關于鋼結構廠房設計要點的研究分析

詹梅英

【摘要】隨著科技的進步發展，鋼結構在廠房、倉庫、橋梁、機場等大跨度建筑中得到廣泛的應用。鋼結構廠房具有自重輕、強度高，塑性和韌性好，裝拆方便、施工周期較短，建設操作較為簡單，還可以起到保護環境的作用，具有非常明顯的施工優勢。本文闡述了鋼結構廠房的優點以及鋼結構廠房的設計特點，對鋼結構廠房設計的要點進行了探討分析。

【關鍵詞】鋼結構廠房；優點；設計特點；設計要點

一.鋼結構廠房的優點

1、施工操作簡單靈活。傳統廠房施工的過程中主要通過鋼筋混凝土完成對結構主體的建設，在施工過程中施工周期較長，施工操作難度較大，這在很大程度上制約了廠房建設效果。鋼結構廠房在施工的過程中對鋼結構廠房構件進行優化，提高了構件的批量化生產效果，有效提高了施工速度，大大方便了構件的安裝。

2、性能、自重全面優化。鋼結構廠房對先進材料以及結構設計進行研究，有效提高了廠房性能。施工人員在鋼結構廠房施工過程中已經開始大量使用輕質、承載力較強的材料，鋼結構廠房自重明顯降低30%左右。這種材料在很大程度上提高了我國廠房的安全性和可靠性，有效解決了地基承載力較低、土質密實性較差等問題。除此之外，上述材料體積較小，可以制成各種形狀，降低了廠房結構框架占據的空間，從本質上提高了廠房建設經濟效益。

3、環保性的特點。環保是當前建筑施工中較為關注的問題，已經成為建筑施工的主要控制內容之一。鋼結構廠房施工主要材料為一種綠色環保型材料，高能效回收，具有非常好的循環利用可能性和必然性。鋼結構廠房建筑施工結構以綠色環保理念為主，將綠色建筑貫穿到了廠房建設的全過程。

二、鋼結構廠房的設計特點

1、鋼結構廠房的跨度比較大，廠房使用的柱子通常比較高。眾所周知，生產廠房屬于生產企業的重要基礎設施，所以其產品的體積與重童等一般情況下比較大。但是鋼結構的體積與質量卻較好的滿足了這一要求，其重量比較輕，體積也不是很大。

2、對于鋼結構廠房來說，吊車作業量比較大，吊車的使用頻率也比較高。所以，在設計工業鋼結構廠房時，應采用重級工作制吊車與中級工作制吊車中的一種。

3、鋼結構廠房承重構件截面面積一般比較大，為了使其可以承受較大的噸位，一般需要結合具體工程的實際，通過優化結構的措施，提高鋼結構廠房的剛度。在設計時，采用格構式構件與析架，能夠提高鋼結構的承載能力。

三、鋼結構廠房設計的要點

1、溫度伸縮縫的設計。溫度會引起鋼結構廠房發生形變，使結構產生溫度應力。當廠房面積足夠大，且溫度應力也足夠大時，鋼結構廠房就會發生大的形變，產生危險，為了避免這種危險的發生，在廠房內設置溫度伸縮縫是必不可少的。溫度伸縮縫的設置有兩種：一種是橫向設置溫度縫，另一種是縱向設置溫度縫，選擇哪一種設置則根據具體廠房設計情況而定。溫度縫的設置就把廠房分為了若干個溫度區段，鋼結構設計規范則決定了每個溫度區段的長度。其中處理溫度伸縮縫的方法又有兩種即雙柱設置法和單柱設置法，一般選擇前者來處理。倘若設置的是縱向溫度伸縮縫，可在屋架支座處設置一個滾動支座，倘若設置的是橫向溫度伸縮縫，則可在框架梁與檁條連接處采用槽鋼夾板滑動方式或者橢圓孔滑動方式。

