摘要：本文通過(guò)結(jié)合工程實(shí)踐，談?wù)劰P者在設(shè)計(jì)工作中的幾點(diǎn)體會(huì)，并提出一些設(shè)計(jì)建議。

關(guān)鍵詞：細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)；保溫；防水；防腐；防火

引言

近年來(lái)，輕鋼結(jié)構(gòu)得到了飛速的發(fā)展。輕鋼結(jié)構(gòu)一般采用門(mén)式剛架或屋架為主要承重結(jié)構(gòu)。此類(lèi)結(jié)構(gòu)憑借其施工周期短、造價(jià)相對(duì)較低、立面美觀等優(yōu)越性，深受業(yè)主的歡迎。盡管鋼結(jié)構(gòu)廠房有著諸多優(yōu)點(diǎn)，但是其也有防火性能差，易腐蝕，易漏水等缺點(diǎn)。設(shè)計(jì)時(shí)如果能夠注意以下幾個(gè)方面，就能揚(yáng)長(zhǎng)避短使鋼結(jié)構(gòu)廠房的優(yōu)點(diǎn)發(fā)揮出來(lái)。

1 設(shè)計(jì)的前期準(zhǔn)備

對(duì)業(yè)主提供的荷載及建筑物的使用功能等設(shè)計(jì)條件要了解其真正的含義，地質(zhì)條件等資料要齊備，因?yàn)榈刭|(zhì)條件是一個(gè)工程設(shè)計(jì)的最基本要素。要了解工程當(dāng)?shù)氐淖匀粭l件，建筑設(shè)計(jì)要根據(jù)工程的使用功能要求合理選型、合理進(jìn)行建筑布局。同時(shí)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要緊密配合建筑設(shè)計(jì)及其他專(zhuān)業(yè)所提要求進(jìn)行前期準(zhǔn)備。

2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

目前國(guó)內(nèi)常用的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件有PKPM、3D3S，ANSYS、SAP、MST等等，各種軟件都有各自的特點(diǎn)，可根據(jù)工程的實(shí)際情況合理選擇設(shè)計(jì)軟件。大型工程應(yīng)選擇兩種以上軟件進(jìn)行結(jié)構(gòu)對(duì)比驗(yàn)算，確保計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確。至于各種軟件的計(jì)算程序，本問(wèn)不再贅述，以下僅對(duì)一些設(shè)計(jì)時(shí)常遇到的節(jié)點(diǎn)問(wèn)題或現(xiàn)場(chǎng)安裝構(gòu)件時(shí)容易遇到的一些設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)問(wèn)題加以論述。

(1)對(duì)于廠房設(shè)時(shí)，如果有天溝，則系桿不能設(shè)計(jì)到緊貼柱頂?shù)牟课唬駝t將可能導(dǎo)致無(wú)法安裝落水管；或者對(duì)于保溫天溝來(lái)說(shuō)，如果系桿離柱頂距離太近，將導(dǎo)致天溝的保溫層無(wú)法鋪設(shè)。另外落水管、系桿、柱間支撐的相互位置關(guān)系一定要考慮好，否則落水管極容易與系桿、柱間支撐相碰。

(2)水平支撐上花籃螺栓的位置要盡量合理，不要過(guò)于偏離鋼梁，應(yīng)該考慮安裝條件的制約因素。避免施工人員在安裝時(shí)探出身體安裝螺栓，或爬上屋面檁條安裝螺栓，造成安全隱患。

(3)高強(qiáng)螺栓的位置及高強(qiáng)螺栓周?chē)鷺?gòu)件的位置要合理，要考慮扭斷器及扭矩扳手的施工空間。

(4)抗風(fēng)柱與鋼梁的連接盡量采用彈簧板連接，因?yàn)橹虚g跨的鋼梁安裝后下?lián)峡赡鼙容^大，山墻面的鋼梁若用螺栓與抗風(fēng)柱連接，會(huì)造成屋面不平，留下屋面積水的隱患。

(5)梁柱上系桿連接板的孔應(yīng)適當(dāng)外伸，超過(guò)梁柱翼緣范圍。否則可能造成系桿上的連接板過(guò)長(zhǎng)。且需要伸入梁柱連接，若空間較小的情況下，則系桿可能連接不上。此種情況同樣適用于次梁與主梁連接。

(6)門(mén)口上層條型窗與門(mén)梁不能相距太近，應(yīng)預(yù)留出雨蓬位置。

(7)若采用內(nèi)天溝形式，應(yīng)在天溝下做保溫層，北方地區(qū)尤其應(yīng)該如此。否則極易產(chǎn)生“冷橋”，在天溝底部產(chǎn)生結(jié)露及滴水現(xiàn)象。

(8)若墻面有內(nèi)層墻面板，柱間支撐連接板與柱子翼緣又采用對(duì)接焊接時(shí)，則墻面檁托應(yīng)適當(dāng)做大，至少留出墻面內(nèi)板板肋高度，保證墻面板能夠有安裝空間。

3 保溫隔熱

鋼材具有非常好的導(dǎo)熱性能，其導(dǎo)熱系數(shù)達(dá)到50W／(m°C)，對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)建筑，如果保溫做法處理的不當(dāng)，勢(shì)必會(huì)造成大量能源浪費(fèi)。經(jīng)過(guò)市場(chǎng)調(diào)研，目前常用的鋼結(jié)構(gòu)屋面保溫做法有兩種：

