浅谈钢结构工业厂房设计

2014-12-12王昱

决策与信息 2014年20期

关键词：厂房钢结构工业

王昱

黑龙江省林业设计研究院

浅谈钢结构工业厂房设计

王昱

黑龙江省林业设计研究院

工业企业在经济发展的过程中，工业厂房建设有着十分重要的意义。而且随着社会的发展，人们对厂房建设的要求也越来越高，不仅要求其厂房结构具有极强的灵便性和抗震能力，还要有着一定节能环保功能。因此目前，我国在对工业厂房设计的过程中，都是采用钢结构材料作为工业厂房的主要结构，本文通过对钢结构工业厂房的优越性进行简要的介绍，讨论钢结构厂房设计的特点和基本要求，以供相关人士参考。

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目前，在我国建筑行业发展的过程中，钢结构材料应用得十分的广泛，这不仅可以有效的提高建筑结构各方面的使用性能，还有利于建筑结构的美观设计。而在工业厂房设计施工的过程中，人们也将其钢结构材料应用到其中，并且将钢结构材料作为主要的建筑承重结构。这样不仅有效的提高了工业厂房结构的稳定性和可靠性，还加快了钢材施工的进度。下面我们就对钢结构工业厂房设计的相关要点进行简要的介绍。

一、钢结构工业厂房的优越性

目前，在我国工程厂房设计施工的过程中，人们主要是将钢结构材料作为其主要的施工材料，其优点主要体现在以下几个方面：

1、在工业厂房现场施工的过程中，由于钢结构材料可以进行工业化的批量生产，而且采用的机械设备在施工的过程中在工程施工中可以进行现场拼装。因此这就大幅度的缩短了工程施工的工期，降低了工程投资成本。

2、将钢结构材料和混凝土结构材料相比，钢结构材料有着质量轻，强度高等方面的特点，因此在实际应用的过程中，不仅可以大幅度的降低建筑结构在使用中所产生的荷载，还有效的提高了厂房结构的稳定性和可靠性。而且钢结构在使用时也有着较强的耐腐蚀性能，这也使得工业厂房结构在使用是不会受到外界环境因素的影响，其结构的稳定性和耐久性出现问题。

3、钢结构材料在使用的过程中强度比较高，投资成本也比较的，而且还可以多次的回收利用，这就使得钢结构工业有着良好的环保节能功能，为我国社会经济的可持续发展打下了扎实的基础。

二、钢结构厂房设计特点

目前，我们钢结构厂房建设施工的过程中，所采用的钢结构构件主要是由钢板和热扎、冷弯连接的钢结构承重构件。其厂房设计形式属于门式钢架轻钢结构体系。目前，这种施工工艺我国厂房工程建设施工中也已经比较成熟，它不仅良好的灵活性，可以根据用户的意志来对其钢结构厂房设计体系进行适当的改进，而且还具有极强的承载能力，施工人员可以采用轻型H型钢，来对钢结构工业厂房的稳定性和可靠性进行有效的提高。近年来，我们已经将钢结构厂房广泛的应用在工业厂房、车间、仓库等厂房结构的建设施工当中。

根据相关的数据分析，钢结构厂房设计的特点主要表现在以下几个方面：自重轻、强度高，可以适应于跨度大、空间较大的厂房设计当中；而且随着科学技术的不断发展，人们也将许多先进的建筑设计方法应用在钢结构厂房结构设计施工当中，这就使其厂房结构的抗震性能和刚性得到明显的提高。而且钢结构材料在实际应用的过程中，我们可以采用多次重复的回收利用，这样不但节约了工程施工的成本，还有着良好的节能环保作用。

三、工业厂房结构设计的基本要求

多层厂房因为工艺布置的要求，一般都需要大空间，结构通常采用框架结构，在层数较多、工艺条件许可的情况下也可以采用框剪结构。结构布置的原则是：尽量使柱网对称均匀布置，使房屋的刚度中心与质量中心相近，以减小房屋的空间扭转作用，结构体系要求简捷、规则、传力明确。避免出现应力集中和变形突变的凹角和收缩，以及竖向变化过多的外挑和内收，力求沿竖向的刚度不突变或少突变。

1、地震区的厂房宜少设或不设防震缝

地震区房屋的伸缩缝是合一的，当房屋较长时，宜采取下列一些构造措施和施工措施以少设伸缩缝及防震缝；施工中，每隔40m设置一道800mm一个1400mm宽的后浇带，后浇带的位置设在结构受力影响最小的区段；在温度影响较大的顶层、底层、山墙和内纵墙端开间的墙体等部位，适当提高配筋率；加厚屋面隔热保温层或设置架空层形成通风屋面。

2、合理布置电梯间的位置

多层厂房由于设备、货物很重，竖向运输的需要，均要设置电梯。钢筋混凝土电梯井筒刚度很大，应充分考虑电梯井筒对建筑物的偏心影响，在结构布置上尽量避免电梯井筒布置在建筑物的角部和端部。

四、钢结构厂房设计应注意的重要方面

1、钢结构厂房图纸设计的重要性

图纸是工程施工的依据，在钢结构厂房的设计期间，要组织施工单位专业技术人员对图纸进行会审，检查施工图纸中的“错、漏、碰、缺”，争取在施工之前解决问题，减少因图纸问题对工程质量、进度的影响。

2、对钢结构厂房支撑系统的设计原则

为了保证钢结构厂房的空间工作，提高其整体刚度，承受和传递纵向水平力，防止杆件产生过大的变形，避免压杆失稳，以及保证结构的整体稳定性，应根据厂房结构的形式，车间吊车的设置，振动设备以及厂房的跨度、高度，温度区段的长度等情况布置可靠的支撑系统。厂房每一温度区段应设置稳定的柱间支撑系统，并与屋盖横向水平支撑的布置相协调。

3、钢结构厂房耐热能力设计的重要性

钢结构工业厂房防火能力很差，当钢材受热在100℃以上时，随着温度的升高，钢材的抗拉强度降低，塑性增大；温度在250℃左右时，钢材抗拉强度略有提高，而塑性却降低，出现蓝脆现象；当温度超过250℃时钢材出现徐变现象；当温度达500℃时，钢材强度降至很低，以致钢结构塌落。

4、钢结构厂房抗震性设计的重点

在对钢结构厂房做抗震设计时应注意：首先，在厂房建设前要充分考虑加强其结构的抗震性，以应对复杂多变的地质变化，虽然钢材在重力刚性等条件上有抗震的优势，但是在总体布置方面也要力求安全最大化，要求厂房结构的质量和刚度均匀分布，使厂房受力均匀，使其受到外力作用时，可以将作用力均匀抵消，这样就不会加剧作用里在刚性弱的地方聚积，给安全造成威胁，同时还要多采用钢架和横向结构，利用钢结构的受力性来减少横向结构变形。

其次，在建设过程中要充分考虑杠杆失稳的问题，钢结构在强度上可以充分满足建设需要，所以要在支撑系统上多做文章，提高厂房结构整体稳定性，对钢结构厂房尤为重要。

最后，在地震作用下，存在着低周疲劳作用，设计时应注意其对厂房的影响。对结构连接点的设计，应保证节点的破坏不先于结构构件的全截面屈服，应使结构构件能进入塑性工作，充分吸收地震能量发挥其抗震能力。