李 偉 山西太鋼工程技術(shù)有限公司

1 前言

鋼材作為建筑材料的一種，其自身具有質(zhì)量輕、強度高、抗震性強以及延展性好等性能優(yōu)勢，能夠?qū)崿F(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)加工，以確保整個工程項目施工進度全面提升。在工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計中應用鋼結(jié)構(gòu)形式，能夠?qū)τ趶S房的實用性和功能性進行全面提升，從而降低廠房建筑施工成本，整合施工作業(yè)中的各項要求，在滿足經(jīng)濟條件下對于廠房的安全性做出保證。

2 工業(yè)廠房中鋼結(jié)構(gòu)的應用特點

工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，將施工的各個環(huán)節(jié)對于鋼結(jié)構(gòu)的部分進行合理化設(shè)計，是工業(yè)廠房設(shè)計取得顯著的經(jīng)濟效益和質(zhì)量效益的前提保障。對于鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房而言，相比于混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計其能夠全面降低廠房設(shè)計難度，從而提升廠房建設(shè)施工效率，同時鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計在實際應用中其經(jīng)濟性比較強，因為在鋼材料拼湊過程可以節(jié)約很多的施工原材料，對于施工經(jīng)濟成本降低具有良好的促進作用。其次，鋼結(jié)構(gòu)的延展性較好，如果在廠房設(shè)計中應用鋼結(jié)構(gòu)，可以利用鋼結(jié)構(gòu)的特點對各種設(shè)計工藝要求進行滿足，其可以在設(shè)計結(jié)構(gòu)中設(shè)置較大的空間，以保證上部空間應用的合理性，從而有效的滿足設(shè)計工藝，節(jié)約建設(shè)施工經(jīng)濟成本。最后對于其環(huán)保理念來說，鋼材料是屬于一種高利用率的建筑材料，并且可以多次利用在廠房設(shè)計中，對于人力物力等需求不高，同時拆卸之后的鋼材料可以進行回收二次應用，循環(huán)性能高，利于國家以及企業(yè)的環(huán)保事業(yè)發(fā)展。

鋼結(jié)構(gòu)廠房的主要特點就是其抗震能力強，在地震頻繁的地區(qū)，一般都會采用鋼結(jié)構(gòu)建筑廠房，同時鋼結(jié)構(gòu)自身化學活躍度低，用此材料建成的廠房具有優(yōu)秀防火災和防意外事故的能力，其抗腐蝕、抗老化、密封性較好，不但可以適應于現(xiàn)代工業(yè)廠房的設(shè)計需求，同時還可以應用在冷化庫工廠等地點。一般工廠整體化制造都需用到鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計，其結(jié)構(gòu)設(shè)計的應用可以使工業(yè)化設(shè)計建設(shè)速度加快，在實際工業(yè)廠房建設(shè)中，只需要吊裝極少量鋼材料進行拼裝即可，在此狀態(tài)下，一座大型的鋼結(jié)構(gòu)框架的工業(yè)廠房只需要一到兩個月就可以竣工。另外由于鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房的建設(shè)總體面積較小，可以有效的提升廠房的實際使用空間。同時其可改裝性能較高，因為鋼結(jié)構(gòu)廠房通常都是大跨度結(jié)構(gòu)設(shè)計，其保證了內(nèi)部空間的充裕性，可以在使用中根據(jù)實際客戶需求做好相對應的分隔處理，然后實現(xiàn)不同的功能區(qū)間，從而滿足客戶對其的使用需求。

3 鋼結(jié)構(gòu)在工業(yè)廠房設(shè)計中的實際應用

3.1 實際案例

我國某鋼廠新建工業(yè)廠房，該結(jié)構(gòu)是按照輕鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計，同時符合國家規(guī)范對廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計的規(guī)定及要求。

鋼結(jié)構(gòu)主體采用門式剛架，柱距6m，廠房跨度12m，單層廠房，檐口高度6.35m，建筑面積約360m2，建筑防火等級為三級，屋面防水等級為二級。剛架柱腳采用螺栓與獨立基礎(chǔ)連接。鋼結(jié)構(gòu)主體完工后，刷防銹漆兩遍。墻體封閉采用C型檁C160×60×3+80mm 厚復合巖棉保溫板，屋面封閉采用C 型檁C160×60×3+50mm 厚復合巖棉保溫板。此結(jié)構(gòu)地震設(shè)防烈度為八度，使用壽命為50年。

依據(jù)GB 50017—2017《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計標準》、JGJ 82—2011《鋼結(jié)構(gòu)高強度螺栓連接技術(shù)規(guī)程》、GB 50016—2014《建筑設(shè)計防火規(guī)范》（2018 年版）等規(guī)范要求，建設(shè)場地的風載為0.40kN/m2，10.9級高強螺栓可承拉力：225kN/根（直徑：24mm）活荷載：2.0kN/m2。本設(shè)計方案中的耐火極限溫度范圍在450℃～650℃，極限時長為60min 左右。超過極限范圍會導致結(jié)構(gòu)損壞而影響正常使用。

