淺談鋼結構工業(yè)廠房設計

1、<p>　　淺談鋼結構工業(yè)廠房設計</p><p>　　【摘要】鋼結構廠房由于其優(yōu)越的性能條件在工業(yè)廠房的設計中運用越來越廣泛，文章在介紹鋼結構工業(yè)廠房優(yōu)點的基礎上，重點就設計中需要注意和防范的幾個問題進行了分析和闡述。 </p><p>　　【關鍵詞】鋼結構；工業(yè)廠房；設計 </p><p>　　中圖分類號：TU391 文獻標識碼：A 文章編號： <

2、;/p><p><b>　　引言 </b></p><p>　　伴隨國家經濟的快速發(fā)展,輕鋼結構建筑也在中國建筑領域迅猛發(fā)展。鋼結構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)展和新應用。輕鋼結構建筑的特點突出:整體剛度和抗震性能好、施工速度快、結構占有面積小、承載力高,在工業(yè)廠房中鋼結構逐漸代替了鋼筋混凝土結構,以其大跨度、大空間的表現在建筑規(guī)模上相當出色。盡管鋼結

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

4、t;/p><p>　　鋼結構的容重雖然較大，單與其它建筑材料相比，它的強度卻高很多，因而當承受的荷載和條件相同時，鋼結構要比其它結構輕，便于運輸和安裝，并可跨越更大的跨度。自重輕不僅可以減少運輸和吊裝費用，還可以降低基礎造價，其綜合經濟優(yōu)于鋼筋混凝土結構體系。 </p><p>　　1.2鋼結構布置靈活 </p><p>　　鋼結構能滿足工業(yè)廠房建筑設計的大跨度要求，跨

5、度最大可達48m，在梁高相同的情況下，鋼結構的開間可比混凝土結構的開間大50%，從而使柱網布置更加靈活?？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)廠房不設變形縫的要求。 </p><p>　　1.3鋼結構節(jié)約面積 </p><p>　　鋼結構與混凝土結構相比節(jié)約結構占用面積，增加使用面積，空間利用率高。網架結構形成的屋面下部空間較大，可布置各種管道，如通風、消防、

6、空調冷水、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鋼結構抗震性能好 </p><p>　　由于鋼結構本身具有較好的塑性和韌性，故能夠充分耗散地震能。不會因為偶然超載或局部超載而突然斷裂破壞，鋼結構對動力荷載的適應性較強，鋼梁、鋼柱組成柔性框架可抵抗8度以上地震，因此鋼結構在地基承載力低和地震設防烈度較高的地方應用廣泛。 </p>

7、;<p>　　1.5鋼結構施工速度快 </p><p>　　輕鋼廠房全部鋼構件都可以在專業(yè)化的金屬結構制造廠制作加工，機械化生產程度高，保證精度，確保質量。制成的構件運到現場組裝，現場通常只需進行緊固件和螺栓的安裝，施工速度快，大大縮短建設周期，使廠房能盡快建成投產，獲得良好的經濟效益。 </p><p>　　2 鋼結構在工業(yè)廠房設計中需注意的問題 </p>&

8、lt;p>　　2.1鋼結構工業(yè)廠房的防火設計 </p><p>　　鋼結構工業(yè)廠房防火能力很差，當鋼材受熱在100℃以上時，隨著溫度的升高，鋼材的抗拉強度降低，塑性增大；溫度在250℃左右時，鋼材抗拉強度略有提高，而塑性卻降低，出現藍脆現象；當溫度超過250℃時鋼材出現徐變現象；當溫度達500℃時，鋼材強度降至很低，以致鋼結構塌落。因此，鋼結構必須做隔熱及防火設計。 </p><p>

9、;　?、僬_定義建筑物生產的火災危險性類別，合理確定建筑的耐火等級依據《建筑設計防火規(guī)范》，對廠房生產火災危險性分為甲、乙、丙、丁、戊五類，如果確定工程為二級耐火等級，就應該嚴格按照二級耐火等級加涂防火涂料進行防護，使鋼構件達到二級防火等級的耐火極限要求。 </p><p>　?、谠O計時要選用恰當的鋼結構防火保護方法對鋼結構采取有效的保護，就是將鋼結構的耐火極限提高到規(guī)范規(guī)定的值，防止鋼構件遇火發(fā)生變形塌落。目前

