工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的應(yīng)用研究

文/張健 煙臺金邦冶金工程咨詢有限公司 山東煙臺 264002

在當(dāng)前工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用十分廣泛，鋼結(jié)構(gòu)具有輕質(zhì)、高強(qiáng)、較好抗震性能、施工方便、美觀及節(jié)能等特點(diǎn)，在建筑領(lǐng)域受到越來越多的青睞。在當(dāng)前工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，鋼結(jié)構(gòu)已替代了鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，得以廣泛應(yīng)用。下面根據(jù)個(gè)人經(jīng)驗(yàn)，重點(diǎn)以輕鋼廠房為例進(jìn)行要點(diǎn)分析。

1、荷載條件

活荷載的取值是按荷載規(guī)范規(guī)定的，即計(jì)算門式剛架時(shí)，受荷水平投影面積超過60m2時(shí)，可取0.3kN/m2。荷載規(guī)范規(guī)定施工荷載或檢修荷應(yīng)按出現(xiàn)在最不利位置進(jìn)行驗(yàn)算，對屋面板和檁條集中荷載按 1.0kN，施工荷載有可能超過時(shí)，按實(shí)際情況采用；雪荷載對輕型鋼結(jié)構(gòu)房屋很敏感，故應(yīng)認(rèn)真對待考慮：半跨雪荷載的增大及多跨門式剛架溝浴處雪荷載增大等；對高大女兒墻宜采取措施防止雪的堆積；風(fēng)荷載計(jì)算時(shí)，輕鋼結(jié)構(gòu)對于風(fēng)荷載系數(shù)有著不同的規(guī)定，按橫向、縱向、單坡、雙坡、雙坡多跨、鋸齒形屋面等不同情況分別進(jìn)行取值。

2、結(jié)構(gòu)布置

結(jié)構(gòu)布置應(yīng)包括：定位軸線布置、門式剛架布置、檁條布置、墻梁布置、支撐布置和山墻柱布置等。

門式剛架常用雙坡排水，在溫度區(qū)段長度允許情況下盡量采用這種辦法。這樣屋面板輔設(shè)簡易，屋面滲水、漏水現(xiàn)象可能性減少，但排水面積增大，可能會有積水，另外中柱高度比較高。當(dāng)屋面坡度較小時(shí)，應(yīng)校核結(jié)構(gòu)變形對坡度變化的影響。多雨和多雪地區(qū)宜取坡度大一些，斜面梁撓度不宜大于坡度的 1/3。

門式剛架定位軸線，縱向以通過柱子下端中心為定位軸線，工業(yè)建筑邊柱的定位軸線有時(shí)候也取柱外皮。柱子軸線：以柱子小頭的中心線引伸平行于柱外翼緣的直線為柱子軸線，斜面梁軸線以小截面中點(diǎn)引伸平行于上翼緣 平面的直線為斜梁軸線。

3、支撐體系

可在端部的第一個(gè)開間或第二個(gè)開間（并在第一開間相應(yīng)位置設(shè)置剛性系桿）設(shè)置柱間支撐，同時(shí)應(yīng)設(shè)置屋蓋橫向支撐，在橫向支撐之間應(yīng)設(shè)剛性系桿以組成幾何不變體系。

柱間支撐的間距一般取 36～45 m。有吊車梁時(shí)，柱間支撐應(yīng)分層設(shè)置，吊車梁以上的上部支撐應(yīng)設(shè)置在端開間，并在中間或三分點(diǎn)處同時(shí)設(shè)置上、下中柱間支撐。當(dāng)邊柱橋式吊車起重量大于或等于10 t，下柱支撐宜設(shè)兩片，吊車起重量較小時(shí)，下部柱間支撐可設(shè)置單片。在邊柱柱頂、屋脊以及多跨門式剛架中間柱柱頂應(yīng)沿房屋全長設(shè)置剛性系桿。多跨門式剛架的內(nèi)柱應(yīng)設(shè)置柱間支撐。支撐一般采用圓鋼或型鋼，當(dāng)房屋中設(shè)有橋式或梁式吊車時(shí)，支撐宜采取型鋼支撐。圓鋼支撐宜配置花籃螺絲或做成可張緊裝置。支撐與構(gòu)件間的夾角在30°～60°范圍。

當(dāng)房屋中不允許設(shè)置柱間支撐時(shí)，應(yīng)設(shè)置縱向框架式支撐。屋蓋支撐為保證屋蓋結(jié)構(gòu)空間工作提高整體剛度，承擔(dān)和傳遞水平力，避免壓桿偶向失穩(wěn)，以及保證安裝的穩(wěn)定等。

