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钢结构厂房设计的要点难点及应注意的问题

发布时间:2021/03/10 点击量:
钢结构厂房的特点是其施工时间相对较短,且具有抗震性能好、承载能力强的优点,因此钢结构在厂房构建中被广泛应用。但是钢结构同样也存在防火性差、容易受到外界环境影响而产生锈蚀等问题。所以在设计时需要充分考虑钢结构的优缺点,充分发挥钢结构的优势和价值。现阶段,钢结构厂房主要有重型钢结构厂房和轻型钢结构厂房两种,前者包括炼钢和轧钢等车间,需要在内部配置大吨位吊车,厂房往往要承受较大的作用力,所以对钢的需求量较大;后者一般采用门式钢架结构,具有施工快、自重轻且成本低廉的优点,在工业厂房构建中应用广泛。
 
钢结构厂房不管是在施工速度,还是在承载能力、抗震性能和整体刚度上都具有很大优势,但是钢结构厂房因为钢材料本身的特点,在防火性和抗腐蚀性上的能力较弱。因此在钢结构厂房的设计阶段,为保证钢结构厂房的安全稳定,应积极探索厂房设计中需要注意的问题,然后扬长避短,采取有效措施最大程度地发挥钢结构厂房的价值和优势。 鉴于此,本文将从钢结构厂房设计角度出发,探讨设计中的要点和难点问题,希翼对钢结构厂房构建规范化和保证钢结构厂房顺利施工起到一定的帮助。
 
钢结构厂房设计时应根据其特点注意的问题
 
1、屋面设计工作
 
在屋面设计时尤其要注意防水工作的开展,设计人员应充分考虑屋面的坡度、天沟类型以及单坡屋面的长度,然后根据施工工艺要求和实际施工情况适当调整屋面的坡度。由于施工当地的温差和降雨量会影响单坡屋面长度,所以在设计之前需要全面掌握当地的温度和降雨量情况,结合调查分析确定单坡屋面长度并做好相应的处理。
 
2、温度伸缩缝设计
 
在钢结构厂房内,如果温度变化太大则会产生一定温度应力,当温度应力过大时则会引起钢结构出现变形。为避免此类情况发生,一般对于大型钢结构厂房构建,需要在其内设置温度伸缩缝。温度伸缩缝的设置包括纵向伸缩缝和横向伸缩缝,在设置前首先要明确温度区段的长度,然后可以采用单柱或双柱的方式处理伸缩缝。一般来说,如果是纵向伸缩缝,则可以使用滚动支座进行设计,而如果是横向伸缩缝,则可以使用椭圆孔滑动方式或槽钢夹板滑动进行设置。
 
3、立面设计
 
为提升钢结构厂房的立体效果,在满足功能要求的同时也符合美观性要求,需要在厂房里面设计中综合考虑钢结构的规模、色彩、线条和变化等条件。在传统设计中,厂房外墙多是由砖砌成,然后使用涂料或者面砖进行外部处理,一般情况下会在厂房的外墙面位置设置采光窗,但是一方面该形式单一且沉闷,另一方面在外墙位置设置采光窗会破坏整体结构的美观性,而且采光通风效果并不好。目前在厂房构建中开始广泛使用彩色压型钢板,不但改变了原本结构单一和沉闷的缺点,而且还提高了厂房结构整体的美观性,使富于色彩的线条的变化。同时因为在钢结构厂房屋面设置采光板,可达到良好的采光通风效果。
 
4、支撑系统设置
 
为保证钢结构厂房的空间工作,提高厂房钢结构整体刚度,使钢结构可以有效承受水平和纵向作用力,避免杆件变形失稳,需要结合厂房结构的具体形式、车间吊车设置、振动设备和厂房的高度、长度等来设置支撑系统,钢结构厂房的支撑系统设置包括柱间支撑和屋盖支撑系统。钢结构厂房的每一温度去都应该设置可靠的柱间支撑系统,同时在设置时需要保证该系统和屋盖支撑布置协调一致。在设置时要注意下柱支撑位置决定了钢结构的稳定性同时影响温度应力大小,所以在设置下柱支撑时要尽量选择在温度区的中部,使吊车梁等构件可以随着温度变化而自由向两端伸缩。当温度区段的长度大于 150m 时,需要在温度区设置两道下段柱支撑,其位置应尽可能布置在温度区段中间 1/3 的范围内,为了避免过大的温度应力,两道支撑的中心距离不宜大于 72m。上段柱支撑除在设有下段柱支撑的柱间布置外,为了满足结构的安装要求,提高钢结构厂房上部纵向刚度,传递山墙的风力及纵向地震作用,还应在温度区段的两端柱间布置上段柱支撑。
 
5、防锈处理
 
一般来说,大多数厂房的选址本身就是在侵蚀性比较强的潮湿环境中,所以对于钢结构厂房来说,如果不进行钢材的防锈处理直接将其安置在空气中,则会造成钢结构的腐蚀。钢结构厂房一旦受到锈蚀,钢结构构建的截面厚度将减小,引起钢结构应力条件变化,从而可能会严重影响钢结构的使用寿命,造成钢材材料的浪费。鉴于此,必须重视钢结构厂房构件的防锈蚀问题,首先应该全面掌握钢结构厂房的相关信息,包括选址、厂房布局、材料选择和车间工艺结构等。其次,为保证厂房结构安全,一般会在钢结构表面涂上防锈漆,同时要确定涂层的数量和厚度。此外,对于露天的钢结构构件,需要确保其厚度,采取措施使其处于良好环境中,避免遭到外界的腐蚀影响。
 
6、隔热与防火设计
 
钢材受热达到 100℃以上时,由于温度的不断上升,钢材的强度将会下降。当温度达到 250℃时,钢材的强度有所提高,但是其塑性将下降。当温度超过 250℃之后,钢材会出现徐变现象。当温度达到 500℃时,钢材的强度降到最低,钢结构可能会出现塌落问题。因此,一般来说,当钢材的温度在 150℃以上后,为保证钢材的导热性能,必须采取保温隔热和防火措施。主要可以从以下三个方面开展设计工作:首先可以通过浇筑混凝土的方式或安装耐火性强的砖来保证钢结构构建的保温隔热性。其次,为将钢结构中的热量有效释放出,可以在钢结构周围安装硬质板材。此外,也可以根据实际天气情况选择厚涂型的防火材料涂在钢结构表面,从而可以为钢结构保温隔热性能的提高提供良好环境。
 
结语
 
综上所述,不同于民用建筑,工业厂房因其自身的功能特点,需要大家对钢结构厂房做出合理设计,便于钢结构厂房内部进行合理的设备布置,满足工厂的生产需要,同时也设计出经济、科学、低碳环保的钢结构厂房,促进钢结构厂房的应用及发展。
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