文/陳瑩、林成、孫光躍 山東省冶金設(shè)計(jì)院股份有限公司　山東萊蕪　271104

多層鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房設(shè)計(jì)分析

文/陳瑩、林成、孫光躍 山東省冶金設(shè)計(jì)院股份有限公司山東萊蕪271104

隨著社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，工業(yè)發(fā)展得到了經(jīng)濟(jì)保障，從而工業(yè)廠房也如雨后春筍般增長(zhǎng)。最近幾年，輕鋼結(jié)構(gòu)廠房在工業(yè)廠房中憑借自身特點(diǎn)、優(yōu)勢(shì)脫穎而出。輕鋼結(jié)構(gòu)廠房不但展現(xiàn)了鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，而且保證了建筑物的安全性，提高了工業(yè)建筑效率。本文結(jié)合作者經(jīng)歷，以多層鋼結(jié)構(gòu)廠房進(jìn)行討論分析。

多層鋼結(jié)構(gòu)；分析；工業(yè)廠房

在改革開(kāi)放后，中國(guó)經(jīng)濟(jì)得到極力的發(fā)展，工業(yè)廠房建設(shè)朝著鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)發(fā)展，其鋼結(jié)構(gòu)廠房憑借其穩(wěn)定、安全、方便等特點(diǎn)，鋼結(jié)構(gòu)可以在工業(yè)上大量生產(chǎn)、儲(chǔ)存、運(yùn)輸，并且對(duì)環(huán)境污染小，材料還可以回收利用，在國(guó)家倡導(dǎo)綠色環(huán)保、節(jié)約的政策影響下，得到了工業(yè)建筑設(shè)計(jì)師的青睞。因此多層鋼結(jié)構(gòu)廠房在中國(guó)大地拔地而起。在我國(guó)建筑史上成為新型的建筑類(lèi)型。

1、多層鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房的特點(diǎn)

1.1其主要使用的材料為工業(yè)上的輕鋼，輕鋼和我們常說(shuō)的鋼材差不多，不但包含了普通鋼材的穩(wěn)定安全性，也具有自身獨(dú)特性，例如：質(zhì)量輕，便于運(yùn)輸，另外，對(duì)于多層鋼結(jié)構(gòu)廠房來(lái)說(shuō)，便是個(gè)優(yōu)勢(shì)，減輕了工業(yè)廠房自身的重量，使建筑物穩(wěn)定性得到了提高。

1.2另外，鋼結(jié)構(gòu)廠房另外獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在其主要采用輕型圍護(hù)結(jié)構(gòu)，使用的材料為夾芯金屬板，其鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好，承重高，而且還質(zhì)量輕，在施工時(shí)，可以快速安裝，又不像混凝土建筑提前打地基，節(jié)省了施工時(shí)間。在經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的今天，效率就是金錢(qián)，從而效益得到了提高。

1.3多層鋼結(jié)構(gòu)廠房可以根據(jù)用戶(hù)的用途快速的拼裝成所需要的結(jié)構(gòu)。充分的結(jié)合了廠房實(shí)際的用途和作用?？梢允箤优c層之間的空間變得更大。但對(duì)其自身的穩(wěn)定不受影響。

2、多層鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房設(shè)計(jì)分析

在施工多層鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房時(shí)，設(shè)計(jì)師要考慮全局，不但要考慮廠房的安全性能也要考慮整體的美觀。通常，當(dāng)廠房整體框架出來(lái)之后，設(shè)計(jì)師就要對(duì)廠房的重點(diǎn)部位要進(jìn)行反復(fù)計(jì)算和論證討論以及科學(xué)分析穩(wěn)定性。

