钢结构设计在工业厂房结构设计中的应用探讨 杨炎

发表时间:2020/8/24   来源:《基层建设》2020年第9期   作者:杨炎
[导读] 摘要:工业厂房是所有工业企业生产各种材料、加工各种产品的建筑。
        国粮武汉科学研究设计院有限公司  湖北省武汉市  430079
        摘要:工业厂房是所有工业企业生产各种材料、加工各种产品的建筑。工业厂房的结构设计和材料选择,对它的功能来说都是非常重要的。同时,结构的稳定性和能否进行相对应的管理也同样重要。本文就工业厂房设计过程中采用钢结构设计的优势进行分析和阐述,提出关键点。鉴于此,文章结合笔者多年工作经验,对钢结构设计在工业厂房结构设计中的应用探讨提出了一些建议,仅供参考。
        关键词:钢结构设计;工业厂房;结构设计;应用探讨
        引言
        厂房的结构设计它是工业与管理的重要的组成部分,它既给人提供休息空间,又节省了建厂的费用。在此阶段,在中国的钢结构设计中,厂房设计存在严重的结构问题,严重影响其设备设计。在此基础上,将分析厂房结构设计中适用于钢铁结构的优点,提出相关设计要点。提高厂房结构的质量。
        1钢结构厂房的结构特点
        钢结构厂房主要是指利用钢材制作梁柱等承重构件、屋架以及屋盖的厂房建筑。随着我国基建水平提高,对材料的使用量和性能都有了提升。建筑钢制材料经过不断的改进,在质量和产量方面得到不断增加,随着应用范围的扩大,钢结构在建筑中的构架应用表现出的优势也将越来越明显,在接下来的应用范围势必会再次拓展。但是与传统的混凝土材料相比,钢结构虽然具有质量轻、屋架跨度大、房屋轻度高,施工周期短、投资成本抵、防火性、防腐蚀性好以及便于拆卸和可回收利用等优点,可以快速投入使用,尤其是在厂房建设中的应用优势更是体现的无可比拟,比如今年的火神山、雷神山医院震惊中外的建设速度。但是目前应用的范围还是比较窄,案例应用的领域相对较少,较混凝土应用的设计理论还不是很充分,特别是在一些承载较重,空间较大,单元复杂的厂房建设中,需要继续探索。为了保证安全,提高使用寿命,进行加固处理,采取必要的措施是非常必要的,尤其是对一些钢结构厂房的承重构件,要进一步采取科学有效的加固优化,不仅要优化加固设计方案还要对案例施工过程的现场加强质量控制,最大限度地确保钢结构厂房加固后在应用中的结构稳定性和使用安全性。
        2工业厂房钢结构设计存在的问题
        2.1防腐设计不符合相关标准
        就目前来看,我国很多大空间工业厂房的钢结构因为防腐意识缺乏,后期维护不当,钢结构腐蚀严重,厂房安全性存在一定隐患。常规钢结构防腐蚀设计可采用下列方案之一或其中几种的组合:防腐蚀涂料;各种工艺形成的锌、铝等金属保护层;阴极保护措施;耐候钢。综合考虑环境中介质的腐蚀性、环境条件、施工和维修条件等因素,钢结构厂房防腐蚀设计方案一般为涂刷防腐蚀涂料。
        2.2防火设计不满足要求
        钢材料在高温的作用下会降低钢结构的抗拉强度,最终使钢结构厂房出现变形的情况,如果温度高于500℃,就会大大提升钢结构厂房坍塌的可能性,另外,因为有的工业厂房中需要保持较高的温度,这种情况就会提高钢结构发生坍塌的问题。我国目前很多厂房对于耐火时间和防火维护方面考虑不足,导致防火问题存在隐患。
        3钢结构设计在工业厂房结构设计中的应用
        3.1结构的平面布置与选型
        与平整、对称、较小的平面布局相比,钢的构造设计比较适合,有更多的轴与远距离中心与中心扭曲的倾向。要根据风、地震等承重水平位置的外力来控制结构,主要考虑建筑物的阻力结构的设计。一般钢筋结构的设计,往往把墙壁设计成侧面力量的主要结构。如果水平位移控制达不到最低标准,会将各地的厨房墙壁和浴室进行部分变成抵抗侧力架构。
        3.2选择结构体系
