探析工业厂房结构设计中钢结构设计的应用

2020-01-18丛日颖中蓝长化工程科技有限公司

环球市场 2020年21期

丛日颖中蓝长化工程科技有限公司

钢结构材料对于工业厂房的设计具有非常多的优势，这些优势主要还是针对旧材料的使用来说的。但是，在整个结构设计的过程当中，设计人员就需要着重的设计钢结构的一些外在可能会出现的因素，如防腐性、抗震性、抗热性等，通过把这些细节进行完善，提升设计出来的工业厂房的质量。

一、钢结构工业厂房建筑结构设计概述

钢结构工业厂房结构设计包括有概念设计和直觉优化设计两个方面，其中，概念设计是以现有的结构设计布局为着眼点，充分考虑钢结构工业厂房的合理性、环境条件、节约投资、资源及材料供应、制作安装便利性等因素，进行合理优化的结构设计。直觉优化设计主要是基于不同的建筑结构设计需求，拟定合理、多样化的设计方案，并借助于结构计算软件进行判断和分析，确定最佳的结构设计方案。在钢结构工业厂房建筑结构设计的过程中，必须严格依循工艺要求进行前期设计，充分准确地把握和分析工作空间使用状况，并考虑机械设备运行对厂房结构的影响，重点加强钢结构工业厂房的抗震化设计和防腐防火设计，并注重结构设计的合理性和经济性，实现各类生产资源的优化配置和利用。

二、钢结构厂房的结构特点

钢结构厂房主要是指利用钢材制作梁柱等承重构件、屋架以及屋盖的厂房建筑。随着我国基建水平提高，对材料的使用量和性能都有了提升。建筑钢制材料经过不断的改进，在质量和产量方面得到不断增加，随着应用范围的扩大，钢结构在建筑中的构架应用表现出的优势也将越来越明显，在接下来的应用范围势必会再次拓展。但是与传统的混凝土材料相比，钢结构虽然具有质量轻、屋架跨度大、房屋轻度高，施工周期短、投资成本抵、防火性、防腐蚀性好以及便于拆卸和可回收利用等优点，可以快速投入使用，尤其是在厂房建设中的应用优势更是体现的无可比拟，比如今年的火神山、雷神山医院震惊中外的建设速度。但是目前应用的范围还是比较窄，案例应用的领域相对较少，较混凝土应用的设计理论还不是很充分，特别是在一些承载较重，空间较大，单元复杂的厂房建设中，需要继续探索。

三、工业厂房结构设计中钢结构设计的应用

（一）防火设计

防火设计一般钢架结构温度100℃以上，随着温度的增加铁的压缩强度逐渐减少，塑性是完全相反的。当温度达到250℃时，钢筋材料的塑性就会受到严重影响，造成蓝脆现象。在这一点上，相关负责人要做好产业钢铁筋结构的设计，防止火灾的设计和厂房的耐热性。

常用的防火设计的做法是：在钢结构的外表添加一层外包层，通过外包层的高熔点来保护内部的钢材的稳定性。常见的方法为利用石灰水或者是石膏砂浆，再掺入一点石棉形成包浆的钢材的保护层，通过这种保护层的厚度形成足够的耐热性，提高钢材结构的稳定性。

（二）防腐设计

钢材的优点非常明显，那便是质量轻，结构稳定，还可以二次回收利用，安装工序不烦琐。但是，也是需要有一定的防腐设计的。为了提高工业厂房的使用寿命，同时提高钢结构本身的稳定性，还需要对工业厂房的钢结构做一些额外的防腐设计。通过这样的防腐设计来让我们厂房的使用时间更长。在很多时候，我们常常采用钢材本身的性能来进行防腐性能的设计。工业厂房的钢材防腐除了钢结构表面涂刷防腐涂料外，还可以采用镀锌的方式来进行防腐。镀锌的方法是：将钢材和相关的构件放入600℃左右的锌水里，让钢材和相关构件的表面上，能够通过这种方式形成一种复合的保护层。通过镀锌的方法，将钢材的表面保护起来，不仅可以防腐，还可以避免钢材本身容易被锈水的侵蚀的问题得到解决。在镀锌过后，再在相关钢材的表面涂上一层环氧树脂和铝涂层的膜，形成复合的保护层，可以在更大的程度上保护钢材不受到腐蚀。

（三）抗震设计

钢结构工业厂房建筑的结构设计还要充分考虑抗震设计的硬性要求，考虑到工厂人员密集度较大难以在紧急避难状态下疏散的问题，必须在厂房结构设计初期分析当地的地震发生频率、厂房建筑抗震性能，全面分析钢结构工业厂房的钢结构性能，确保整体均衡性的设计和施工。在钢结构工业厂房设计的过程中，要计算和分析地震作用下产生的柱底剪力和柱底弯矩值。同时，在钢结构工业厂房的抗震设计和施工中，要严格管控钢结构的塑性，使之能够较好地应对地震灾害对建筑工程建设的损害和影响，增强工业厂房建筑结构的实用性能。

（四）增强连接强度

目前钢结构厂房中构件的连接方式很多，较为普通的有铆接、焊接、高强度螺栓连接和焊接与高强度螺栓混合连接的方法。设计人员需要根据加固目的，对主体建筑展开详细的受力分析，对可能出现问题的部位选择科学有效的加固件的连接方法，来提高主体结构的受力合理性。

钢结构厂房加固通常采用焊接连接来提高整体结构强度，在同一受力部位连接的加固中，不宜采用刚度相差较大的加固连接。钢结构使用焊接，能够避免在材料上打孔，节约材料。在施工阶段，不需要其他大型辅助工具，就可以直接焊接，施工操作简单，密封性好，能够发挥自身作用，将钢材连接在一起。在加固阶段使用焊接，现场施工环境适应性强，可以节省人工成本，减少材料的使用，但是对材质的要求较高，加固连接所用材料应与结构钢材和原有连接材料的性质匹配，其技术指标和强度设计值应符合《钢结构设计规范》的规定。在钢结构厂房加固的时候，使用高强度螺栓进行连接，施工方便，对构件的有一定的削弱，能够承受相应的负载，但是这种结构的施工需要正确的安装工艺，整体造价较高。