10、，保護鋼結構廠房最常用的方法是在其表面涂覆鋼結構防火涂料，發(fā)生火災時它作為耐火隔熱保護層，有效地提高鋼構件的耐火極限，滿足現行國家規(guī)范的要求。在使用防火涂料時，應當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)生化學反應，以免影響防腐防火效果。我們在設計時，要根據不同建筑對構件耐火極限的要求，通過科學比較，選出最恰當的防火保護方法，達到經濟和安全要求。 </p><p>　?、垆摻Y構建筑設計時要合理劃

11、分建筑物的防火分區(qū)，對每個防火分區(qū)的面積進行嚴格的控制。同時要控制每個分區(qū)的疏散口數量及疏散距離，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。由于鋼結構建筑自身存在的弱點，我們在設計時要充分考慮人員疏散的因素，將人員密度指標和鋼結構建筑的特點綜合起來考慮，加強對安全疏散路線、疏散距離、疏散寬度的設計要求，科學設置疏散指示標志，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產損失。 </p>

12、<p><b>　　2.2 防銹處理 </b></p><p>　　鋼結構表面未加保護而暴露在大氣中就會銹蝕,當鋼結構廠房空氣中有侵蝕性介質或鋼構件處在潮濕環(huán)境中時,鋼結構廠房銹蝕就會更加明顯和嚴重。鋼結構的銹蝕不僅使構件截面厚度減薄,而且還會在構件表層產生局部銹坑,當結構構件受力時將引起應力集中現象,使結構過早破壞,因此對鋼結構廠房防銹蝕問題應予以足夠地重視,并應根據廠房侵蝕

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

14、混凝土包裹,其保護層厚度不應小于50 mm。有侵蝕介質廠房的受力構件,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 立面設計 </b></p><p>　　輕鋼結構的建筑表現主要有以下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構建筑表現得豐富多彩,

15、給人一種明顯區(qū)別于傳統鋼筋混凝土建筑的耳目一新的感覺。在鋼結構工業(yè)廠房的設計中,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雜的節(jié)點處理,從而提高工程造價。因此在設計中常用手法是采用跳躍性色彩和冷色調,重點突出主要出入口、外天溝、收邊泛水等,既豐富了立面又體現了現代化工業(yè)廠房的恢宏氣勢。 </p><p>　　傳統的鋼筋混凝土結構廠房,外圍護墻體為磚砌體,外裝修為涂料或面磚,輔以色帶,由于混凝土屋面設置采

16、光罩效果不理想,設計時通常在墻面設置大量的采光窗。但對于圍護墻體為彩色壓型鋼板的鋼結構廠房來說則不然。線條是表現輕鋼結構建筑風格最獨特的特征,勻稱的線條或橫或縱,使得輕鋼結構建筑富有流暢的金屬質感,體現了強烈的現代工業(yè)氣息。若在墻面設置大量的采光窗,則破壞了墻面的線條造型,同時輕鋼結構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 保溫隔熱與防火設計 </p><p>　　鋼材具有非常好的導熱性能,其導熱系數達到50 W/(m?℃),對于鋼結構建筑,如果不進行保溫隔熱處理,勢必會造成大量能源浪費和消耗,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,鋼材的抗拉強度降低,塑性增大;溫度在250℃左右時,鋼材抗拉強度略有提高,而塑性卻降低,出現藍脆現象;當溫度超過250℃時鋼材出現徐變現象;當溫度達

18、500℃時,鋼材強度降至很低,以致鋼結構塌落。因此,當鋼結構表面溫度處于150℃以上時,必須做隔熱及防火設計,做法一般有兩種:1)在鋼構件外包耐火磚,混凝土或硬質防火板材。2)采用厚涂型防火涂料,厚度按《鋼結構防火涂料應用技術規(guī)程》計算。 </p><p><b>　　3 結束語 </b></p><p>　　輕型鋼結構應用廣泛，涉及到的結構形式眾多，不僅包括輕型剛架

19、結構，而且也包括桁架結構，網架和網殼結構，多層房屋鋼結構，以及其它各種各樣的構筑物。要進一步挖掘和發(fā)揮輕型鋼結構的承載潛力，降低用鋼量指標，必須從最基本的研究做起，盡快地解決目前輕鋼結構存在的一些關鍵技術問題。在未來的工業(yè)廠房設計中，鋼結構仍是廠房結構形式的首選，隨著防火涂料與方腐蝕涂料的發(fā)展，鋼結構勢必將在更多的領域中得到更廣泛的應用。 </p><p><b>　　參考文獻 </b>&l