柱間支撐與剛架柱組成剛強(qiáng)的縱向構(gòu)架 ，保證房屋縱向剛度。柱間支撐承受房屋端部山墻的風(fēng)荷載、吊車縱向水平荷載及溫度應(yīng)力等，在地震區(qū) 尚應(yīng)承受房屋縱向地震力，并傳至基礎(chǔ)。柱間支撐為剛架柱剛架平面外提供可靠的支承，減少柱子在剛架平面外的計(jì)算長度 ( 指分層設(shè)支撐)。中柱必須設(shè)置支撐以保證整體剛度和傳遞風(fēng)荷載，中柱根據(jù)高度，可在中間設(shè)一道系桿，減少中柱的計(jì)算長度。

4、圍護(hù)結(jié)構(gòu)

門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)側(cè)墻墻梁的布置應(yīng)考慮設(shè)置門窗、挑檐遮雨蓬等構(gòu)件和圍護(hù)材料的要求。當(dāng)側(cè)墻采用壓型金屬板作圍護(hù)面時(shí)，墻梁宜布置在剛架柱的外側(cè)，其間距根據(jù)板型和規(guī)格確定，但不應(yīng)大于計(jì)算要求的值。墻梁型式一般采用卷邊“C”和“Z”形，或?yàn)檩p型薄壁H型鋼，宜采用熱浸鍍鋅。

墻梁可設(shè)計(jì)成簡支或連續(xù)構(gòu)件。當(dāng)墻梁需承受墻板重及自重時(shí)，應(yīng)考慮雙向彎曲。當(dāng)墻梁跨度小于等于6m時(shí)，應(yīng)在墻梁跨度中間位置設(shè)拉條。當(dāng)墻梁跨度大于6m時(shí)，應(yīng)在墻梁跨度三分點(diǎn)處各設(shè)一道拉條或撐桿。在最上層墻梁處宜設(shè)斜拉條將拉力傳至承重柱或墻架柱。

冷彎薄壁型鋼實(shí)腹式檁條常用的有卷邊Z形鋼檁條和卷邊槽鋼檁條，主要用于輕型屋面，檁條跨度一般不大于9m。卷邊Z形鋼檁條可以做成連續(xù)，在屋面荷載作用下?lián)隙容^小，受力較為合理，用鋼量省，構(gòu)造簡單，制作、安裝方便，且可疊合堆放。

5、除銹方法的選用和除銹等級的確定及涂料品種的選擇

除銹方法的選擇，鋼材表面處理是涂裝工程中重要的一環(huán)，其質(zhì)量好壞嚴(yán)重影響涂裝工程的質(zhì)量。歐美一些國家認(rèn)為除銹質(zhì)量要影響涂裝效果的60% 以上。鋼材表面除銹方法有：

手工工具除銹、手工機(jī)械除銹、噴射或拋射除銹、酸洗除銹和火焰除銹等。不同除銹方法，在使用同底漆時(shí)，其防護(hù)效果也不相同，差異很大。選擇除銹方法時(shí)，除要根據(jù)各種方法的特點(diǎn)和防護(hù)效果外，還要根據(jù)涂裝的對象、目的、鋼材表面的原始狀態(tài)、要求達(dá)到的除銹等級、現(xiàn)有的施工設(shè)備和條件、施工費(fèi)用等，進(jìn)行綜合比較，最后才能確定。

涂料選用正確與否，對涂層的防護(hù)效果影響很大。涂料選用得當(dāng)，其耐久性長，防護(hù)效果好。相反，則防護(hù)時(shí)間短，防護(hù)效果差。涂料品種的選擇取決于對涂料性能的了解程度和預(yù)測環(huán)境對鋼結(jié)構(gòu)及其涂層的腐蝕情況和工程造價(jià)。

綜上，當(dāng)前工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中廣泛應(yīng)用鋼結(jié)構(gòu)，鋼結(jié)構(gòu)以其較好的穩(wěn)定性和靈活性特點(diǎn)在工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)中進(jìn)行應(yīng)用，并取得了較好的成效。但基于鋼結(jié)構(gòu)自身的缺陷，在工業(yè)廠房鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，還要遵循具體的原則，加強(qiáng)防火和抗震性能的設(shè)計(jì)，以此來保證鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房的安全性，全面提高鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房的質(zhì)量，為我國工業(yè)的健康、持續(xù)發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)。