　　輕鋼廠房全部鋼構(gòu)件都可以在專業(yè)化的金屬結(jié)構(gòu)制造廠制作加工，機(jī)械化生產(chǎn)程度高，保證精度，確保質(zhì)量。制成的構(gòu)件運(yùn)到現(xiàn)場組裝，現(xiàn)場通常只需進(jìn)行緊固件和螺栓的安裝，施工速度快，大大縮短建設(shè)周期，使廠房能盡快建成投產(chǎn)，獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益。 </p><p>　　2 鋼結(jié)構(gòu)在工業(yè)廠房設(shè)計(jì)中需注意的問題 </p>&

8、lt;p>　　2.1鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房的防火設(shè)計(jì) </p><p>　　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(qiáng)度降低，塑性增大；溫度在250℃左右時，鋼材抗拉強(qiáng)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(qiáng)度降至很低，以致鋼結(jié)構(gòu)塌落。因此，鋼結(jié)構(gòu)必須做隔熱及防火設(shè)計(jì)。 </p><p>

9、;　　①正確定義建筑物生產(chǎn)的火災(zāi)危險(xiǎn)性類別，合理確定建筑的耐火等級依據(jù)《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》，對廠房生產(chǎn)火災(zāi)危險(xiǎn)性分為甲、乙、丙、丁、戊五類，如果確定工程為二級耐火等級，就應(yīng)該嚴(yán)格按照二級耐火等級加涂防火涂料進(jìn)行防護(hù)，使鋼構(gòu)件達(dá)到二級防火等級的耐火極限要求。 </p><p>　?、谠O(shè)計(jì)時要選用恰當(dāng)?shù)匿摻Y(jié)構(gòu)防火保護(hù)方法對鋼結(jié)構(gòu)采取有效的保護(hù)，就是將鋼結(jié)構(gòu)的耐火極限提高到規(guī)范規(guī)定的值，防止鋼構(gòu)件遇火發(fā)生變形塌落。目前

10、，保護(hù)鋼結(jié)構(gòu)廠房最常用的方法是在其表面涂覆鋼結(jié)構(gòu)防火涂料，發(fā)生火災(zāi)時它作為耐火隔熱保護(hù)層，有效地提高鋼構(gòu)件的耐火極限，滿足現(xiàn)行國家規(guī)范的要求。在使用防火涂料時，應(yīng)當(dāng)注意防火涂料和底層防腐涂料的相互匹配，不得與底層防腐涂料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，以免影響防腐防火效果。我們在設(shè)計(jì)時，要根據(jù)不同建筑對構(gòu)件耐火極限的要求，通過科學(xué)比較，選出最恰當(dāng)?shù)姆阑鸨Ｗo(hù)方法，達(dá)到經(jīng)濟(jì)和安全要求。 </p><p>　?、垆摻Y(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)時要合理劃

11、分建筑物的防火分區(qū)，對每個防火分區(qū)的面積進(jìn)行嚴(yán)格的控制。同時要控制每個分區(qū)的疏散口數(shù)量及疏散距離，安全出口是指符合防火規(guī)范規(guī)定的疏散樓梯、直通室外地平面或安全區(qū)域的門。由于鋼結(jié)構(gòu)建筑自身存在的弱點(diǎn)，我們在設(shè)計(jì)時要充分考慮人員疏散的因素，將人員密度指標(biāo)和鋼結(jié)構(gòu)建筑的特點(diǎn)綜合起來考慮，加強(qiáng)對安全疏散路線、疏散距離、疏散寬度的設(shè)計(jì)要求，科學(xué)設(shè)置疏散指示標(biāo)志，使人員能快速疏散到安全地帶，從而大大減少人員傷亡和人民財(cái)產(chǎn)損失。 </p>

12、<p><b>　　2.2 防銹處理 </b></p><p>　　鋼結(jié)構(gòu)表面未加保護(hù)而暴露在大氣中就會銹蝕,當(dāng)鋼結(jié)構(gòu)廠房空氣中有侵蝕性介質(zhì)或鋼構(gòu)件處在潮濕環(huán)境中時,鋼結(jié)構(gòu)廠房銹蝕就會更加明顯和嚴(yán)重。鋼結(jié)構(gòu)的銹蝕不僅使構(gòu)件截面厚度減薄,而且還會在構(gòu)件表層產(chǎn)生局部銹坑,當(dāng)結(jié)構(gòu)構(gòu)件受力時將引起應(yīng)力集中現(xiàn)象,使結(jié)構(gòu)過早破壞,因此對鋼結(jié)構(gòu)廠房防銹蝕問題應(yīng)予以足夠地重視,并應(yīng)根據(jù)廠房侵蝕

