關(guān)于鋼結(jié)構(gòu)廠房設(shè)計要點的研究分析

第第頁關(guān)于鋼結(jié)構(gòu)廠房設(shè)計要點的研究分析【摘要】隨著科技的進(jìn)步發(fā)展，鋼結(jié)構(gòu)在廠房、倉庫、橋梁、機(jī)場等大跨度建筑中得到廣泛的應(yīng)用。鋼結(jié)構(gòu)廠房具有自重輕、強(qiáng)度高，塑性和韌性好，裝拆方便、施工周期較短，建設(shè)操作較為簡單，還可以起到保護(hù)環(huán)境的作用，具有非常明顯的施工優(yōu)勢。本文闡述了鋼結(jié)構(gòu)廠房的優(yōu)點以及鋼結(jié)構(gòu)廠房的設(shè)計特點，對鋼結(jié)構(gòu)廠房設(shè)計的要點進(jìn)行了探討分析。

【關(guān)鍵詞】鋼結(jié)構(gòu)廠房；優(yōu)點；設(shè)計特點；設(shè)計要點

一.鋼結(jié)構(gòu)廠房的優(yōu)點

1、施工操作簡單靈活。傳統(tǒng)廠房施工的過程中主要通過鋼筋混凝土完成對結(jié)構(gòu)主體的建設(shè)，在施工過程中施工周期較長，施工操作難度較大，這在很大程度上制約了廠房建設(shè)效果。鋼結(jié)構(gòu)廠房在施工的過程中對鋼結(jié)構(gòu)廠房構(gòu)件進(jìn)行優(yōu)化，提高了構(gòu)件的批量化生產(chǎn)效果，有效提高了施工速度，大大方便了構(gòu)件的安裝。

2、性能、自重全面優(yōu)化。鋼結(jié)構(gòu)廠房對先進(jìn)材料以及結(jié)構(gòu)設(shè)計進(jìn)行研究，有效提高了廠房性能。施工人員在鋼結(jié)構(gòu)廠房施工過程中已經(jīng)開始大量使用輕質(zhì)、承載力較強(qiáng)的材料，鋼結(jié)構(gòu)廠房自重明顯降低30%左右。這種材料在很大程度上提高了我國廠房的安全性和可靠性，有效解決了地基承載力較低、土質(zhì)密實性較差等問題。除此之外，上述材料體積較小，可以制成各種形狀，降低了廠房結(jié)構(gòu)框架占據(jù)的空間，從本質(zhì)上提高了廠房建設(shè)經(jīng)濟(jì)效益。

3、環(huán)保性的特點。環(huán)保是當(dāng)前建筑施工中較為關(guān)注的問題，已經(jīng)成為建筑施工的主要控制內(nèi)容之一。鋼結(jié)構(gòu)廠房施工主要材料為一種綠色環(huán)保型材料，高能效回收，具有非常好的循環(huán)利用可能性和必然性。鋼結(jié)構(gòu)廠房建筑施工結(jié)構(gòu)以綠色環(huán)保理念為主，將綠色建筑貫穿到了廠房建設(shè)的全過程。

二、鋼結(jié)構(gòu)廠房的設(shè)計特點

1、鋼結(jié)構(gòu)廠房的跨度比較大，廠房使用的柱子通常比較高。眾所周知，生產(chǎn)廠房屬于生產(chǎn)企業(yè)的重要基礎(chǔ)設(shè)施，所以其產(chǎn)品的體積與重童等一般情況下比較大。但是鋼結(jié)構(gòu)的體積與質(zhì)量卻較好的滿足了這一要求，其重量比較輕，體積也不是很大。

2、對于鋼結(jié)構(gòu)廠房來說，吊車作業(yè)量比較大，吊車的使用頻率也比較高。所以，在設(shè)計工業(yè)鋼結(jié)構(gòu)廠房時，應(yīng)采用重級工作制吊車與中級工作制吊車中的一種。

3、鋼結(jié)構(gòu)廠房承重構(gòu)件截面面積一般比較大，為了使其可以承受較大的噸位，一般需要結(jié)合具體工程的實際，通過優(yōu)化結(jié)構(gòu)的措施，提高鋼結(jié)構(gòu)廠房的剛度。在設(shè)計時，采用格構(gòu)式構(gòu)件與析架，能夠提高鋼結(jié)構(gòu)的承載能力。

