摘要：隨著我國(guó)工業(yè)、民用建筑的蓬勃發(fā)展，鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用越來越廣泛，尤其在工業(yè)廠房的建設(shè)中占到了舉足輕重的地位。鋼結(jié)構(gòu)抗震抗風(fēng)性能強(qiáng)，材料的多樣性也使得設(shè)計(jì)富有很大的彈性。此外，在循環(huán)利用和施工周期方面具有較大的優(yōu)勢(shì)。本文通過對(duì)重型鋼結(jié)構(gòu)廠房的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，提出了加強(qiáng)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的有效策略，提高建設(shè)質(zhì)量的同時(shí)更好地滿足實(shí)際應(yīng)用需求。
關(guān)鍵詞：重型鋼結(jié)構(gòu)；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；大噸位吊車；柱距
中圖分類號(hào)：S611 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：
目前，鋼結(jié)構(gòu)在一些大跨度大開間和超高層的建筑中已經(jīng)逐漸代替鋼筋混凝土成為主要的建筑材料。在工業(yè)廠房中的運(yùn)用更是普遍，我們應(yīng)當(dāng)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行仔細(xì)分析和探討，以確保科學(xué)性和合理性，避免一些工程質(zhì)量問題的出現(xiàn)。本文對(duì)幾個(gè)設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行分析和討論，得出一些建議和辦法。
一、柱網(wǎng)布局
平面布局主要是根據(jù)工藝要求、結(jié)構(gòu)安全與經(jīng)濟(jì)合理等要求確定。廠房柱按構(gòu)造分為實(shí)腹柱和格構(gòu)柱，格構(gòu)柱在制造上較為費(fèi)工，但當(dāng)柱的截面高度b≥1m時(shí)，格構(gòu)柱更為適用。當(dāng)廠房?jī)?nèi)有大噸位吊車時(shí)，起吊高度和檐口都比較高，應(yīng)該采用大截面鋼柱或格構(gòu)柱以保證整體剛度，可以綜合考慮用鋼量、施工便利等因素來選擇。對(duì)于柱距的選擇，由于大噸位吊車廠房其起吊的物件尺寸必然是較大的，一般采用9m、12m等柱距保證物件在廠房?jī)?nèi)的運(yùn)輸通暢，當(dāng)荷載較大時(shí)甚至可以取更大的柱距。
二、設(shè)備基礎(chǔ)設(shè)計(jì)
大型的吊車廠房往往還存在著一些埋深和荷重較大的設(shè)備基礎(chǔ)，這些設(shè)備基礎(chǔ)對(duì)于廠房的整體設(shè)計(jì)具有重要意義。應(yīng)當(dāng)根據(jù)設(shè)備的工作特性、工藝要求及地質(zhì)條件確定基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)形式。在設(shè)計(jì)過程中，要充分考慮其與廠房基礎(chǔ)的協(xié)調(diào)避讓性，同時(shí)也要有足夠的剛度，確保在荷載作用下不會(huì)產(chǎn)生過大的變形。在對(duì)于一些特殊設(shè)備的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)當(dāng)與工藝密切配合，同時(shí)結(jié)合高新技術(shù)對(duì)動(dòng)力設(shè)備共振等問題進(jìn)行良好地解決，避免因過大的振動(dòng)影響機(jī)械本身和鄰近設(shè)備的使用。
三、抗風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
