宋連浩

【摘 要】本文從鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用特點(diǎn)出發(fā)，分析了工業(yè)廠房鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀，針對(duì)加強(qiáng)工業(yè)廠房鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的改進(jìn)措施進(jìn)行詳細(xì)探究。

【關(guān)鍵詞】工業(yè)廠房；鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；現(xiàn)狀；改進(jìn)措施

引言

近年來，隨著經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，工業(yè)廠房設(shè)計(jì)也提出了更高的要求。而鋼結(jié)構(gòu)具有自重輕、環(huán)保、施工效率高、高承載力以及耐抗震等多方面優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于廠房的建筑施工中，鋼結(jié)構(gòu)對(duì)建筑領(lǐng)域來說有著至關(guān)重要的作用?，F(xiàn)階段，在國(guó)內(nèi)外鋼結(jié)構(gòu)的大力推廣和發(fā)展中，新技術(shù)、新工藝不斷涌現(xiàn)，使得鋼結(jié)構(gòu)也漸漸成了現(xiàn)代工業(yè)的建筑范疇，并且發(fā)展速度極為迅速。

一、鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用特點(diǎn)

鋼結(jié)構(gòu)分重鋼和輕鋼，目前業(yè)界還沒有一個(gè)統(tǒng)一的判定標(biāo)準(zhǔn)。一般認(rèn)為廠房行車起吊重量大于或等于25噸，就是重鋼結(jié)構(gòu)了。有的按照用鋼量比來看，即每平方米用鋼量大于或等于50KG/m2，就認(rèn)為是重鋼結(jié)構(gòu)。一般重鋼結(jié)構(gòu)主要應(yīng)用于如電廠廠房、石化廠房等大跨度的工程，輕鋼主要應(yīng)用于輕型的倉(cāng)庫(kù)、工業(yè)廠房、貨場(chǎng)、站棚等，此類鋼結(jié)構(gòu)建筑每年需求量大約在600萬(wàn)以上，并呈逐年快速增長(zhǎng)之勢(shì)。

1、鋼結(jié)構(gòu)自重輕、布置靈活

鋼結(jié)構(gòu)的容重雖然較大，但與其它建筑材料相比，同樣跨度、同樣荷載時(shí)，鋼屋架的重量最多不超過鋼筋混凝土屋架的1/3，而且鋼結(jié)構(gòu)方便運(yùn)輸、吊裝，可以降低運(yùn)輸成本。其次，鋼結(jié)構(gòu)可以滿足工業(yè)廠房建筑設(shè)計(jì)的大跨度要求，最大的跨度可達(dá)48m左右。同時(shí)，在梁高相同的情況下，鋼結(jié)構(gòu)的開間可比混凝土結(jié)構(gòu)的開間大55%左右，可以使柱網(wǎng)的布置更加靈活。

2、鋼結(jié)構(gòu)拆、裝簡(jiǎn)便，施工速度快

鋼結(jié)構(gòu)由專業(yè)化金屬構(gòu)件廠生產(chǎn)構(gòu)件（梁、屋架、柱等），其機(jī)械化生產(chǎn)程度高，精度和質(zhì)量可以保證。當(dāng)制成的構(gòu)件運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行組裝時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)通常只需進(jìn)行螺栓和緊固件的安裝，很大程度地節(jié)約了人力成本，且施工速度快，大大減少建設(shè)周期，經(jīng)濟(jì)效益明顯。

3、鋼結(jié)構(gòu)空間利用率高、綠色環(huán)保

由于鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)形成的屋面下部空間較大，可布置各種管道，如通風(fēng)管道、空調(diào)冷水管道、消防管道、采暖管道、給水管道、壓縮空氣管道等，因此，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可以充分利用建筑空間，節(jié)約相應(yīng)的投資。且鋼材本身是一種高強(qiáng)度和高效能的材料，鋼結(jié)構(gòu)安裝屬于干式作業(yè)，沒有噪聲和粉塵污染；已建成的鋼結(jié)構(gòu)也容易拆卸，同時(shí)還可以回收再利用，具有很高的再循環(huán)利用價(jià)值[1]。