三、鋼結(jié)構(gòu)廠房設(shè)計的要點

1、溫度伸縮縫的設(shè)計。溫度會引起鋼結(jié)構(gòu)廠房發(fā)生形變，使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生溫度應(yīng)力。當(dāng)廠房面積足夠大，且溫度應(yīng)力也足夠大時，鋼結(jié)構(gòu)廠房就會發(fā)生大的形變，產(chǎn)生危險，為了避免這種危險的發(fā)生，在廠房內(nèi)設(shè)置溫度伸縮縫是必不可少的。溫度伸縮縫的設(shè)置有兩種：一種是橫向設(shè)置溫度縫，另一種是縱向設(shè)置溫度縫，選擇哪一種設(shè)置則根據(jù)具體廠房設(shè)計情況而定。溫度縫的設(shè)置就把廠房分為了若干個溫度區(qū)段，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范則決定了每個溫度區(qū)段的長度。其中處理溫度伸縮縫的方法又有兩種即雙柱設(shè)置法和單柱設(shè)置法，一般選擇前者來處理。倘若設(shè)置的是縱向溫度伸縮縫，可在屋架支座處設(shè)置一個滾動支座，倘若設(shè)置的是橫向溫度伸縮縫，則可在框架梁與檁條連接處采用槽鋼夾板滑動方式或者橢圓孔滑動方式。

2、立面設(shè)計。在立面設(shè)計中有四個基本特點依次是規(guī)模、線條、色彩、變化。鋼結(jié)構(gòu)廠房和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)廠房相比，線條是呈現(xiàn)輕鋼結(jié)構(gòu)建筑風(fēng)格最獨特的特征。傳統(tǒng)的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)廠房由于屋面設(shè)置采光效果不理想，在設(shè)計時通常設(shè)計大量的采光窗，而大量的采光窗會破壞墻面的線條造型，鋼結(jié)構(gòu)廠房則不會受此困擾。輕鋼結(jié)構(gòu)屋面則大量使用屋面采光板，不僅采光均勻，而且不會破壞墻面的線條造型，既適用又美觀，目前非常適合聯(lián)合型廠房，順便也解決了廠房的通風(fēng)問題。鋼結(jié)構(gòu)廠房的立面設(shè)計主要由工藝布置來決定的，立面要求簡潔恢弘，同時簡單統(tǒng)一突出重點。設(shè)計師們往往為了突出廠房結(jié)構(gòu)的重點，會在廠房入口、外天溝或者收邊泛水的地方使用跳躍性色彩和冷色調(diào)，起到畫龍點睛的作用，勾勒出鋼結(jié)構(gòu)廠房體態(tài)輕盈、色彩豐富，給人耳目一新的感覺。

3、鋼材的保溫隔熱與防火設(shè)計.鋼材的導(dǎo)熱性能特別好，當(dāng)它處于不同溫度的環(huán)境下，鋼結(jié)構(gòu)的抗拉強(qiáng)度和塑性都會有所變化，大致分為四個層次：一是受熱溫度在100℃以上；二是受熱溫度在100～250℃之間；三是受熱溫度在250～500℃之間；四是受熱溫度在500℃以上，并且在這四個溫度區(qū)間鋼結(jié)構(gòu)的抗拉強(qiáng)度和塑性會發(fā)生不同的變化，隨之對鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不同程度的影響。其中當(dāng)鋼結(jié)構(gòu)所處溫度在第二到第四區(qū)間時鋼結(jié)構(gòu)會分別出現(xiàn)藍(lán)脆現(xiàn)象、徐變現(xiàn)象、鋼材節(jié)后塌落。由此可見，當(dāng)鋼結(jié)構(gòu)所處環(huán)境的溫度超過100℃時就必須對其作出相應(yīng)的隔熱保護(hù)措施，以增強(qiáng)鋼材的抗熱性能，避免鋼結(jié)構(gòu)受熱發(fā)生變化。鋼結(jié)構(gòu)的防火通常有以下幾種方法：設(shè)置防火墻、防火門；設(shè)置自動噴水滅火系統(tǒng)；獨立水幕；設(shè)置防火帶。其中設(shè)置防火墻是最簡單有效且造價低廉的方法。一般在廠房高度不超過8m或者只需分兩個分區(qū)的情況下，可設(shè)置自動噴水系統(tǒng)，使防火面積范圍增加一倍，以此達(dá)到規(guī)范要求。