我國(guó)是風(fēng)災(zāi)嚴(yán)重的國(guó)家，尤其是沿海地區(qū)，鋼結(jié)構(gòu)廠房在風(fēng)災(zāi)中的破壞可以說是司空見慣的，雖然可能只是一些局部破壞，但足以給予我們警示。在設(shè)計(jì)的過程中，必須考慮當(dāng)?shù)氐娘L(fēng)力風(fēng)向進(jìn)行全面的抗風(fēng)設(shè)計(jì)，合理開設(shè)門窗洞口，避免由于鼓風(fēng)效應(yīng)和吸風(fēng)效應(yīng)對(duì)廠房造成破壞。整體設(shè)計(jì)要確保廠房的剛度足夠，積極采取有效措施提高抗風(fēng)能力，對(duì)一些容易發(fā)生先行破壞的薄弱部位進(jìn)行特殊的抗風(fēng)處理。重型鋼結(jié)構(gòu)廠房一般高度較高，山墻受風(fēng)面積大整體剛度較弱，抗風(fēng)設(shè)計(jì)時(shí)，可以以抗風(fēng)柱作為豎向支撐點(diǎn)，加設(shè)水平抗風(fēng)梁或鋼抗風(fēng)桁架作為中間鉸支點(diǎn)，避免出現(xiàn)抗風(fēng)柱截面尺寸過大的情況，也確保了抗風(fēng)系統(tǒng)的整體合理性。
四、天溝的處理
目前，重型鋼結(jié)構(gòu)廠房最常采用的排水方式是內(nèi)排水天溝排水。如果采用通長(zhǎng)天溝，天溝的長(zhǎng)度則會(huì)達(dá)到幾百米，對(duì)溫度的敏感度更高，受溫差應(yīng)力的影響也更大，很容易滲漏、開裂。于是更推薦采用分段天溝這種方式，每個(gè)柱距為一段,天溝在長(zhǎng)度方向斷開，一個(gè)柱間設(shè)計(jì)一個(gè)天溝。在施工過程中，天溝大多都是由鋼板壓制而成，表面凹凸不平，很難做出理想的坡度，應(yīng)當(dāng)在每個(gè)柱距布置一個(gè)雨水斗，通過水的吸力形成一種坡度，達(dá)到很好的排水效果。在北方嚴(yán)寒地區(qū)還需要在入水處增加蓋板或采用在適當(dāng)?shù)母叨蠕佋O(shè)暖氣管道的辦法，及時(shí)解決雨雪對(duì)天溝可能造成的損害，避免因冰凍導(dǎo)致天溝排水能力的喪失。
五、肩梁設(shè)計(jì)
肩梁作為上、下段柱連接和支承吊車梁的重要部位，必須具有足夠的強(qiáng)度和剛度。對(duì)于其位置的確定，應(yīng)當(dāng)根據(jù)轉(zhuǎn)換桁架的相關(guān)概念進(jìn)行驗(yàn)證，根據(jù)實(shí)際情況合理設(shè)計(jì)和應(yīng)用。肩梁的連接方式主要有兩種，一是將上段柱腹板與肩梁上蓋板用兩條角焊縫相連,并按與腹板等強(qiáng)度考慮，柱翼緣的連接則根據(jù)情況考慮。二是將實(shí)腹式上段柱直接對(duì)焊在肩梁上,此時(shí)宜將上蓋板下移變?yōu)閮蓧K加強(qiáng)板的形式,焊于肩梁腹板的兩側(cè)。
六、變形控制設(shè)計(jì)
根據(jù)計(jì)算的假定值來看，普鋼排架的廠房設(shè)計(jì)，一般是假定屋面的剛度呈現(xiàn)無窮大趨勢(shì)，撓度太大就難以滿足需要。而標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中對(duì)于吊車軌頂位置的水平位移有著非常嚴(yán)格的規(guī)定，如果屋面的梁剛度太小，就會(huì)導(dǎo)致鋼柱成為懸臂柱，那么位移就不能夠滿足要求，而且這樣也導(dǎo)致用鋼量都集中到了柱子上，從而導(dǎo)致柱子的截面需要很大的尺寸才能夠滿足要求。
