劉小龍（機(jī)械工業(yè)第四設(shè)計(jì)研究院，河南洛陽(yáng)市 471039）

鑄造車間結(jié)構(gòu)選型

劉小龍（機(jī)械工業(yè)第四設(shè)計(jì)研究院，河南洛陽(yáng)市 471039）

在新建鑄造項(xiàng)目中，廠房結(jié)構(gòu)形式如何選擇，一直困擾著許多用戶。本文結(jié)合實(shí)際情況，詳細(xì)介紹了鑄造車間結(jié)構(gòu)的幾種形式，分析了各自的利弊，旨在對(duì)今后遇到該類問(wèn)題如何解決，提供一定的幫助。

鑄造車間；廠房結(jié)構(gòu)；耐腐蝕性；保溫性;使用壽命

1 概述

鑄造生產(chǎn)中將產(chǎn)生大量的粉塵和熱量，如果車間通風(fēng)除塵系統(tǒng)不夠完善，將導(dǎo)致車間溫度過(guò)高，工人勞動(dòng)條件惡劣；同時(shí)，時(shí)間一長(zhǎng)，會(huì)造成車間屋面積灰。因此，對(duì)鑄造車間結(jié)構(gòu)形式提出了特殊的要求。另外，由于鑄造熔煉的特殊性，鑄造車間按照《全國(guó)民用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)措施結(jié)構(gòu)》規(guī)定，鑄造車間宜定為中等侵蝕性，需要屋面具有一定的強(qiáng)度和耐腐蝕性。為此，對(duì)于新建鑄造項(xiàng)目，鑄造車間選用何種結(jié)構(gòu)形式，一直是困擾用戶和設(shè)計(jì)單位的一個(gè)難題。下面筆者根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，介紹鑄造車間幾種結(jié)構(gòu)形式的優(yōu)缺點(diǎn)，供選型時(shí)參考。

2 各種結(jié)構(gòu)形式優(yōu)缺點(diǎn)比較

目前，鑄造車間的結(jié)構(gòu)形式主要有：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、鋼和鋼筋混凝土組合結(jié)構(gòu)、全鋼結(jié)構(gòu)。下面分別從耐腐蝕性、造價(jià)、工期、美觀度、保溫效果等方面分析比較。

2.1 耐腐蝕性

通常鋼筋混凝土柱子、屋架要比鋼結(jié)構(gòu)柱子、屋架耐腐蝕性強(qiáng)，但不管采用何種形式，其耐久性都較高，不會(huì)影響廠房壽命。影響廠房壽命的多是屋面板，按照鑄造車間的特點(diǎn)，屋面板一般宜選用輕質(zhì)、高強(qiáng)、耐久、保溫、隔熱、隔聲、抗震、防水、防腐等性能的材料，同時(shí)要求材料構(gòu)造簡(jiǎn)單、施工方便、并能工業(yè)化生產(chǎn)。目前鑄造車間屋面使用的有預(yù)應(yīng)力大型屋面板、壓型鋼板，個(gè)別也有用鋼骨架輕型板、太空板的。這些屋面形式的耐腐蝕性和造價(jià)見(jiàn)表1。

表1 屋面板耐腐蝕性和造價(jià)、適應(yīng)場(chǎng)合比較表

預(yù)應(yīng)力大型屋面板是一種較為普遍使用的屋面形式，由于其承載能力、耐腐蝕性、耐久性均能達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)范要求，因此廣泛應(yīng)用，其使用已有50多年的歷史；缺點(diǎn)是自重大、制作繁雜。對(duì)于壓型鋼板屋面和鋼骨架輕型板、太空板屋面，由于是近年來(lái)才使用的材料，其耐腐蝕性有待時(shí)間驗(yàn)證，因此，表1中按“一般”處理。

2.2 造價(jià)比較

下面是某24m跨、屋架下弦標(biāo)高12.5m、柱距6 m、起重機(jī)起重量10t、A6工作制的鑄造車間假設(shè)采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、鋼和鋼筋混凝土組合結(jié)構(gòu)、全鋼結(jié)構(gòu)的地面以上結(jié)構(gòu)造價(jià)比較。

（1）鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)