2.1多層鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房設(shè)計(jì)理念

2.1.1建筑結(jié)構(gòu)要整體化

一般的鋼結(jié)構(gòu)都是在建筑后再結(jié)構(gòu)的而設(shè)計(jì)順序，而多層鋼結(jié)構(gòu)廠房得力于軟件的先進(jìn)性，設(shè)計(jì)師可以對(duì)整個(gè)建筑施行結(jié)構(gòu)一體化設(shè)計(jì)，現(xiàn)在國(guó)外都是基于這樣理念，而國(guó)內(nèi)依然根據(jù)傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)習(xí)慣。從而對(duì)建筑的風(fēng)格就很難以保證。另外，國(guó)內(nèi)對(duì)圍護(hù)系統(tǒng)和整體結(jié)構(gòu)分開(kāi)設(shè)計(jì)的方法也是不合理的，通常都是組合在一起來(lái)設(shè)計(jì)，才可以保證完整性。

2.1.2截面設(shè)計(jì)具體化

通常，多層工業(yè)鋼廠房使用的鋼材料種類(lèi)不易過(guò)多，一般不要超過(guò)5種，使用的鋼材種類(lèi)越少，對(duì)鋼材的準(zhǔn)備就越充分，一般對(duì)于鋼材盡量都是統(tǒng)一規(guī)格使用。另外，對(duì)于C級(jí)別的螺栓和廠房支撐桿相連的地方，應(yīng)注意使用螺栓的最大直徑，來(lái)保證施工的而合理性。最后對(duì)截面厚度要求上，，我們要考慮鋼結(jié)構(gòu)的承受系數(shù)，另外對(duì)于厚度小于4mm的鋼板和厚度低于3mm的鋼管都不易被采用在鋼結(jié)構(gòu)中，應(yīng)該使用相同鋼量級(jí)別下截面較大的鋼度。

2.2多層鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房設(shè)計(jì)要求

通常來(lái)說(shuō)，多層鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房的設(shè)計(jì)要結(jié)合自身特點(diǎn)，結(jié)合實(shí)際需要。在設(shè)計(jì)過(guò)程中要結(jié)合結(jié)構(gòu)布置、各項(xiàng)參數(shù)、考慮各種影響因素。這樣，不但施工效率得到提高，廠房的安全穩(wěn)定性也得到提高。同時(shí)減少了環(huán)境的污染，有效的保護(hù)了環(huán)境。還可以節(jié)省材料。符合國(guó)家提倡的綠色建筑標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)企業(yè)來(lái)說(shuō)，節(jié)省了資金，效益得到了提高。安裝方便，使用戶(hù)走上可持續(xù)發(fā)展的道路，因此在鋼結(jié)構(gòu)廠房設(shè)計(jì)過(guò)程中，主要注意一下幾方面。

2.2.1在設(shè)計(jì)中，對(duì)于廠房的結(jié)構(gòu)要求是重要的，擔(dān)當(dāng)者保護(hù)框架的角色，對(duì)廠房的穩(wěn)定和可靠也有重大影響。所以設(shè)計(jì)師應(yīng)該根據(jù)廠房的具體尺寸，高度，層數(shù)，荷載率等影響因子來(lái)考慮比較合適的結(jié)構(gòu)方案。當(dāng)廠房面積較大、空間大的情況下，我們通常使用框架結(jié)構(gòu)方案。其可以保證空間的滿(mǎn)足，也保證了廠房的穩(wěn)定。當(dāng)廠房要求層數(shù)高的情況下，則多采用框架—剪力墻結(jié)構(gòu)方案。

2.2.2在設(shè)計(jì)廠房過(guò)程中，廠房的長(zhǎng)寬方向也需要進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)和控制要求。要注意抗震能力，一個(gè)好的結(jié)構(gòu)比，可以起到保護(hù)廠房的作用。為提高廠房的質(zhì)量，應(yīng)該設(shè)計(jì)相應(yīng)的收縮縫和防震縫，提高廠房的配筋率。

3、多層鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房設(shè)計(jì)思路

當(dāng)進(jìn)行多層鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房設(shè)計(jì)施工時(shí)，設(shè)計(jì)師不但要對(duì)整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行考慮，還要把整體中的重點(diǎn)部位當(dāng)做重點(diǎn)研究對(duì)象。所以，一般當(dāng)對(duì)廠房設(shè)計(jì)施工過(guò)程中，要保證設(shè)計(jì)思路清晰。多層鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房的重點(diǎn)部位有很多。例如，節(jié)點(diǎn)構(gòu)造、支撐體系、多層鋼結(jié)構(gòu)的承受載荷。此處對(duì)對(duì)中廠房的設(shè)計(jì)思路中重要的內(nèi)容展開(kāi)分析討論。