二、工業(yè)廠房鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀分析

1、整體布局

從大的方面來分析，作為企業(yè)生產(chǎn)區(qū)域的重要模塊，鋼結(jié)構(gòu)廠房的布局需要與企業(yè)生產(chǎn)的整體布局協(xié)調(diào)一致。然而，目前鋼結(jié)構(gòu)工來廠房的整體布局極不合理，即大多數(shù)企業(yè)在設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)廠房時(shí)，根本沒有顧全大局，在設(shè)計(jì)思路上，往往具有較強(qiáng)的隨意性，比如：廠房位置的劃分非常含糊，難以對(duì)企業(yè)生產(chǎn)區(qū)域的面積加以充分利用。

2、內(nèi)部結(jié)構(gòu)

相比傳統(tǒng)廠房，鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房的內(nèi)部裝置比較先進(jìn)，比如：增加了鋼支撐裝置；內(nèi)部結(jié)構(gòu)承受的荷載大小也有了不同程度的提升等等。也就是說，合理規(guī)劃廠房的受重情況，已經(jīng)成了整個(gè)工業(yè)廠房設(shè)計(jì)的重中之重。盡管如此，我國(guó)當(dāng)前的鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房設(shè)計(jì)方面仍然存在許多不良現(xiàn)象，具體表現(xiàn)為：鋼支架的分布不科學(xué)；墻體的高度、厚度、寬度指標(biāo)嚴(yán)重不足等一系列的內(nèi)部結(jié)構(gòu)問題。

3、成本造價(jià)

對(duì)于工業(yè)建筑設(shè)計(jì)而言，需要充分考慮成本造價(jià)，其成本造價(jià)的高低與多少?zèng)Q定著企業(yè)收益的大小，即成本造價(jià)也是工程設(shè)計(jì)中的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。由于工業(yè)廠房設(shè)計(jì)方案決定著后期施工的成本投資情況，而當(dāng)前成本控制失效屬于廠房設(shè)計(jì)中司空見慣的不良現(xiàn)象。比如：在鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房中，沒有科學(xué)地對(duì)空間結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，直接導(dǎo)致廠房使用性能不達(dá)標(biāo)，從而大大增加了返工返修的次數(shù)等等[2]。

三、加強(qiáng)工業(yè)廠房鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的改進(jìn)措施探究

1、堅(jiān)持實(shí)用原則

優(yōu)化工業(yè)廠房鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，需要堅(jiān)持“實(shí)用性”原則。因?yàn)楣I(yè)廠房是企業(yè)生產(chǎn)的基本空間，所以廠房設(shè)計(jì)一定要服從于生產(chǎn)，即結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員需要堅(jiān)持實(shí)用原則。比如：設(shè)計(jì)人員要與企業(yè)工作人員進(jìn)行相互協(xié)調(diào)，充分地了解工藝生產(chǎn)的布置，不斷減少設(shè)計(jì)和施工中的麻煩事項(xiàng)，即設(shè)計(jì)人員需要關(guān)注全局，以大局為重，合理劃分廠房的生產(chǎn)位置，確保能夠充分得用生產(chǎn)區(qū)域的所有面積。

2、荷載設(shè)計(jì)方面

優(yōu)化工業(yè)廠房鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，需要改進(jìn)荷載設(shè)計(jì)。從某種程度上講，對(duì)荷載進(jìn)行設(shè)計(jì)，也是鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的前提條件，特別要重視荷載取值的準(zhǔn)確性，它在很大程度上決定著鋼結(jié)構(gòu)計(jì)算設(shè)計(jì)結(jié)果的可靠性。除此以外，進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)的荷載設(shè)計(jì)時(shí)，還要考慮氣候因素。

3、柱的設(shè)計(jì)方面

優(yōu)化工業(yè)廠房鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，需要改進(jìn)柱設(shè)計(jì)。依據(jù)結(jié)構(gòu)形式劃分，柱包括截面柱、階形柱、分離式柱等三大類，而柱截面的設(shè)計(jì)有兩種，即不實(shí)腹式和格構(gòu)式。一般來說，工業(yè)廠房鋼柱設(shè)計(jì)要結(jié)合實(shí)際需求，不但要滿足廠房建設(shè)、和工藝生產(chǎn)的需要，而且要滿足經(jīng)濟(jì)要求。由于格構(gòu)柱的設(shè)計(jì)方式是一項(xiàng)新技術(shù)，尤其是格構(gòu)柱在各方面的特殊創(chuàng)新和特定設(shè)計(jì)，使得格構(gòu)柱能夠?yàn)楹罄m(xù)施工提供不可或缺的有利條件，從而可以減少施工難度，進(jìn)一步降低資源消耗和工程造價(jià)。

