輕鋼結(jié)構(gòu)門式鋼架在工業(yè)廠房中的應(yīng)用

輕鋼結(jié)構(gòu)門式鋼架在工業(yè)廠房中的應(yīng)用

近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，新材料的應(yīng)用越來越廣泛，輕鋼結(jié)構(gòu)也越來越普遍。特別是，輕門式鋼架結(jié)構(gòu)在單個工業(yè)設(shè)備中得到了廣泛應(yīng)用。這種輕鋼結(jié)構(gòu)倍受青睞,在某些方面基本取代了鋼筋混凝土排架結(jié)構(gòu)。門式鋼架從設(shè)計(jì)、制作、拼裝均已形成一體化。通過這幾年的工程實(shí)踐,證明門式鋼架具有很大的優(yōu)勢,具有廣闊的發(fā)展前景,探討門式鋼架在單層工業(yè)廠房具有重要的意義和價值。一、門型鋼框架的特點(diǎn)1、鋼結(jié)構(gòu)超高層結(jié)構(gòu)建筑鋼材強(qiáng)度高,塑性及韌性好,其密度與強(qiáng)度的比值遠(yuǎn)小于混凝土、磚石和木材,在同樣受力情況下鋼結(jié)構(gòu)自重輕,能適用于跨度大、高度高和承載重的結(jié)構(gòu),滿足某些高大工業(yè)廠房的要求,現(xiàn)在人類已具有建造跨度超過1000m的超大跨度結(jié)構(gòu)和高度4000m的超高層建筑的能力。比如青海西寧已建成跨度54m、高度21m的門式鋼架廠房。2、現(xiàn)場施工進(jìn)度鋼結(jié)構(gòu)制作簡便,因門式鋼架的梁、柱等基本構(gòu)件均在加工廠定型制作,在現(xiàn)場按要求拼裝而成,加快了施工進(jìn)度,建設(shè)周期縮短,比鋼筋混凝土排架結(jié)構(gòu)工期至少縮短60%以上,對于一般規(guī)模較小的工業(yè)廠房門式鋼架僅需50天至2個月,而采用鋼筋混凝土排架結(jié)構(gòu),則需10~12個月。3、鋼結(jié)構(gòu)表面防腐涂料未涂裝的鋼材長期暴露在外,在自然環(huán)境的侵蝕下會銹蝕,導(dǎo)致其自身承載能力下降,使用壽命縮短。因此在設(shè)計(jì)和施工中要解決鋼結(jié)構(gòu)涂裝的問題,可以在其表面涂敷防腐涂料,使其在鋼材表面結(jié)成一層薄膜來保護(hù)鋼結(jié)構(gòu)。目前的主要做法是先刷紅丹防銹底漆兩度,鋼結(jié)構(gòu)安裝調(diào)整后再刷面漆兩度。4、防高溫燃燒時,、400鋼結(jié)構(gòu)具有獨(dú)特的優(yōu)越性,鋼材雖非燃燒材料,卻易導(dǎo)熱,其耐火極限僅為15~20分鐘。未加防火保護(hù)的鋼結(jié)構(gòu),當(dāng)溫度達(dá)到350℃、500℃、600℃時,其強(qiáng)度分別降低1/3、1/2、2/3,當(dāng)結(jié)構(gòu)溫度達(dá)到600℃以上時,將完全喪失承載能力,最典型的例子莫過于2001年的美國紐約世界貿(mào)易大廈遭襲擊后引起高溫燃燒,兩幢420m高的鋼結(jié)構(gòu)大樓轟然倒塌。現(xiàn)階段主要從防火設(shè)計(jì)和對結(jié)構(gòu)的防火保護(hù)措施兩方面入手,可在柱、梁表面覆蓋以1.5cm厚的LG防火隔熱涂料或2cm厚的LY防火隔熱涂料保護(hù)層,其耐火時間可達(dá)1.5~2.3小時,滿足規(guī)范要求。二、門臺式鋼架的設(shè)計(jì)1、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范和技術(shù)輕鋼結(jié)構(gòu)門式鋼架是主要的承重結(jié)構(gòu),一般是采用實(shí)腹型、變截面的柱和梁組成。門式鋼架的形成可以單坡、雙坡和多坡,多跨建筑的中間柱多采用較接的搖擺柱。門式鋼架工字截面鋼構(gòu)件中腹板以受剪為主,抗彎作用不如翼緣有效,增大腹板的高度,可使翼緣抗彎能力發(fā)揮得更為充分。