2、立面設計。在立面設計中有四個基本特點依次是規模、線條、色彩、變化。鋼結構廠房和鋼筋混凝土結構廠房相比，線條是呈現輕鋼結構建筑風格最獨特的特征。傳統的鋼筋混凝土結構廠房由于屋面設置采光效果不理想，在設計時通常設計大量的采光窗，而大量的采光窗會破壞墻面的線條造型，鋼結構廠房則不會受此困擾。輕鋼結構屋面則大量使用屋面采光板，不僅采光均勻，而且不會破壞墻面的線條造型，既適用又美觀，目前非常適合聯合型廠房，順便也解決了廠房的通風問題。鋼結構廠房的立面設計主要由工藝布置來決定的，立面要求簡潔恢弘，同時簡單統一突出重點。設計師們往往為了突出廠房結構的重點，會在廠房入口、外天溝或者收邊泛水的地方使用跳躍性色彩和冷色調，起到畫龍點睛的作用，勾勒出鋼結構廠房體態輕盈、色彩豐富，給人耳目一新的感覺。

3、鋼材的保溫隔熱與防火設計.鋼材的導熱性能特別好，當它處于不同溫度的環境下，鋼結構的抗拉強度和塑性都會有所變化，大致分為四個層次：一是受熱溫度在100℃以上；二是受熱溫度在 100～250℃ 之間；三是受熱溫度在 250～500℃ 之間；四是受熱溫度在 500℃ 以上，并且在這四個溫度區間鋼結構的抗拉強度和塑性會發生不同的變化，隨之對鋼結構產生不同程度的影響。其中當鋼結構所處溫度在第二到第四區間時鋼結構會分別出現藍脆現象、徐變現象、鋼材節后塌落。由此可見，當鋼結構所處環境的溫度超過100℃時就必須對其作出相應的隔熱保護措施，以增強鋼材的抗熱性能，避免鋼結構受熱發生變化。鋼結構的防火通常有以下幾種方法：設置防火墻、防火門；設置自動噴水滅火系統；獨立水幕；設置防火帶。其中設置防火墻是最簡單有效且造價低廉的方法。一般在廠房高度不超過8m 或者只需分兩個分區的情況下，可設置自動噴水系統，使防火面積范圍增加一倍，以此達到規范要求。

4、屋蓋支撐系統設計.在屋蓋支撐系統設計中，對支撐系統的選擇和屋面防水問題應當著重考慮。一般而言，屋蓋支撐系統的設計與廠房跨度、高度、屋蓋結構形式、吊車設置及噸位等因素有關，且絕大多數情況下，不論有無檁條的屋蓋結構都應設計為垂直支撐體系。在無檁條支撐體系中，雖然大型屋面板有三點和屋架相焊接，起到了上弦支撐的作用，但是由于施工條件的限制和安裝的需求，不論有無檁條的屋蓋都應在屋架上弦和天窗架上弦設置上弦橫向支撐。在屋蓋支撐設計中必須設計好屋面坡度，單坡屋面長度、天溝形式，因為這些因素直接影響到了房屋防水性能的好壞。根據有關規定，屋面坡度最小為 5%。但具體情況要根據不同地區的特征作出相應的調整。廠房所在地的最大溫差和降雨量的大小是廠房單坡屋面長度的重要影響因素，但總的來說單坡屋面長度宜控制在 70cm 以內，超過 70cm 則要特殊處理。

5、結構防腐設計。鋼材的主要組成部分是鐵、氧化鐵、四氧化三鐵、三氧化二鐵以及其他化合物，其中有些物質暴露在空氣中時就會被空氣氧化還原發生質變，即稱腐蝕。所以，當鋼結構廠房空氣中有腐蝕性介質或者鋼構件處在潮濕的環境下而未對鋼結構作出相應的保護措施時，鋼結構廠房的銹蝕就會愈加明顯。鋼結構銹蝕輕微時會使鋼材發生形變，比如使鋼構件截面厚度發生變化，或者在構件表層形成銹坑層等，嚴重時甚至使鋼構件結構發生大的形變，因此鋼結構廠房設計時應注意結構腐蝕的設計問題。一般地，鋼結構建筑的防銹可分為兩種：鋼構件的防銹和維護系統的防銹。鋼構件防銹法主要為在其表面刷一層防銹漆，防銹漆的層數和厚度則由構件的生存環境和涂層的性質共同決定。維護系統的防腐只要為彩板部分，它的表面涂層的處理由彩板的專業廠家完成。

結束語

隨著經濟科技的不斷發展，廠房工程多以鋼結構為框架梁柱的建筑結構，因其各種優點，目前已取得較為廣泛的應用。當前鋼結構在建筑領域已經成為了一種重要的結構形式，同時通過科學合理鋼結構廠房的設計施工可以有效提高建設經濟效益。

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