工業廠房結構設計中鋼結構設計的應用研究

【摘要】近年來關于鋼結構工業廠房設計的一些新技術和新工藝不斷涌現出來，再加之一些新材料的研制成功，這更在一定程度上推動了鋼結構在工業廠房結構中的應用。而且鋼結構自身具有其他材料無法比擬的優勢，在當前工業廠房設計中，鋼結構設計具有較好的穩定性和靈活性，有效的促進了工業廠房建設的順利進行，并有效的保障了工業廠房的建設質量。基于此，本文對工業廠房鋼結構設計的應用進行分析，以期提高工業廠房結構質量。

【關鍵詞】工業廠房；結構設計；鋼結構設計

在當前工業廠房結構設計中，鋼結構應用十分廣泛，鋼結構具有輕質、高強、較好抗震性能、施工方便、美觀及節能等特點，在建筑領域受到越來越多的青睞。在當前工業廠房結構設計中，鋼結構已替代了鋼筋混凝土結構，得以廣泛應用。下面根據個人經驗，重點以輕鋼廠房為例進行要點分析。

1、荷載條件

活荷載的取值是按荷載規范規定的，即計算門式剛架時，受荷水平投影面積超過60m2時，可取0.3kN/m2。荷載規范規定施工荷載或檢修荷應按出現在最不利位置進行驗算，對屋面板和檁條集中荷載按 1.0kN，施工荷載有可能超過時，按實際情況采用；雪荷載對輕型鋼結構房屋很敏感，故應認真對待考慮：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；風荷載計算時，輕鋼結構對于風荷載系數有著不同的規定，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行取值。

2、結構布置

結構布置應包括：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，在溫度區段長度允許情況下盡量采用這種辦法。這樣屋面板輔設簡易，屋面滲水、漏水現象可能性減少，但排水面積增大，可能會有積水，另外中柱高度比較高。當屋面坡度較小時，應校核結構變形對坡度變化的影響。多雨和多雪地區宜取坡度大一些，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，工業建筑邊柱的定位軸線有時候也取柱外皮。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

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

柱間支撐的間距一般取 36～45m。有吊車梁時，柱間支撐應分層設置，吊車梁以上的上部支撐應設置在端開間，并在中間或三分點處同時設置上、下中柱間支撐。當邊柱橋式吊車起重量大于或等于10t，下柱支撐宜設兩片，吊車起重量較小時，下部柱間支撐可設置單片。在邊柱柱頂、屋脊以及多跨門式剛架中間柱柱頂應沿房屋全長設置剛性系桿。多跨門式剛架的內柱應設置柱間支撐。支撐一般采用圓鋼或型鋼，當房屋中設有橋式或梁式吊車時，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。支撐與構件間的夾角在30°～60°范圍。

當房屋中不允許設置柱間支撐時，應設置縱向框架式支撐。屋蓋支撐為保證屋蓋結構空間工作提高整體剛度，承擔和傳遞水平力，避免壓桿偶向失穩，以及保證安裝的穩定等。

柱間支撐與剛架柱組成剛強的縱向構架 ，保證房屋縱向剛度。柱間支撐承受房屋端部山墻的風荷載、吊車縱向水平荷載及溫度應力等，在地震區 尚應承受房屋縱向地震力，并傳至基礎。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算長度 （ 指分層設支撐 ）。中柱必須設置支撐以保證整體剛度和傳遞風荷載，中柱根據高度，可在中間設一道系桿，減少中柱的計算長度。

4、圍護結構

門式剛架輕型房屋鋼結構側墻墻梁的布置應考慮設置門窗、挑檐遮雨蓬等構件和圍護材料的要求。當側墻采用壓型金屬板作圍護面時，墻梁宜布置在剛架柱的外側，其間距根據板型和規格確定，但不應大于計算要求的值。墻梁型式一般采用卷邊“C”和“Z”形，或為輕型薄壁H型鋼，宜采用熱浸鍍鋅。

墻梁可設計成簡支或連續構件。當墻梁需承受墻板重及自重時，應考慮雙向彎曲。當墻梁跨度小于等于6m時，應在墻梁跨度中間位置設拉條。當墻梁跨度大于6m時，應在墻梁跨度三分點處各設一道拉條或撐桿。在最上層墻梁處宜設斜拉條將拉力傳至承重柱或墻架柱。

冷彎薄壁型鋼實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，在屋面荷載作用下撓度較小，受力較為合理，用鋼量省，構造簡單，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，其質量好壞嚴重影響涂裝工程的質量。歐美一些國家認為除銹質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，其防護效果也不相同，差異很大。選擇除銹方法時，除要根據各種方法的特點和防護效果外，還要根據涂裝的對象、目的、鋼材表面的原始狀態、要求達到的除銹等級、現有的施工設備和條件、施工費用等，進行綜合比較，最后才能確定。

涂料選用正確與否，對涂層的防護效果影響很大。涂料選用得當，其耐久性長，防護效果好。相反，則防護時間短，防護效果差。涂料品種的選擇取決于對涂料性能的了解程度和預測環境對鋼結構及其涂層的腐蝕情況和工程造價。

綜上，當前工業廠房結構設計中廣泛應用鋼結構，鋼結構以其較好的穩定性和靈活性特點在工業廠房結構中進行應用，并取得了較好的成效。但基于鋼結構自身的缺陷，在工業廠房鋼結構設計過程中，還要遵循具體的原則，加強防火和抗震性能的設計，以此來保證鋼結構工業廠房的安全性，全面提高鋼結構工業廠房的質量，為我國工業的健康、持續發展奠定良好的基礎。

參考文獻：

[1]吳楚卿.鋼結構設計在工業廠房結構設計中的應用探討[J].中國新技術新產品，2018（8）.

[2]楊翠萍.試析工業廠房結構設計中鋼結構設計[J].環球市場，2018（7）.

作者簡介：

張健，出生年月（1981.4-）性別：男，學歷：大學本科，職稱：工程師，研究方向：建筑結構設計。