每根鋼筋混凝土柱:下柱500mm×1000mm，上柱500mm×400mm，需用混凝土 3.3m3，鋼筋 452kg；

每根鋼筋混凝土吊車梁：需用混凝土2.75m3，鋼筋247.1kg；

每榀預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土屋架：需用混凝土4.51m3，鋼筋1035.24kg；

鋼天窗架：每個(gè)789kg；

大型屋面板：選用1.5m×12m大型屋面板，每塊混凝土 0.511m3，鋼筋 49.28kg；

結(jié)構(gòu)綜合單價(jià)：混凝土1400元/m3，鋼筋6500元/t；

結(jié)構(gòu)綜合造價(jià)：395元/m2。

（2）鋼結(jié)構(gòu)、大型屋面板方案（以梯形鋼屋架為例）

每根鋼柱：2401kg；

每根鋼吊車梁：713kg；

每榀梯形鋼屋架：3378kg；

鋼天窗架每個(gè)789kg；

大型屋面板：混凝土0.511m3，鋼筋49.28kg；

綜合單價(jià)：混凝土1400元/m3；鋼材6000元/t；

結(jié)構(gòu)綜合造價(jià)：562元/m2。

（3）全鋼結(jié)構(gòu)（采用門式鋼屋架）

每根鋼柱：2401kg；

每根鋼吊車梁：713kg；

每榀門式鋼屋架：1664kg；

鋼天窗架每個(gè)789kg；

除屋面外鋼材折合65.8kg/m2；

綜合單價(jià)：鋼材5500元/t，壓型鋼承板（保溫+防水）屋面250元/m2；

結(jié)構(gòu)綜合造價(jià)：612元/m2。

由此可見(jiàn)，三種結(jié)構(gòu)形式雖然鋼材采用了不同的價(jià)格，但仍然是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、鋼和鋼筋混凝土組合結(jié)構(gòu)、全鋼結(jié)構(gòu)的造價(jià)依次遞增。

2.3 工期

全鋼結(jié)構(gòu)廠房構(gòu)件可以工廠化制作，制作完畢后運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)安裝。鋼屋架、鋼柱工廠制作可以和廠房基礎(chǔ)同時(shí)施工，并且鋼結(jié)構(gòu)具有重量輕、剛度大、易吊裝等優(yōu)點(diǎn)。因此，全鋼結(jié)構(gòu)廠房建設(shè)周期相對(duì)較短。

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)廠房，通常需現(xiàn)場(chǎng)制作鋼筋混凝土柱、預(yù)應(yīng)力混凝土屋架。一般是基礎(chǔ)完工后，平整場(chǎng)地制作臨時(shí)地坪，當(dāng)?shù)仄簭?qiáng)度滿足要求時(shí)，預(yù)制混凝土柱和混凝土屋架，待屋架混凝土強(qiáng)度達(dá)到100%時(shí)，才能進(jìn)行屋架預(yù)應(yīng)力張拉。當(dāng)混凝土強(qiáng)度達(dá)到70%時(shí)，方可進(jìn)行吊裝。因此，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)廠房的建設(shè)周期要長(zhǎng)于其它形式的廠房。根據(jù)實(shí)際情況，當(dāng)采用鋼筋混凝土廠房結(jié)構(gòu)形式時(shí)，如果部分施工交叉，鋼筋混凝土柱提前預(yù)制，建設(shè)周期要比鋼結(jié)構(gòu)廠房長(zhǎng)2到3個(gè)月。

2.4 美觀度

一般情況下，鋼結(jié)構(gòu)廠房外觀比較漂亮，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)廠房由于受資金限制，外墻很少有貼瓷磚的，一般都是刷涂料，有的甚至不做任何處理。對(duì)此是仁者見(jiàn)仁，智者見(jiàn)智，有的人認(rèn)為鋼筋混凝土廠房如果處理的好，也很好看，但多數(shù)人認(rèn)為不如鋼結(jié)構(gòu)廠房美觀，圖 1、2、3 分別是三種結(jié)構(gòu)廠房的外觀。

