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1、对钢结构厂房的设计施工问题探讨 摘要:随着我国钢材产量的增加,钢结构工业厂房因钢结构强度高,塑性韧性好、质量轻和施工速度快等优点得到了广泛的发展。本文论述了钢结构工业厂房设计及施工中应注意的问题,为更多更好的建设钢结构厂房提供一定的参考。 关键词:钢结构工业厂房防火措施工艺要求 1引言 钢结构由于具有强度高、自重轻、施工速度快等特点,故一直是人们喜爱采用的一种结构。近百年来得到了快速的发展,尤其是在上世纪下半叶,随着世界钢产量大幅度增加,钢结构也相应更加扩展了应用领域,特别是在大跨度、高耸、超高层、重型、动力荷
2、载结构范围内钢结构大量被使用。伴随国家经济的快速发展,轻钢结构建筑也在中国建筑领域迅猛发展。钢结构建筑是继钢筋混凝土建筑之后的最具革命性建筑的新发展和新应用。轻钢结构建筑的特点突出:整体刚度和抗震性能好、施工速度快、结构占有空间面积小、承载力高,在工业厂房中钢结构已逐渐代替了较多的钢筋混凝土结构,以其大跨度、大空间的表现在建筑规模上相当出色。 2钢结构工业厂房的优点 前文所叙述的是钢结构作为一种结构形式在设计及施工中的优势,下面着重探讨一下钢结构工业厂房所具有的优点。 钢结构工业厂房的主要优点在于:首先,在施工速
3、度方面:钢结构构件可以工厂化批量生产,施工简单,安装快捷,大大缩短施工周期;其次,钢结构工业厂房在自重方面:可减轻建筑物结构质量约30%,特别在地基承载力低和地震设防烈度较高的地方,其综合经济优于钢筋混凝土结构体系;最后,从环保方面考虑:钢结构体系属于环保型绿色建筑体系,钢材本身是一种高强度高效能的材料,具有很高的再循环价值,并且不需要制模施工。 3钢结构厂房设计中需要注意的几个方面 3．1保温隔热与防火设计 钢材对温度相当敏感,但温度升高与降低都使钢材性能发生变化。钢材具有非常好的导热性能,其导热系数达到50W
4、/(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。相比之下,低温性能更重要。下图为钢材的机械性能与温度间的关系曲线。 因此,当钢结构表面温度处于150℃以上时,必须做隔热及防火设计,做法一般有两种: 高温屈服强度与室温屈服强度之比 高温弹性模量与室温弹性模量之比 (1)在钢构件外包耐火砖,混凝土或硬质防火板材。 (2)采用厚涂型防火涂料,厚度按《钢结构防火涂料应用技术》。 3．2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
5、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应力,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(又称结构单元)。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。 3．3立面设计 轻钢结构的建筑表现主要有以下4个方面的特征,即规模、线条、色彩和变化。彩色压型钢板使得轻钢结构建
6、筑表现得丰富多彩,给人一种明显区别于传统钢筋混凝土建筑的耳目一新的感觉。在钢结构工业厂房的设计中,厂房的体型受工艺的约束,同时体型变化过于丰富会形成复杂的节点处理,从而提高工程造价。因此在设计中常用手法是采用跳跃性色彩和冷色调,重点突出主要出口、外天沟、收边泛水等,既丰富了立面又体现了现代化工业厂房的恢宏气势。 3．4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
7、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
8、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70m以内,若超过70m,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:1)双层彩色压型钢板内夹保温棉,使用量很大,但