對(duì)于普鋼廠房屋面變形結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，應(yīng)當(dāng)確�？茖W(xué)、合理設(shè)計(jì)。當(dāng)前普通廠房建設(shè)主要是應(yīng)用實(shí)腹式梁和輕型的彩鋼板屋面。這種情況下，屋面的梁變形問題并不嚴(yán)重，也不會(huì)產(chǎn)生漏水的問題。對(duì)于大噸位的吊車輕型屋面性質(zhì)的鋼結(jié)構(gòu)廠房，還應(yīng)當(dāng)注重解決屋面鋼梁存在的撓度問題，如果對(duì)鋼梁的撓度控制較為嚴(yán)格，則會(huì)出現(xiàn)很多浪費(fèi)，因此，對(duì)于鋼梁撓度的設(shè)計(jì)指標(biāo)可以適當(dāng)放寬，根據(jù)《門鋼規(guī)程》進(jìn)行設(shè)計(jì)。針對(duì)輕型屋面性質(zhì)的大噸位吊車設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)廠房，應(yīng)當(dāng)將鋼梁的撓度定為L(zhǎng)/250。對(duì)于大型屋面板性質(zhì)的大噸位吊車的輕型屋面板鋼結(jié)構(gòu)廠房，可以將鋼梁的撓度定為L(zhǎng)/400。對(duì)于采用輕型屋面但鋼梁上懸掛吊車的大噸位型吊車鋼結(jié)構(gòu)廠房，則應(yīng)當(dāng)將鋼梁的撓度定為L(zhǎng)/400。
七、鋼結(jié)構(gòu)的防腐與防火
我國(guó)在向工業(yè)化發(fā)展的進(jìn)程中，建筑用鋼量占鋼總產(chǎn)量的比例也越來越大，與發(fā)達(dá)國(guó)家基本相同。鋼結(jié)構(gòu)雖然有很多優(yōu)點(diǎn)，但也存在著容易腐蝕、防火性能差等缺點(diǎn)。在使用過程中由于各種介質(zhì)的影響鋼結(jié)構(gòu)廠房或多或少都有一些腐蝕的問題，這不僅造成對(duì)建筑美觀的破壞，也帶來實(shí)際的經(jīng)濟(jì)損失，很多早期的工廠不得不采取全部更換的方式替換掉已經(jīng)腐蝕不堪的屋面板。目前，新技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)可以解決這一問題，防腐板就是一個(gè)很好的選擇。質(zhì)量?jī)?yōu)秀的防腐板即使在高鹽分的海岸地帶或污染嚴(yán)重的工業(yè)環(huán)境中都可以具有很好的防腐蝕效果，同時(shí)還具有良好的抗折、抗壓、抗沖擊性能，在實(shí)際工程運(yùn)用中也得到了驗(yàn)證。對(duì)于沒有使用防腐板的情況，則可以采用防護(hù)層的方法，以電化學(xué)方法使得金屬表面形成耐腐蝕的化學(xué)薄膜，如鋼鐵的磷化或鈍化等。
火災(zāi)近年來也是大跨度建筑、重型結(jié)構(gòu)的主要災(zāi)害之一，工業(yè)廠房發(fā)生火災(zāi)者多不勝數(shù)。為了保障人民生命和財(cái)產(chǎn)安全，鋼結(jié)構(gòu)的防火有著十分重要的社會(huì)意義和經(jīng)濟(jì)意義。防火是一個(gè)系統(tǒng)工程，我們必須嚴(yán)格按照《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》進(jìn)行結(jié)構(gòu)防火設(shè)計(jì)，設(shè)立防火分區(qū)，確定防火間距，保證結(jié)構(gòu)構(gòu)件達(dá)到耐火極限，不得有半點(diǎn)馬虎。防火措施則可以采取涂防火涂料的方式或通過外包混凝土材料、外包防火板材來達(dá)到防火的目的。相比起來，噴涂防火涂料施工較方便，對(duì)結(jié)構(gòu)自重的增加也很少，技術(shù)也較先進(jìn)。
結(jié)束語：
在設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)廠房，尤其是重型廠房時(shí)，不應(yīng)該想當(dāng)然地進(jìn)行設(shè)計(jì)，需要實(shí)際情況實(shí)際分析。通過對(duì)重型鋼結(jié)構(gòu)廠房結(jié)構(gòu)進(jìn)行充分的掌握，對(duì)實(shí)際工業(yè)需求的充分了解決定出最適合的方案。把工程質(zhì)量放在第一位，同時(shí)還能傳達(dá)出現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)中節(jié)能環(huán)保和美觀的概念。
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