張瑜

摘 要：我國經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，在提升人們生活水平的同時，也加速了工業(yè)建設(shè)的步伐，而工業(yè)廠房的出現(xiàn)大大滿足了工業(yè)生產(chǎn)需求，為新時期的工業(yè)建設(shè)提供了巨大的推動力量，門式鋼架在單層工業(yè)廠房建設(shè)中被廣泛采用，其具備質(zhì)量輕、造價低等多重特性，使其優(yōu)勢得到極大的凸顯，也使單層工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)不斷得以優(yōu)化。本文從門式鋼架主要特點出發(fā)，對單層工業(yè)廠房設(shè)計展開探討，力求實現(xiàn)工業(yè)廠房設(shè)計的經(jīng)濟(jì)性和實用性。

關(guān)鍵詞：門式鋼架；單層工業(yè)廠房；設(shè)計探討；

中圖分類號：TU834.5 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-3520（2015）-02-00-01

新時期，隨著人們生活需求的不斷提升，對于工業(yè)建設(shè)的要求也越來越高，尤其在工業(yè)廠房建設(shè)中，新型鋼材層出不窮，就目前而言，門式鋼架在單層工業(yè)廠房中的使用程度不斷加深，從長期使用過程來看，門式鋼架擁有巨大優(yōu)勢，其未來前景一片廣闊。單層工業(yè)廠房具有跨度大、凈空高等特點，必須注重鋼材的選用，同時確保安裝時墻體、屋頂、面板的完美對接，門式鋼架因其質(zhì)量輕、經(jīng)濟(jì)效益高等原因，而被普遍采用。以下對于門式鋼架的主要特性展開論述，從而使得門式鋼架單層工業(yè)廠房的設(shè)計不斷完善。

一、門式鋼架具備的主要特性

（一）門式鋼架符合廠房高大的需求。建筑鋼材韌性好、塑性強(qiáng)、強(qiáng)度高，而且其密度要大大優(yōu)于混凝土、磚塊，在受力重量同等的情況下，鋼結(jié)構(gòu)自重輕，能廣泛使用于大跨度、大承載、高度較高的建筑中。目前，人類已經(jīng)具備了建造400m的超高度和1000m的超跨度的能力。

（二）門式鋼架施工周期短。門式鋼架的梁、柱等重要組成部分都是在工廠專門制作，再運至現(xiàn)場，按要求組裝而成，因此鋼結(jié)構(gòu)制作簡單快捷，施工進(jìn)程快、周期短，與混凝土排架結(jié)構(gòu)相比，工期最少縮短70%。對建造小型規(guī)模的工業(yè)廠房來說，門式鋼架只需40天至60天，而混凝土排架結(jié)構(gòu)則至少需要11個月。

（三）門式鋼架的防火性。建筑鋼材雖然不易燃燒，但是容易導(dǎo)熱，耐火性較差，耐火極限為15分鐘左右。對于未加防火保護(hù)的鋼結(jié)構(gòu)來說，當(dāng)溫度升到350°C、500°C、600°C的時候，其強(qiáng)度會降低1/3，1/2，2/3，當(dāng)鋼結(jié)構(gòu)的溫度達(dá)到600°C以上的時候，其將完全失去承載能力。在2001年美國911恐怖襲擊中，紐約世界貿(mào)易大廈遭撞擊后引發(fā)大火，熊熊烈火產(chǎn)生的高溫使得420m高的鋼結(jié)構(gòu)大廈倒塌。目前為了提高防火性，從鋼結(jié)構(gòu)的防火設(shè)計和防火保護(hù)兩個方面同時進(jìn)行，在其梁、柱子等表面涂抹1.5cm厚的防火隔熱涂料，或者覆蓋上2cm厚的防火保護(hù)層，這樣提高鋼結(jié)構(gòu)的耐火性，耐火時間可提高到2.3小時左右。

（四）門式鋼架耐久性較低。未及時涂裝的鋼結(jié)構(gòu)由于長時間的暴露，容易導(dǎo)致銹蝕，降低其承載能力，導(dǎo)致其使用周期大幅縮短。所以，在設(shè)計環(huán)節(jié)和施工環(huán)節(jié)中，應(yīng)重點解決鋼結(jié)構(gòu)的涂裝，在其表面敷上防腐涂料，產(chǎn)生一層保護(hù)膜來防止鋼結(jié)構(gòu)生銹、腐蝕。目前在施工中，會先敷上紅丹防銹涂料兩度，等到鋼結(jié)構(gòu)安裝調(diào)整后再涂面漆兩度。

二、門式鋼架單層設(shè)計特點

在門式鋼結(jié)構(gòu)單層設(shè)計中，要綜合考慮其結(jié)構(gòu)的具體問題，并將相應(yīng)的保護(hù)措施做到位。具體表現(xiàn)在以下幾點：