鋼結(jié)構(gòu)施工方案：

（1）主 要 材 料 ：型 鋼HN400X200、槽 鋼[16b、C 型 檁C160×60×3、復合巖棉保溫板、鋼板、10.9 級M24 高強螺栓、鋼結(jié)構(gòu)專用防銹涂料、C30混凝土、鋼筋、等。

（2）施工流程：基礎(chǔ)施工、剛架預制→主體剛架安裝→邊框（接點）處理→支撐、檁條固定→除銹防銹（防火）→墻面、屋面安裝→門窗安裝→封邊處理→主結(jié)構(gòu)驗收→消防驗收。

（3）施工過程需注意事項：①基礎(chǔ)施工過程中需注意控制基礎(chǔ)頂面標高，預留出50mm 厚的二次灌漿層的空間；螺栓需預埋準確，螺栓絲扣需做保護以免被混凝土污損。②剛架制作需嚴格按照設(shè)計圖紙加工制作，吊裝需準確到位，不允許有傾斜、偏差。③鋼結(jié)構(gòu)在制作前,表面應徹底除銹,除銹等級為ST2.5 級。④構(gòu)件除銹完成后刷兩道防銹漆,連接接頭的接觸面及現(xiàn)場焊縫兩側(cè)50mm 范圍內(nèi)安裝前不刷漆,待安裝后補漆。鋼結(jié)構(gòu)廠房平米用鋼量參考如表1。

表1 結(jié)構(gòu)廠房設(shè)計用鋼量（僅供參考）

3.2 防火性能在工業(yè)廠房中的設(shè)計應用

結(jié)合上述案例研究，在工業(yè)廠房設(shè)計中防火功能是必要進行的一項設(shè)計。對于鋼結(jié)構(gòu)而言，相比于混凝土結(jié)構(gòu)其容易受到溫度變化的影響從而導致其防火性能不強，所以應用鋼結(jié)構(gòu)建筑工業(yè)廠房時應強化其防火隔熱設(shè)計。在具體設(shè)計過程中，設(shè)計人員應對廠房內(nèi)部可能發(fā)生火災的類型進行劃分，然后根據(jù)各種類型的火災劃分等級，避免意外事故對廠房結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響，為了保證鋼結(jié)構(gòu)的耐火性能夠得到有效提升，可以在其表面涂刷相應的防火材料，從而使用外部因素控制內(nèi)部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。同時對于設(shè)計人員而言，其應當對于火災的預防控制操作進行合理優(yōu)化，有效控制設(shè)計質(zhì)量，例如可以設(shè)置逃離出口、應急通道等等，這樣在意外火災發(fā)生時可以及時疏散施工人員，減少事故發(fā)生概率。

3.3 防腐性能在工業(yè)廠房中的設(shè)計應用

鋼結(jié)構(gòu)屬于金屬材料，可以被氧氣造成氧化現(xiàn)象。如果長時間使用，其結(jié)構(gòu)就會受到空氣的影響，造成不同程度的氧化和腐蝕，當廠房內(nèi)部濕度較大時，更加會加快其氧化的速度，鋼結(jié)構(gòu)被氧化腐蝕后，其構(gòu)件截面會逐漸變小，導致其會發(fā)生不同程度的生銹現(xiàn)象，使其受力位置集中在一點?；诖嗽?，設(shè)計人員在應用鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計工業(yè)廠房時應首先觀察廠房內(nèi)部的環(huán)境情況，然后根據(jù)檢測數(shù)據(jù)制定科學的防腐方案，然后在鋼結(jié)構(gòu)表面涂刷相應的防腐材料，同樣利用外部材料因素來提升結(jié)構(gòu)的抗腐蝕性能，從而保護結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

3.4 抗震性能在工業(yè)廠房中的設(shè)計應用

一個廠房的建設(shè)，抗震設(shè)計是首要考慮的問題，因為廠房一般都會建設(shè)在比較寬廣的區(qū)域，而且利用鋼結(jié)構(gòu)建設(shè)的工業(yè)廠房一般在地震區(qū)域應用較多，所以在建設(shè)廠房時一定要做好防震工作，保證廠房結(jié)構(gòu)的安全性。首先在設(shè)計過程中要對鋼結(jié)構(gòu)體型進行科學布局，提升結(jié)構(gòu)的傳力性能；其次鋼結(jié)構(gòu)的廠房屋架與鋼柱、屋面板之間應連接牢固，對于節(jié)點處進行合理處理，避免結(jié)構(gòu)節(jié)點連接出現(xiàn)問題；最后對柱體和墻體的寬高比例進行科學調(diào)控，運用最佳的減震方式，提升工業(yè)廠房的抗震性。

4 結(jié)束語

綜上所述，隨著我國工業(yè)化水平的不斷發(fā)展進步，工業(yè)化廠房的建設(shè)范圍也在逐漸增加，因此對于廠房的設(shè)計理念應結(jié)合鋼結(jié)構(gòu)的各種優(yōu)勢進行合理化加強，全面提升廠房的穩(wěn)定性和安全性，確保工業(yè)廠房的結(jié)構(gòu)設(shè)計質(zhì)量。