钢结构工业厂房设计

浅谈钢结构工业厂房设计

摘要：工业厂房的设计的好坏是由工艺、项目管理所决定的，而衡量一个设计院的水平则是通过对该设计院的综合管线的管理来

评定的，因为对于综合管线的管理将会直接影响到设计的顺利进行。各专业协调的能力最直接、最表面的体现就是综合管线的布置。各专业协调的好，综合管线的布置就合理，厂房就会整齐、干净，否则就显得零乱。本文介绍了钢结构厂房的优点，探讨了钢结构工业厂房设计要点。

关键词：钢结构工业厂房设计优点

中图分类号：tu391 文献标识码：a 文章编号：

近些年来，我国的建筑行业发展迅速，颇有日新月异的景象。伴随着科学技术的进步和居民的需求更加多层次化，钢结构在建筑施工和工业厂房中的应用越来越广泛，为我国经济的增长和人们生活水平的提高注入了新的活力。但是，钢结构的安装工程具有很强的专业性，有着严格的施工标准和施工规范，由于钢结构的安装施工工艺在每个具体的工程中，都具有各自的特殊性，且施工工艺在尚未得到进一步的完善，因此，在钢结构施工过程中，容易出现各种问题，对整个工程的质量产生深远影响。随着钢结构越来越广泛的被应用到各个领域，加强对钢结构安装工程的施工质量控制，有着十分重要的意义。

一、钢结构厂房的优点

钢结构工业厂房因其施工速度快、自重轻、抗震性能好、环保等

特点在建筑工程中已被广泛认可，与钢筋混凝土结构相比，有其独特的优点：

1、钢结构自重轻

钢结构的容重虽然较大，单与其它建筑材料相比，它的强度却高很多，因而当承受的荷载和条件相同时，钢结构要比其它结构轻，便于运输和安装，并可跨越更大的跨度。自重轻不仅可以减少运输和吊装费用，还可以降低基础造价，其综合经济优于钢筋混凝土结构体系。

2、钢结构布置灵活

钢结构能满足工业厂房建筑设计的大跨度要求，跨度最大可达

48m，在梁高相同的情况下，钢结构的开间可比混凝土结构的开间大50%，从而使柱网布置更加灵活。纵向温度区段长度允许300m，横向温度区段长度允许150m，符合工业厂房不设变形缝的要求。3、钢结构节约面积

钢结构与混凝土结构相比节约结构占用面积，增加使用面积，空间利用率高。网架结构形成的屋面下部空间较大，可布置各种管道，如通风、消防、空调冷水、采暖、给水、封闭母线、压缩空气等，充分利用建筑空间，节约投资。

4、钢结构抗震性能好

由于钢结构本身具有较好的塑性和韧性，故能够充分耗散地震能。不会因为偶然超载或局部超载而突然断裂破坏，钢结构对动力荷载的适应性较强，钢梁、钢柱组成柔性框架可抵抗8度以上地震，

因此钢结构在地基承载力低和地震设防烈度较高的地方应用广泛。

5、钢结构施工速度快

轻钢厂房全部钢构件都可以在专业化的金属结构制造厂制作加工，机械化生产程度高，保证精度，确保质量。制成的构件运到现场组装，现场通常只需进行紧固件和螺栓的安装，施工速度快，大大缩短建设周期，使厂房能尽快建成投产，获得良好的经济效益。

二、钢结构工业厂房设计要点

1、保温隔热与防火设计

钢材具有非常好的导热性能, 其导热系数达到50 w/ (m·℃) ,

对于钢结构建筑, 如果不进行保温隔热处理, 势必会造成大量能

源浪费和消耗, 同时还要满足工艺性要求和舒适性要求。

钢材受热在100e 以上时, 随着温度的升高, 钢材的抗拉强度降低, 塑性增大; 温度在250e 左右时, 钢材抗拉强度略有提高, 而

塑性却降低, 出现蓝脆现象; 当温度超过250e 时钢材出现徐变现象; 当温度达500e 时, 钢材强度降至很低, 以致钢结构塌落。因此, 当钢结构表面温度处于150e 以上时, 必须做隔热及防火设计, 做法一般有两种：在钢构件外包耐火砖, 混凝土或硬质防火板材；采用厚涂型防火涂料, 厚度按《钢结构防火涂料应用技术规程》计算。