（一）門式鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的彎折性相對較差。因此在設(shè)計、施工中，必須做好保護(hù)措施，尤其是在鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件運輸、安裝過程中，防止其因外力而產(chǎn)生變形；

（二）為了體現(xiàn)門式鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，必須在設(shè)計時，保證整體的布局合理性，在施工安裝時，保證其與墻、屋頂、面板之間的科學(xué)對接；

三、門式鋼架單層工業(yè)廠房的設(shè)計探討

（一）鋼結(jié)構(gòu)形式的設(shè)計和主要布置。在布置方面，對于門式鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計來講，應(yīng)當(dāng)重點關(guān)注鋼結(jié)構(gòu)尺寸、檁條和墻梁、支撐剛性系桿等。主要表現(xiàn)在以下幾個方面：一是鋼結(jié)構(gòu)尺寸布置方面。在門式鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計中，對其跨度應(yīng)當(dāng)控制在10m—35m之間，若鋼結(jié)構(gòu)柱寬度不均勻，可將柱的外側(cè)對齊。通常情況下，門式鋼結(jié)構(gòu)的高度應(yīng)在4.5m—9m之間。鋼架之間的距離，需要根據(jù)負(fù)荷等具體情況來定，一般的距離有6m、7.5m、9m三種。在溫度區(qū)的尺寸設(shè)計中，一般情況下橫向區(qū)段保持在150m以內(nèi)，縱向區(qū)段保持在300m，具體設(shè)計施工時應(yīng)依據(jù)廠房的實際建設(shè)情況來進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整；二是檁條和墻梁的布置。在布置檁條時，主要考慮檁條的間距，需綜合考慮天窗的數(shù)量、尺寸、廠房的采光、檁條的長度等。一般情況下，檁條都是等間距布置的。在布置墻梁時，應(yīng)依據(jù)廠房天窗、雨搭等具體的設(shè)計情況綜合考慮；三是支撐剛性系桿的布置，需具體考慮以下幾點：（1）在每一個溫度區(qū)設(shè)置獨立的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)；（2）在設(shè)計時，需對廠房屋頂設(shè)置橫向的支撐結(jié)構(gòu)，提高幾何穩(wěn)定性；（3）在鋼結(jié)構(gòu)的彎折端，應(yīng)設(shè)置剛性系桿，加強(qiáng)建筑整體的穩(wěn)定性。

（二）單層工業(yè)廠房鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計。在單層工業(yè)廠房鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中，應(yīng)重點考慮結(jié)構(gòu)的荷載及梁、柱等構(gòu)件。具體表現(xiàn)為：一是鋼結(jié)構(gòu)的荷載。鋼結(jié)構(gòu)的荷載分為永久荷載和可變荷載。永久荷載是指鋼結(jié)構(gòu)的自重加上其他附在鋼結(jié)構(gòu)上的構(gòu)件所產(chǎn)生的外力；可變荷載主要包括屋面結(jié)構(gòu)受力情況的變化、鋼結(jié)構(gòu)中的吊車重量、風(fēng)力作用等。二是在鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計中，要充分考慮梁、柱等，主要有：（1）設(shè)計梁、柱的板件厚度、腹板屈曲利用率；（2）測算梁、柱的最大承受值；（3）科學(xué)設(shè)計梁腹板的支撐結(jié)構(gòu)；（4）測算柱長度上限、內(nèi)部的物理穩(wěn)度值；（5）評估變截面柱對鋼結(jié)構(gòu)的影響；（6）測算斜梁受力值；（7）科學(xué)設(shè)計鋼結(jié)構(gòu)的梁、柱節(jié)點。

（三）附屬結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計。鋼結(jié)構(gòu)的附屬構(gòu)件種類繁多，主要是指檁條、壓型鋼板。在檁條設(shè)計時，要嚴(yán)格相關(guān)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)來操作，依據(jù)檁條的跨度選擇截面形式，對檁條的受力進(jìn)行仔細(xì)分析，對檁條的穩(wěn)定性、形變進(jìn)行嚴(yán)格檢測。在壓型結(jié)構(gòu)設(shè)計時，嚴(yán)格選取符合工業(yè)廠房建設(shè)的鋼材型號，通常為Q235—B。依據(jù)廠房的受力具體分布，合理選擇壓型鋼板的截面類型。

四、結(jié)束語

綜上所述，在門式鋼架單層工業(yè)廠房的設(shè)計、施工過程中，要想提升工業(yè)廠房整體的穩(wěn)定性，使其能夠承擔(dān)各種荷載，須保證門式鋼架結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性，展現(xiàn)出設(shè)計計算和構(gòu)造的一致性，只有這樣才能使這種質(zhì)量輕、造價低、技術(shù)難度小的新型結(jié)構(gòu)在單層工業(yè)廠房的設(shè)計中得以普遍使用、推廣、普及。

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