3.1廠房結(jié)構(gòu)體系

3.1.1鋼架加支撐的組合體系是指把縱向設(shè)計(jì)鋼架與支撐相結(jié)合的方式，通過(guò)兩者的相互作用來(lái)承擔(dān)水平方向上的力，此種組合方式可以保證柱縱向彎距減小，但是對(duì)樓層面鋼度要求較強(qiáng)，假如柱子間彎距程度不一致，從而導(dǎo)致柱子對(duì)整個(gè)廠房支撐力度不一樣，從而對(duì)廠房安全埋下隱患。

3.1.2框架一支撐方式，主要把廠房橫向設(shè)計(jì)成剛接框架，廠房縱向設(shè)計(jì)成柱一支撐方式，通過(guò)采取柱與柱間支撐來(lái)共同承擔(dān)水平方向的荷載。此方式成本較低，但此方式有一弊端，柱間支撐會(huì)造成廠房使用受限，不過(guò)此方式對(duì)縱向較長(zhǎng)，橫向較短的廠房使用較好一些。

3.1.3純框架體系，這種形式不同于第一種形式，這種方式一般把廠房縱向和橫向都設(shè)計(jì)成鋼接框架，廠房?jī)?nèi)不采取柱間支撐的方式，從而使廠房空間上使用不受限制，缺點(diǎn)是柱不宜采用工字型柱，而要采用兩個(gè)方向慣性知差別不人的截而形式(如箱形柱)，使用鋼量增加。

3.2樓蓋布置思路

樓蓋主要承擔(dān)縱向的荷載，因此，樓蓋結(jié)構(gòu)需要具有較強(qiáng)的承載力、強(qiáng)度等，來(lái)維持樓蓋的作用。通常在多層鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房設(shè)計(jì)中，采用壓型鋼板組合以及預(yù)制板疊合層組合兩種方式來(lái)搭造樓蓋，可以節(jié)約鋼結(jié)構(gòu)材料、提高樓蓋安全性和經(jīng)濟(jì)作用，另外，壓型鋼板現(xiàn)澆鋼筋混凝土組合樓板造價(jià)相對(duì)較高。因此，多層鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房宜采用壓型鋼板現(xiàn)澆鋼筋混凝土組合樓蓋。

3.3節(jié)點(diǎn)構(gòu)造設(shè)計(jì)思路

通常鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)主要包括柱與柱接頭、梁與梁的節(jié)點(diǎn)以及梁柱節(jié)點(diǎn)。在鋼結(jié)構(gòu)廠房中這些重要地方的節(jié)點(diǎn)由于受力非常復(fù)雜，因此，設(shè)計(jì)人員保證整體設(shè)計(jì)思路的原則上應(yīng)該對(duì)這些部位進(jìn)行有針對(duì)性的優(yōu)化設(shè)計(jì)來(lái)保證廠房安全。

結(jié)語(yǔ)：

隨社會(huì)發(fā)展，多層鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房將成為結(jié)構(gòu)發(fā)展的典型代表，但考慮設(shè)計(jì)單位對(duì)鋼結(jié)構(gòu)建筑認(rèn)識(shí)還不徹底，為了能夠確保工業(yè)廠房的安全性和利用率，設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)多層鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房時(shí)要考顧及鋼結(jié)構(gòu)的特性和優(yōu)勢(shì)并考慮多種因素，從而保障多層鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房的發(fā)展。

[1]吳皖峰.多層鋼結(jié)構(gòu)住宅體系及性能研究[D].西北工業(yè)大學(xué),2005.

[2]盧小松.多層鋼結(jié)構(gòu)框架整體穩(wěn)定的設(shè)計(jì)理論[J].鋼結(jié)構(gòu),2002,04:28-31.