2、屋盖支撑系统及屋面设计

屋盖支撑系统的布置应根据厂房跨度、高度、柱网布置、屋盖结构形式、吊车设置及吨位大小、振动设备情况等条件来决定。一般

情况下无论有檩或无檩体系的屋盖结构均应设置垂直支撑,在无檩体系中, 大型屋面板有三点和屋架焊接, 可起到上弦支撑作用,

但考虑到施工条件限制和安装需要, 无论有檩或无檩体系屋盖均

应在屋架上弦和天窗架上弦设置上弦横向支撑。对于屋架间距不小于12m 的厂房或厂房内设有特重级桥式吊车或厂房内有较大振动

设备的均应设置纵向水平支撑。

屋面设计的重点是防水。屋面防水设计涉及屋面坡度、天沟形式、单坡屋面长度等因素。

根据《屋面工程技术规范》的规定, 屋面坡度最小为5%。但在实际工程中, 一些外资钢构公司屋面坡度经常做到3%, 甚至2%。考虑到目前国内钢构厂家技术力量、节点的处理、材料性能方面参差不齐, 人们将屋面坡度控制在5%。在积雪较大的地区,坡度应适当增大。

单坡屋面长度, 主要取决于工程所在区域的最大温差以及降雨

所形成的最大水头的高度。根据收集的资料和工程设计经验,单坡屋面长度宜控制在70 m 以内, 若超过70 m, 需做专题研究、特殊处理。经过调研了解, 目前市场上常用的钢结构屋面做法有两种：双层彩色压型钢板内夹保温棉, 使用量很大, 但温差大、单坡长造成的彩钢板热胀冷缩问题很难解决；复合柔性钢屋面系统, 由屋面彩钢板内板、隔汽层、保温层、卷材防水层组成。由于最外层铺设柔性卷材, 整个屋面为一个密闭系统, 也不存在热胀冷缩的问题, 造价较国内钢构厂家稍高。

3、温度伸缩缝的设置

温度变化将引起钢结构厂房变形, 使结构产生温度应力, 其大

小与柱子刚度、吊车轨顶标高和温差有关。当厂房平面尺度很大时, 为避免产生过大的温度力, 应在厂房横向或纵向设置温度缝, 将

平面尺寸很大的厂房分成若干温度区段。温度区段的长度可根据钢结构设计规范执行。温度伸缩缝一般采用设置双柱方法处理, 也可采用设置单柱方法处理, 对纵向温度伸缩缝可在屋架支座处设置

滚动支座, 对横向温度伸缩缝可在框架梁与檩条连接处采用椭圆

孔滑动方式或槽钢夹板滑动方式。

4、防锈处理

钢结构表面未加保护而暴露在大气中就会锈蚀, 当钢结构厂房

空气中有侵蚀性介质或钢构件处在潮湿环境中时, 钢结构厂房锈

蚀就会更加明显和严重。钢结构的锈蚀不仅使构件截面厚度减薄, 而且还会在构件表层产生局部锈坑, 当结构构件受力时将引起应

力集中现象, 使结构过早破坏, 因此对钢结构厂房防锈蚀问题应

予以足够地重视, 并应根据厂房侵蚀介质情况和环境条件在总图

布置、车间内部工艺布置结构选型和材料选用等方面采取相应对策和措施, 以确保厂房结构安全使用。一般钢结构的防锈蚀通常采用防锈漆涂刷其表面, 涂层的层数和总厚度应根据构件使用环境和

涂层性质来决定。一般室内钢结构在自然大气介质作用下, 要求涂层厚度为100μm, 即底漆两道, 面漆两道。露天钢结构或在工业大气介质作用下的钢结构, 要求总厚度为150 μm~200 μm 或200μ