4、防火設(shè)計(jì)方面

優(yōu)化工業(yè)廠房鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，需要改進(jìn)防火設(shè)計(jì)。眾所周知，鋼結(jié)構(gòu)的防火設(shè)計(jì)至關(guān)重要，這就要求設(shè)計(jì)人員準(zhǔn)確地定義廠房的火災(zāi)危險(xiǎn)性類別，明確廠房防火等級(jí)，同時(shí)按照規(guī)范要求，努力使鋼構(gòu)件能夠達(dá)到防火等級(jí)的根本要求。比如：可以對(duì)鋼結(jié)構(gòu)采取有效地防保措施，使鋼結(jié)構(gòu)的耐火極限合乎要求，以防鋼結(jié)構(gòu)在火火災(zāi)中發(fā)生變形，或者發(fā)生塌落現(xiàn)象。目前，在鋼結(jié)構(gòu)表面涂覆防火涂料方法較為常見，這樣可以大大提高鋼構(gòu)件的耐火極限；設(shè)計(jì)人員需考慮火災(zāi)時(shí)的人員疏散要求，進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，確保擁有疏散樓梯與安全出口。

5、防腐設(shè)計(jì)方面

優(yōu)化工業(yè)廠房鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，需要改進(jìn)防腐設(shè)計(jì)。在工業(yè)廠房鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)人員必須重視其腐蝕問題，要求具體問題具體分析，采取科學(xué)的實(shí)際方案和解決措施，不斷增強(qiáng)廠房結(jié)構(gòu)的安全性能。目前，大多數(shù)企業(yè)采用防銹防腐涂料，使其覆蓋在鋼結(jié)構(gòu)材料的外面，從而保護(hù)工業(yè)廠房的鋼結(jié)構(gòu)。由于該涂層有致密疏水性強(qiáng)、附著力好、電阻大等許多優(yōu)點(diǎn)，能夠有效地屏蔽水蒸氣、氧氣和氯離子的侵蝕，從而起到了良好的防腐作用。

6、抗震設(shè)計(jì)方面

優(yōu)化工業(yè)廠房鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，需要改進(jìn)抗震設(shè)計(jì)。在地震多發(fā)的中國(guó)，建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)決不可忽視，即鋼結(jié)構(gòu)廠房只有具備了較強(qiáng)的抗震能力，才能為工業(yè)廠房的安全提供保障。因此，在工業(yè)廠房鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要簡(jiǎn)潔、勻稱、規(guī)正；要選擇合適的連接方式，進(jìn)一步提升屋架與屋面板、屋架與柱子之間連接的可靠性，防止節(jié)點(diǎn)破壞現(xiàn)象；同時(shí)還要選用合理的支撐形式，以便應(yīng)用行之有效的減震措施；最后還必須加強(qiáng)柱與墻的拉結(jié)情況，盡量調(diào)整高寬的比例，減震方式要切實(shí)可行[3]。

結(jié)束語(yǔ)

隨著我國(guó)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的實(shí)施，耗能低、效率高的新型環(huán)保材料已迅速占領(lǐng)建材市場(chǎng)，鋼結(jié)構(gòu)材料的應(yīng)用也越來越廣泛，特別是在工業(yè)廠房的應(yīng)用中。針對(duì)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的存在問題，需要根據(jù)實(shí)際需求，不斷優(yōu)化工業(yè)廠房鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案，從而更新工藝技術(shù)，提高廠房的安全性、穩(wěn)定性，以便降低建設(shè)成本。此外，設(shè)計(jì)人員一定要全面、多角度的考慮問題，要將較恰當(dāng)?shù)姆绞接行нx擇，力求在工業(yè)廠房的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，不斷呈現(xiàn)出適用、安全以及經(jīng)濟(jì)的作品。

參考文獻(xiàn)：

[1]武雅卿，李寧瑞.試論工業(yè)廠房鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的問題及改進(jìn)要點(diǎn)[J].中國(guó)建筑金屬結(jié)構(gòu)，2013（06）：14.

[2]王華科，王蕓蕓.關(guān)于工業(yè)廠房鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)體會(huì)[J].中華民居（下旬刊），2013（08）：45-46.

[3]張留.廠房鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的問題分析及對(duì)策探討[J].中國(guó)建筑金屬結(jié)構(gòu)，2013（24）：47.