4、屋蓋支撐系統(tǒng)設(shè)計.在屋蓋支撐系統(tǒng)設(shè)計中，對支撐系統(tǒng)的選擇和屋面防水問題應(yīng)當(dāng)著重考慮。一般而言，屋蓋支撐系統(tǒng)的設(shè)計與廠房跨度、高度、屋蓋結(jié)構(gòu)形式、吊車設(shè)置及噸位等因素有關(guān)，且絕大多數(shù)情況下，不論有無檁條的屋蓋結(jié)構(gòu)都應(yīng)設(shè)計為垂直支撐體系。在無檁條支撐體系中，雖然大型屋面板有三點和屋架相焊接，起到了上弦支撐的作用，但是由于施工條件的限制和安裝的需求，不論有無檁條的屋蓋都應(yīng)在屋架上弦和天窗架上弦設(shè)置上弦橫向支撐。在屋蓋支撐設(shè)計中必須設(shè)計好屋面坡度，單坡屋面長度、天溝形式，因為這些因素直接影響到了房屋防水性能的好壞。根據(jù)有關(guān)規(guī)定，屋面坡度最小為5%。但具體情況要根據(jù)不同地區(qū)的特征作出相應(yīng)的調(diào)整。廠房所在地的最大溫差和降雨量的大小是廠房單坡屋面長度的重要影響因素，但總的來說單坡屋面長度宜控制在70cm以內(nèi)，超過70cm則要特殊處理。

5、結(jié)構(gòu)防腐設(shè)計。鋼材的主要組成部分是鐵、氧化鐵、四氧化三鐵、三氧化二鐵以及其他化合物，其中有些物質(zhì)暴露在空氣中時就會被空氣氧化還原發(fā)生質(zhì)變，即稱腐蝕。所以，當(dāng)鋼結(jié)構(gòu)廠房空氣中有腐蝕性介質(zhì)或者鋼構(gòu)件處在潮濕的環(huán)境下而未對鋼結(jié)構(gòu)作出相應(yīng)的保護(hù)措施時，鋼結(jié)構(gòu)廠房的銹蝕就會愈加明顯。鋼結(jié)構(gòu)銹蝕輕微時會使鋼材發(fā)生形變，比如使鋼構(gòu)件截面厚度發(fā)生變化，或者在構(gòu)件表層形成銹坑層等，嚴(yán)重時甚至使鋼構(gòu)件結(jié)構(gòu)發(fā)生大的形變，因此鋼結(jié)構(gòu)廠房設(shè)計時應(yīng)注意結(jié)構(gòu)腐蝕的設(shè)計問題。一般地，鋼結(jié)構(gòu)建筑的防銹可分為兩種：鋼構(gòu)件的防銹和維護(hù)系統(tǒng)的防銹。鋼構(gòu)件防銹法主要為在其表面刷一層防銹漆，防銹漆的層數(shù)和厚度則由構(gòu)件的生存環(huán)境和涂層的性質(zhì)共同決定。維護(hù)系統(tǒng)的防腐只要為彩板部分，它的表面涂層的處理由彩板的專業(yè)廠家完成。

結(jié)束語

隨著經(jīng)濟(jì)科技的不斷發(fā)展，廠房工程多以鋼結(jié)構(gòu)為框架梁柱的建筑結(jié)構(gòu)，因其各種優(yōu)點，目前已取得較為廣泛的應(yīng)用。當(dāng)前鋼結(jié)構(gòu)在建筑領(lǐng)域已經(jīng)成為了一種重要的結(jié)構(gòu)形式，同時通過科學(xué)合理鋼結(jié)構(gòu)廠房的設(shè)計施工可以有效提