钢结构厂房设计的问题探讨_1

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1、钢结构厂房设计的问题探讨　　【摘要】目前，钢结构厂房在各大工矿企业中被广泛使用，本文首先简单介绍了各类钢结构厂房的特点，然后分别从钢结构厂房的支撑系统、伸缩缝、防腐蚀、抗震以及防火和防水等五个方面对在设计师应注意的问题进行分析探讨。【关键词】钢结构；厂房设计；问题　　　　1.前言　　近十年以来，我国钢铁产量逐年增加，XX年我国产钢量为9280万吨，同比增加12%。用于建筑市场上的钢材也在品种和质量上有了很大的提高。钢结构厂房的典型特点是：建设速度快、承载力强以及抗震性能较好，因此目前钢结构厂房正在迅速代替传统的混凝土结构厂房[1]。而且钢结

2、构可以根据厂房的不同用途分类设计，如较为大型的轧钢和冶炼车间，就会加大钢材使用量以保证厂房的稳定性；如果是作为仓库等，就会按照轻型厂房来设计，用复合板材作为墙面，厂房的耗钢量较少，自重较轻。虽然钢结构厂房具有很多优点，灵活性也较强，但是其缺点也不容忽视，下面我们来分类探讨一下。　　　　2.钢结构厂房设计时的问题探讨　　支撑系统的设计　　为了保证钢结构厂房整体结构的稳定性以及满足各类机械设备的使用求，应根据厂房结构跨度、振动和吊车等设备来布置科学合理的支撑系统，钢结构厂房的支撑系统一般分为两类：柱间支撑和屋盖支撑。　　柱间支撑系统应设置在厂房

3、的每一个温度区段内，而且要和屋盖水平支撑协调。厂房的纵向结构变形主要由下柱支撑的位置决定，而且对温度应力也有一定影响，所以下柱支撑一般设置在温度区段中部，这样厂房的纵向设备如吊车梁会随着温度的变化向两端伸缩。如果温度区段大于150m，要在温度区段内设置两道柱支撑，位置要在区段中间的1/3范围，间距要小于70m，以保证厂房的纵向刚度；如果小于150m，设置一道柱支撑就可以。　　屋盖支撑系统一般由横向、纵向、垂直三类支撑和系杆组成，厂房的结构、柱网布置、振动吊车等设备是屋盖支撑布置的决定性因素。屋盖结构分为有檩和无檩两种结构体系，但都需要设置垂

4、直支撑。由于受制于施工条件以及安装需要等，无论是有檩体系还是无檩体系的屋盖，都必须要在屋架和天窗上弦设置横向支撑[2]。　　伸缩缝的设计　　众所周知，钢铁热胀冷缩的性质十分明显，如果在设计钢结构时没有考虑好温度伸缩缝的设计，那可能会因为温度的变化导致厂房变形。钢结构产生温度应力的因素有很多，例如：吊车轨顶的标高、柱子的刚度以及温差等等。如果厂房的平面尺度较大，通常在厂房的纵向或者横向设置温度伸缩缝，将大面积厂房分成若干个温度区段。温度伸缩缝具体位置的设置可按照钢结构设计规范。对于横向伸缩缝，可在连接处采用槽钢夹板滑动或椭圆孔滑动方式；对于纵

5、向伸缩缝，通常在屋架处设置滚动支座。　　钢结构的防腐蚀设计　　如果钢结构的表面没有经过特殊处理，长期暴露在空气中就会被腐蚀。如果厂房所处的环境湿度较大或者存在有腐蚀性物质，那厂房的腐蚀程度和速度将会更加明显。腐蚀会大大降低钢结构的强度和缩短厂房的使用寿命，所以必须对这一问题给予高度重视。在考虑腐蚀问题时，要综合环境条件以及腐蚀物质的性质，既要确保车间内部布置的科学合理，也要保证厂房结构的安全可靠。通常情况下，我们采取涂刷防锈漆的方法来应对腐蚀问题，钢构件的使用条件决定着涂层的厚度以及层数。一般在室内工作的钢构件，涂层总厚度达到100mm就可

6、以，两道底漆和面漆；在室外工作的钢构件，涂层总厚度需要达到180mm，有些情况甚至超过200mm。在地面之下的钢柱柱脚，要用不低于C20强度等级的混凝土包裹，厚度要大于50mm；在有腐蚀性物质环境中工作的钢构件，受力焊缝厚度以及型钢的厚度要大于8mm。　　抗震设计　　钢结构厂房的抗震性能还是很好的，但是很多钢厂房由于设计的不合理，并没有发挥它应有的性能，导致结构破坏严重。在对钢厂房进行抗震设计时，应注意以下几个问题：1.厂房的总体结构及质量的布置要均匀，使支撑装置受力均匀、变形协调，因为导致厂房破坏的原因一般是由于支撑系统失稳造成的，而非强

7、度不够，所以应避免因为分布不均问题对抗震性能造成影响；2.钢结构厂房的低周疲劳作用在地震情况下还是比较明显的，在设计连接点时，要保证节点破坏在构件全截面屈服之后，当构件进入塑性工作状态时，才能充分发挥抗震性能；3.当厂房的围墙小于9度时，墙板适合采用钢筋混凝土以及压型钢板、石棉瓦等轻型复合板材，砖墙不适合采用；当厂房的围墙大于9度时，应一律使用轻型墙板[3]。　　防火和防水设计　　当温度大于100℃时，钢材的抗拉强度会随着温度的增高而降低，塑性则会增大；当温度达到250℃时，钢材会出现蓝脆现象，即：塑性降低而抗拉强度增高；当温度达到500℃

8、时，钢结构会因为钢材强度不足而垮落。所以，当钢结构表面温度大于200℃时，必须做防火设计，通常做法有两种：1.在钢构件上涂防火涂料；2.在钢构件外表包一层耐火砖。具体操作可参照《