1)雙層彩色壓型鋼板內(nèi)夾保溫棉，這種做法較為常用，造價(jià)相對(duì)低廉。但是對(duì)于屋面單坡較長(zhǎng)，地區(qū)溫差較大的廠房，彩鋼板經(jīng)熱脹冷縮會(huì)產(chǎn)生過(guò)大的變形，因此極易造成屋面板自攻螺釘松動(dòng)，孔洞增大，脫膠、板變形、局部積水、搭縫處水倒流等一系列的問(wèn)題，很難解決。

2)復(fù)合柔性鋼屋面系統(tǒng)，此種做法從里至外分別由屋面彩鋼板內(nèi)板、隔汽層、保溫層及卷材防水層組成。由于最外層鋪設(shè)柔性卷材，整個(gè)屋面形成一個(gè)密閉系統(tǒng)，因此緩解了溫差對(duì)鋼板的影響。但因此種做法造價(jià)較高，因此還未被廣泛采用。

4 防火設(shè)計(jì)

鋼材雖是非燃燒性材料，但是其耐火性很差。當(dāng)鋼材表面受熱在100°C以上時(shí)，隨著溫度的升高，鋼材的抗拉強(qiáng)度開(kāi)始降低，塑性增大；當(dāng)溫度在250°C左右時(shí)，鋼材抗拉強(qiáng)度局部性提高，而塑性有所降低，材料有轉(zhuǎn)脆傾向，因此出現(xiàn)蘭脆現(xiàn)象；當(dāng)溫度在250°C～320°C時(shí)鋼材出現(xiàn)徐變現(xiàn)象；當(dāng)溫度達(dá)500°C時(shí)，鋼材強(qiáng)度降至很低，以至結(jié)構(gòu)塌落。因此，當(dāng)鋼溫度處于150°C以上時(shí)，鋼結(jié)構(gòu)表面必須做隔熱及防火設(shè)計(jì)，做法—般有兩種：

1)在鋼構(gòu)件外包耐火磚，混凝土或硬質(zhì)防火板材。

2)鋼構(gòu)件表面涂刷防火涂料，所選防火涂料的性能、涂層厚度、質(zhì)量要求應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《鋼結(jié)構(gòu)防火涂料》GB14907-2002和現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《鋼結(jié)構(gòu)防火涂料應(yīng)用技術(shù)》CECS24：90的規(guī)定。

5 防水處理

在設(shè)計(jì)、安裝過(guò)程中，除了建筑節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)合理，安裝方法正確之外，還應(yīng)當(dāng)注意結(jié)構(gòu)處理對(duì)屋面防水帶來(lái)的影響。在很多情況下，為了追求經(jīng)濟(jì)目標(biāo)，多數(shù)設(shè)計(jì)者把梁用高強(qiáng)鋼來(lái)制作，此作法雖減小了梁的斷面尺寸，卻減弱了梁的剛度。所以若只顧著考慮梁強(qiáng)度的充分發(fā)揮而忽略撓度控制，也極易造成漏水。

對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)屋面的防水，以下為筆者的一點(diǎn)建議：

1)在條件允許的情況下，適當(dāng)增大屋面坡度，增大坡度是防止屋面漏水最有效的辦法。

2)當(dāng)屋面梁的截面大小由撓度控制時(shí)，盡量采用普通鋼(Q235B)。當(dāng)采用高強(qiáng)鋼時(shí)，可對(duì)屋面梁進(jìn)行預(yù)起拱，以減少鋼材耗量。同時(shí)應(yīng)注意因起拱而產(chǎn)生的對(duì)其它結(jié)構(gòu)的影響：如輕鋼屋蓋中對(duì)混凝土柱頂?shù)乃酵屏?，因此要?duì)支座進(jìn)行合理處理，或釋放水平力、或做成彈性支座。

3)對(duì)山墻榀剛架或中間有隔墻柱的結(jié)構(gòu)，抗風(fēng)柱、隔墻柱與屋面梁宜通過(guò)彈簧鋼板相連。當(dāng)彈簧連接板與屋面梁下翼緣相連接時(shí)，應(yīng)注意抗風(fēng)柱柱頂作用力對(duì)屋面梁的扭轉(zhuǎn)，可考慮在該處增設(shè)系桿或設(shè)屋面隅撐。

4)根據(jù)工程的實(shí)際情況，采用合理的建筑節(jié)點(diǎn)，并且應(yīng)盡量減少屋面的開(kāi)洞。

6 防腐處理

鋼結(jié)構(gòu)表面如果未加保護(hù)而暴露在大氣中就會(huì)銹蝕，因此對(duì)鋼結(jié)構(gòu)廠房的防腐問(wèn)題應(yīng)予足夠地重視。一般鋼構(gòu)件的防腐通常采用涂刷防銹漆的方法，涂層的層數(shù)和總厚度應(yīng)根據(jù)構(gòu)件使用環(huán)境和涂層性質(zhì)來(lái)決定。一般室內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)在自然大氣介質(zhì)作用下，要求涂層厚度為100μm，即底漆兩道，面漆兩道。露天鋼結(jié)構(gòu)或在工業(yè)大氣介質(zhì)作用下的鋼結(jié)構(gòu)，要求總厚度為150μm～200μm或200μm以上。鋼柱柱腳在地面以下部分應(yīng)采用強(qiáng)度等級(jí)不低于C20的混凝土包裹，其保護(hù)層厚度不應(yīng)小于50mm。對(duì)于有侵蝕介質(zhì)廠房的受力構(gòu)件。其型鋼厚度不得小于8mm，受力焊縫厚度不宜小于8mm。

結(jié)束語(yǔ)

以上是筆者在輕鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的幾點(diǎn)體會(huì)?？傊?，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)本著理論聯(lián)系實(shí)際的原則，具體情況具體分析。使結(jié)構(gòu)既安全可靠，又經(jīng)濟(jì)適用。

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