門式鋼架設(shè)計(jì)的主要依據(jù)為《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》(GB50009—2001),《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50017—2003),《冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范》(GB50018—2002)《門式鋼架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(CECS102—2002),永久荷載和活荷載以及荷載分項(xiàng)系數(shù)嚴(yán)格按規(guī)范采用,按最不利情況進(jìn)行組合計(jì)算,不能任意降低。有些單位不切實(shí)際,為了充分挖掘潛力,節(jié)省投資,把鋼架梁設(shè)計(jì)得很細(xì),檁條比按軟件計(jì)算和構(gòu)造要求選用還要小,如屋面坡度為0.1,檁條跨度為6m,恒載0.2KN/mm2,活載0.5KN/mm2,風(fēng)載0.35KN/mm2,3D3S軟件設(shè)計(jì)選用檁條為C160×60×20×2.5,面實(shí)際檁條為C140×60×20×2.0或更小。有的骨架立起來搖搖晃晃,沒有支撐,遇到大雪很可能出現(xiàn)質(zhì)量事故和安全問題。比如青海通化機(jī)械公司的廠房鋼結(jié)構(gòu)屋面安裝完成后,未投入使用,屋面便垮塌,十余人受傷,在社會引起不良影響。先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法是采用高而薄的腹板。在主要為均布荷載起控制作用的結(jié)構(gòu)中,在允許沖擊、疲勞、振動等荷載的條件下,可充分利用結(jié)構(gòu)受力板件的屈曲有效截面來分析壓彎桿件腹板的穩(wěn)定性,從而使其腹極高厚比限值可以大幅度提高。2、材料跨國2m門式鋼架的柱距和跨度主要根據(jù)生產(chǎn)工藝流程和建筑要求確定,鋼架柱距宜為6m、7.5m、9m,最大可采用12m,跨度宜為15~36m。經(jīng)過大量實(shí)際工程測算發(fā)現(xiàn),隨著柱距和跨度的增加,主鋼架用鋼量在逐漸下降,但當(dāng)柱距和跨度增加一定程度后,主鋼架及次結(jié)構(gòu)用鋼又逐漸上升,考慮到吊車梁,檁條與次結(jié)構(gòu),一般情況下柱距采用6~7.5m之間比較合適,跨度可根據(jù)工藝要求確定,不宜盲目追求大柱距、大跨度的廠房。三、門臺式鋼架的總經(jīng)濟(jì)效益1、保溫、采暖、可擴(kuò)充材料因?yàn)殇摻Y(jié)構(gòu)廠房本身自重比較輕,不需要做強(qiáng)度、剛度太大的基礎(chǔ),降低了基礎(chǔ)造價,可節(jié)省投資。由于采用了色彩鮮艷的彩色壓型鋼板,美觀大方,可改善周邊環(huán)境。采用聚苯乙烯泡沫夾心板等保溫材料后,使保溫、隔熱、隔音等效果良好。更由于制作安裝一體化,使項(xiàng)目施工周期縮短,可以提前投入使用,提前獲得投資效益。根據(jù)目前市場上的價格,帶有吊車的門式鋼架廠房單方造價在550~630元/m2左右,而同條件下的鋼筋混凝土排架結(jié)構(gòu)可達(dá)1230~1330元/m2左右,鋼結(jié)構(gòu)的造價已經(jīng)遠(yuǎn)低于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),當(dāng)跨度越大時,其優(yōu)勢更加明顯。2、全壽命周期成本最優(yōu)一項(xiàng)工程應(yīng)該以全壽命周期成本為控制對象,通過一定的技術(shù)和方法對工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、開發(fā)、建造、使用、維修、報(bào)廢、回收利用各階段發(fā)生的所有費(fèi)用進(jìn)行分析,實(shí)現(xiàn)工程項(xiàng)目全壽命周期成本最優(yōu),而鋼材是一種高強(qiáng)度高效能的材料,是一種綠色環(huán)保建筑材料,可回收循環(huán)利用。門式鋼架維護(hù)墻體面積小,耐久性也好,可節(jié)約運(yùn)營的能源,而且維護(hù)維修方便,減少了使用階段的維護(hù)費(fèi)用,整體經(jīng)濟(jì)效益好。政府大力扶持輕鋼建筑在一些發(fā)達(dá)國家已被廣泛應(yīng)用于工廠、倉庫等建筑。當(dāng)前我國鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展形勢很好,