        6层以下的建筑物可以使用框架,支持系统或框架系统,6层以上可以使用框架,剪力墙混凝土(核心管)系统或框架支持系统。同时,高楼大厦大多采用双重系统。框架柱子主要分为钢管混凝土柱、钢骨混凝土柱、H型钢柱。小型高层建筑的情况是,使用复合柱子可以比H-主梁节约很多钢铁。目前为止,抗震性能的研究还不完善,未被选定为抗震标准,在实际使用过程中要认真研究建筑物。对应选择能力的特征。核心管有利于小钢管的加固,所以安装起来很容易。


        4工业厂房钢结构设计要点
        4.1防火设计
        在钢结构中,钢结构的防火性能可以说是非常的好,在150℃的温度之下还能够保持着自身的稳定性,但是在实际的工业生产行为当中,温度是远远高于150℃的,因此,在设计的时候,前提是需要考虑对钢材的加工方面的选择。当温度达到250℃的时候,钢材的特性将会发生天翻地覆的变化,容易呈现出脆性。因此,相关的设计人员,必须要对钢材的处理和组合进行详细的说明,提高工业厂房在日后使用过程中的稳定性。
        4.2防腐设计
        钢材的优点非常明显,那便是质量轻,结构稳定,还可以二次回收利用,安装工序不繁琐。但是,这个同时,也是需要有一定的防腐设计的。钢材本身的一些优势,在后期的长期风水雨淋的过程当中,非常容易出现被腐蚀的情况。为了提高工业厂房的使用寿命,同时提高钢结构本身的稳定性,还需要对工业厂房的钢结构做一些额外的防腐设计。通过这样的防腐设计来让我们厂房的使用时间更长。那么,在设计的过程中,常用的增加防腐性能的工艺是什么呢?在很多时候,我们常常采用钢材本身的性能来进行防腐性能的设计。工业厂房的钢材防腐除了在钢结构表面涂刷防腐涂料外,还可以采用镀锌的方式来进行防腐。镀锌的方法是:将钢材和相关的构件放入600℃左右的锌水里,让钢材和相关构件的表面上,能够通过这种方式形成一种复合的保护层。通过镀锌的方法,将钢材的表面保护起来,不仅可以防腐,还可以避免钢材本身容易被锈水的侵蚀的问题得到解决。在镀锌过后,再在相关钢材的表面涂上一层环氧树脂和铝涂层的膜,形成复合的保护层,可以在更大的程度上保护钢材不受到腐蚀。
        4.3荷载设计
        设计之初载荷计算不准确,或是因为经济因素或是人为因素,导致实际建成后钢结构厂房的承载载荷不能达到理论设计的要求,出现不同程度的变形,造成安全隐患。钢筋结构的设计根据情况不同,根据钢筋结构的承重情况,相关负责人应该慎重设计负重,并在设计过程中保证负重的准确性,从而提高钢筋结构的可靠性和安全性。同时,除钢铁构造物负载设计相关负责人外,还考虑到天气及其他相关因素,在设计时应满足负载相关要求。
        4.4柱的设计
        确定厂房柱网的布局,以确定以下内容:跨度6m,总共有十跨,水平双跨度,18m跨距长度,工艺、结构以及经济三个方面尤为重要,布置柱网时需要综合考虑。
        4.5辅助结构设计
        除了在主体结构的设计上,需要注意以上的那些要点之外,还需要在辅助结构的设计上注意一些方面的点。这些辅助设计的点都是非常重要的。主要有以下几个方面需要注意:(1)钢结构结构设计的做法工艺设计;(2)钢结构横截面和荷载能力截面的设计计算;(3)对钢结构钢材本身材料的源头选择。这里的每个因素都是非常重要的。设计工作本身就是一件非常严肃的事情,而钢结构的设计应用,正在创新与实践的过程当中不断完善的。
        结束语
        近年来,在我国科学技术不断提升,许多环保型材料应运而生,在钢结构工业厂房设计过程中需要遵循“与时俱进”原则,在工业厂房建设过程中可以融入更多的环保型材料,充分的发挥其自身具有的可靠性、安全性等特征,从而使厂房可以在工业生产建设过程中作出更大的贡献。
        参考文献
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