13、介質(zhì)情況和環(huán)境條件在總圖布置、車間內(nèi)部工藝布置結(jié)構(gòu)選型和材料選用等方面采取相應(yīng)對策和措施,以確保廠房結(jié)構(gòu)安全使用。一般鋼結(jié)構(gòu)的防銹蝕通常采用防銹漆涂刷其表面,涂層的層數(shù)和總厚度應(yīng)根據(jù)構(gòu)件使用環(huán)境和涂層性質(zhì)來決定。一般室內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)在自然大氣介質(zhì)作用下,要求涂層厚度為100μm,即底漆兩道,面漆兩道。露天鋼結(jié)構(gòu)或在工業(yè)大氣介質(zhì)作用下的鋼結(jié)構(gòu),要求總厚度為150μm~200μm或200μm以上。鋼柱柱腳在地面以下部分應(yīng)采用強(qiáng)度等級不低于C20的

14、混凝土包裹,其保護(hù)層厚度不應(yīng)小于50 mm。有侵蝕介質(zhì)廠房的受力構(gòu)件,其型鋼厚度不得小于8 mm,受力焊縫厚度不宜小于8 mm。 </p><p><b>　　2.3 立面設(shè)計(jì) </b></p><p>　　輕鋼結(jié)構(gòu)的建筑表現(xiàn)主要有以下4個方面的特征,即規(guī)模、線條、色彩和變化。 </p><p>　　彩色壓型鋼板使得輕鋼結(jié)構(gòu)建筑表現(xiàn)得豐富多彩,

15、給人一種明顯區(qū)別于傳統(tǒng)鋼筋混凝土建筑的耳目一新的感覺。在鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房的設(shè)計(jì)中,廠房的體型受工藝的約束,同時體型變化過于豐富會形成復(fù)雜的節(jié)點(diǎn)處理,從而提高工程造價(jià)。因此在設(shè)計(jì)中常用手法是采用跳躍性色彩和冷色調(diào),重點(diǎn)突出主要出入口、外天溝、收邊泛水等,既豐富了立面又體現(xiàn)了現(xiàn)代化工業(yè)廠房的恢宏氣勢。 </p><p>　　傳統(tǒng)的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)廠房,外圍護(hù)墻體為磚砌體,外裝修為涂料或面磚,輔以色帶,由于混凝土屋面設(shè)置采

16、光罩效果不理想,設(shè)計(jì)時通常在墻面設(shè)置大量的采光窗。但對于圍護(hù)墻體為彩色壓型鋼板的鋼結(jié)構(gòu)廠房來說則不然。線條是表現(xiàn)輕鋼結(jié)構(gòu)建筑風(fēng)格最獨(dú)特的特征,勻稱的線條或橫或縱,使得輕鋼結(jié)構(gòu)建筑富有流暢的金屬質(zhì)感,體現(xiàn)了強(qiáng)烈的現(xiàn)代工業(yè)氣息。若在墻面設(shè)置大量的采光窗,則破壞了墻面的線條造型,同時輕鋼結(jié)構(gòu)屋面可以大量使用屋面采光板,采光均勻,非常適合目前有色金屬行業(yè)流行的聯(lián)合廠房,既能保證建筑采光又不破壞墻板的線條。 </p><p&g

17、t;　　2.4 保溫隔熱與防火設(shè)計(jì) </p><p>　　鋼材具有非常好的導(dǎo)熱性能,其導(dǎo)熱系數(shù)達(dá)到50 W/(m?℃),對于鋼結(jié)構(gòu)建筑,如果不進(jìn)行保溫隔熱處理,勢必會造成大量能源浪費(fèi)和消耗,同時還要滿足工藝性要求和舒適性要求。鋼材受熱在100℃以上時,隨著溫度的升高,鋼材的抗拉強(qiáng)度降低,塑性增大;溫度在250℃左右時,鋼材抗拉強(qiáng)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)

18、500℃時,鋼材強(qiáng)度降至很低,以致鋼結(jié)構(gòu)塌落。因此,當(dāng)鋼結(jié)構(gòu)表面溫度處于150℃以上時,必須做隔熱及防火設(shè)計(jì),做法一般有兩種:1)在鋼構(gòu)件外包耐火磚,混凝土或硬質(zhì)防火板材。2)采用厚涂型防火涂料,厚度按《鋼結(jié)構(gòu)防火涂料應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》計(jì)算。 </p><p><b>　　3 結(jié)束語 </b></p><p>　　輕型鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用廣泛，涉及到的結(jié)構(gòu)形式眾多，不僅包括輕型剛架

19、結(jié)構(gòu)，而且也包括桁架結(jié)構(gòu)，網(wǎng)架和網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)，多層房屋鋼結(jié)構(gòu)，以及其它各種各樣的構(gòu)筑物。要進(jìn)一步挖掘和發(fā)揮輕型鋼結(jié)構(gòu)的承載潛力，降低用鋼量指標(biāo)，必須從最基本的研究做起，盡快地解決目前輕鋼結(jié)構(gòu)存在的一些關(guān)鍵技術(shù)問題。在未來的工業(yè)廠房設(shè)計(jì)中，鋼結(jié)構(gòu)仍是廠房結(jié)構(gòu)形式的首選，隨著防火涂料與方腐蝕涂料的發(fā)展，鋼結(jié)構(gòu)勢必將在更多的領(lǐng)域中得到更廣泛的應(yīng)用。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn) </b>&l