大型冶金工业钢结构厂房设计与施工探讨

徐英剑

摘 要：随着社会经济的快速发展，钢结构在各个领域得到普遍应用，在充分发挥其优势的同时，也暴露出各种各样的问题，其中有各种设计上的问题，比如节点问题、稳定问题、挠度问题等，大型冶金工业由于其特殊性，对于钢结构的要求较其它行业更高，防火与防腐是设计与施工过程中尤其要注意的两个要点。

关键词：冶金工业；钢结构；设计；施工；防火；防腐

中图分类号：TU391文献标识码： A 文章编号：

1.引言

钢结构由于自重轻、施工周期短、承重能力强等优势，在大型冶金企业得到广泛应用。但在冶金工业的恶劣环境考验下，钢结构暴露出两个严重的弱点：一是钢结构防腐能力差，尤其在冶金工业恶劣的生产环境下，钢结构需要频繁进行防腐维护，造成生产成本大大增加；二是钢结构对高温的耐受性较差，当温度达到一定程度时，钢结构的承重性能将会大幅下降，可能会不堪重负而发生垮塌，冶金工业中有着极强的生产热源，这对钢结构的防火性能是一个严峻的考验。对于钢结构的这两个严重弱点及其它设计上的不足，我们可以通过两个方面来进行弥补，一是在设计过程中对缺陷的弥补，二是在施工过程中对质量进行严格控制。

2.钢结构简介

在进行钢结构设计之前，我们需要先对钢结构的特性进行必要的了解。钢结构主要有以下几个特点：

2.1自重轻，承重能力强，当同样跨度同样荷载时，钢结构的体积和重量都是最小的，有利于降低运输成本。

2.2钢结构与力学计算的假定比较符合。由于钢材本身的物理特性，钢结构更能准确反应设计意图。

2.3钢结构施工周期短，钢结构主要构件都是钢厂成品，施工过程中焊接工作量小，加工简便、快捷。

2.4适用于大跨度结构。大跨度对于钢筋混凝土来说几乎不可能，但钢结构却能很好解决问题，现在广泛应用于机场、桥梁、体育场等。

2.5钢结构耐火性差、不耐高温。钢材虽然是不燃材料，但在高温作用下，其力学性能如屈服强度、弹性模量等却会随温度升高而降低，在 550 ℃左右时，降低幅度更为明显，一般在 15 min左右就会丧失承重能力而垮塌。

2.6钢结构耐腐蚀性差，由于钢材本身的物理特性，钢结构的耐腐蚀性远低于砖石和钢混结构。

3.钢结构设计要点

无论哪个领域，搞设计的人都明白一个道理，尽可能将问题解决在设计阶段，因此设计的重要性不言而喻。在对大型冶金工业钢结构进行设计时，针对钢构的特性及钢结构中容易出现的问题笔者认为钢结构设计应有如下要点：

3.1防火设计，防火设计在任何场合都是十分重要的内容，鉴于冶金工业生产热源较多的具体情况，在防火设计上更要加倍注意。一般可以采取如下几种手段：

3.1.1钢结构厂房防火分区，《建筑设计防火规范》要求在建筑物内划分防火分区，并明文规定了各级防火分区的最大允许面积，但冶金工业由于生产需要一般厂房都很大，所以要在充分考虑冶金工业实际生产需要的情况下尽可能不要超过防火分区的最大允许面积，同时在整个车间设自动喷水灭火装置。

3.1.2喷涂防火涂料，喷涂防火涂料法是用喷涂机具将防火涂料直接喷在构件表面，形成保护层。钢结构防火涂料按所使用的胶粘剂的不同可分为有机防火涂料和无机防火涂料两 类，按涂层厚度分为薄涂型和厚涂型两类，高温时涂层膨胀增厚保护钢构件。具有重量轻、施工较简便，适用于隐蔽结构和裸露的钢梁、斜撑等构件。

3.1.3屏蔽法，钢结构设置在耐火材料组成的墙体或顶棚内，或将构件包藏在两片墙之间的空隙里，只要增加少许耐火材料或不增加即能达到防火的目的。这是一种经济的防火方法。

3.1.4浇筑混凝土或砌筑砖块法，当结构可能受到炽热熔化金属的侵害时，采用耐火砖或耐热材料做成的隔热层加以保护；当结构表面长期受辐射热达 150 ℃以上或在短时间内可能受到火焰作用时，应采取加隔热层或水套等。用现浇混凝土作外包层时，可以直接在钢结构上现浇成型，施工简单，效果明显。

3.2防腐设计，由于钢材本身耐腐蚀性较差，在冶金工业的高温生产环境下极易产生高温腐蚀，钢架防腐一般采取喷涂重防腐涂料的手段，重防腐涂料指能在恶劣腐蚀环境下应用并具有长效使用寿命的涂料。现在冶金工业厂房中使用的重防腐涂料主要有氯化橡胶涂料、醇酸树脂耐酸涂料、氯磺化聚乙烯涂料、玻璃鳞片涂料、环氧树脂自流平涂料、富锌涂料等类型。

3.3其它需要注意的问题，钢架的稳定性、结点设计等问题也是需要特别关注的。这是钢架整体质量的保障。

4.钢结构施工质量控制

施工是设计的具体实现，只有严格的施工才能完全实现设计的效果，因此施工质量控制是一个十分重要的环节。关于施工质量控制我们主要讲两个要点：

4.1防火方面的施工质量控制，近年来，某冷轧厂火灾、废储罐火灾，都造成了很大的经济损失和社会影响。究其原因，都是施工方野蛮施工或考虑不周造成的。所以必须精心组织，科学施工，严格遵守《防火规范》。

4.2防腐方面的施工质量控制，关于防腐的施工可分为三个步骤进行：第一步钢材基层处理，在进行基层表面施工时，要采用正确的施工方法，并要辅以严格的过程监控；第二步多遍防锈底漆涂装，多层涂装有利于提高涂层的防锈能力；第三步中间漆和面漆的涂装，首先要求良好的施工环境，减少空气与温度对施工影响，然后采用高压无气喷涂方式按照自上而下、先里后外、先难后易、纵横交错的方式进行涂装。最后再对涂装厚度、针孔、附着力等进行严格检验。防火涂料的喷涂施工可以参照防腐涂料喷涂过程。

5.结语

冶金工业钢结构工业厂房的设计纷繁复杂，既要考虑经济因素又要满足使用要求，同时规范的条文不能覆盖到每一种情况，这就给设计人员带来新的挑战，设计人员需具体问题具体分析，根据实际情况拿出最佳设计方案，同时在施工方面要进行严格质量控制，以最大程度地实现设计效果。

参考文献：

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