2.5 保溫效果

總體來(lái)說(shuō)，鋼結(jié)構(gòu)廠房的保溫效果不如鋼筋混凝土廠房，當(dāng)然，就目前的技術(shù)來(lái)講，鋼結(jié)構(gòu)廠房也能做到保溫效果很好，但造價(jià)將比較高。實(shí)際應(yīng)用中，采用夾心板或單層板的較多，因此，往往造成鋼結(jié)構(gòu)鑄造車間的夏季室內(nèi)溫度高達(dá)42℃以上。而混凝土廠房由于保溫（隔熱）效果較好，夏天室內(nèi)溫度較低。

2.6 安全性

鋼結(jié)構(gòu)廠房由于鋼材遇熱后強(qiáng)度急劇下降，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量避免鐵液與廠房柱子接觸，為此，工程設(shè)計(jì)時(shí)常常要將廠房柱子保護(hù)起來(lái)，關(guān)鍵部位要刷防火涂料。對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)屋面，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)一般按60kg/m2均布載荷設(shè)計(jì)，但很多鋼結(jié)構(gòu)廠家優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)給優(yōu)化掉了，因此，下雪壓跨的、刮風(fēng)刮跑的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。另外，由于鋼結(jié)構(gòu)屋面固定形式的特殊性，很難保證不漏雨，而鑄造車間最怕漏雨，一旦漏雨，輕則造成大批廢品，重者將造成安全事故，對(duì)此，有經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)單位在關(guān)鍵部位，往往采用鋼承板的屋面。相比之下，鋼筋混凝土廠房的安全性相對(duì)較好。

2.7 后期維護(hù)

鑄造車間的廢氣，特別是熔化車間的廢氣，有一定的腐蝕性，因此，鋼結(jié)構(gòu)廠房應(yīng)定期進(jìn)行維護(hù)，后期費(fèi)用較高。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)廠房對(duì)車間環(huán)境溫度不敏感，不需要定期進(jìn)行維護(hù)，因此，后期費(fèi)用較低。通常情況下，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)廠房壽命要比鋼結(jié)構(gòu)廠房壽命長(zhǎng)。

2.8 其它

鋼結(jié)構(gòu)廠房可以將車間跨度做大，而鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)廠房，最大只能做到30m。

采用鋼結(jié)構(gòu)廠房，便于后期公用管線修改。

由于近期鋼結(jié)構(gòu)廠房的興起，很多地方已將鋼筋混凝土廠房的構(gòu)件模子損壞或銷毀，能夠承建鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)廠房的單位已越來(lái)越少。

3 結(jié)論

鑄造車間常用的結(jié)構(gòu)形式有鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、鋼和鋼筋混凝土組合結(jié)構(gòu)、全鋼結(jié)構(gòu)。通過(guò)以上多方面比較，可以看出鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)廠房造價(jià)較低（根據(jù)實(shí)際情況，各種結(jié)構(gòu)廠房鋼材已選用不同的價(jià)格），其特性也適宜于鑄造車間，是傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式，已歷經(jīng)50多年的歷史，效果很好。因此，建議在建設(shè)周期、施工條件允許的條件下，鑄造車間結(jié)構(gòu)選型宜優(yōu)先采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)形式，其次選用鋼和鋼筋混凝土組合結(jié)構(gòu)。另外，現(xiàn)代鑄造車間設(shè)計(jì)時(shí)雖已采用了有效的除塵設(shè)施，但屋面積灰是難免的，屋面設(shè)計(jì)應(yīng)考慮方便清理積灰。大量的廢氣對(duì)廠房結(jié)構(gòu)具有腐蝕作用，結(jié)構(gòu)防腐設(shè)計(jì)也是鑄造車間設(shè)計(jì)的一項(xiàng)重要內(nèi)容。

Foundry Shop Construction Selection

LIU XiaoLong
（Machine Building Industry the 4th Design Research Institute，Luoyang 471039，Henan China）

In new foundry project,how to choose the structure form of factory building has been bothering many users.Upon practical situation several structure forms of foundry have been described in details and their advantages and disadvantages analyzed aiming at offering some help to solve similar problem in the future.

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TG28;

A；

1006－9658（2011）03－3

2010－08－31

2010－129

鄒榮劍（1974-），男，工程師，主要從事鑄鐵熔煉技術(shù)工作和質(zhì)量管理工作