钢结构厂房设计常见缺陷与预防分析论文

钢结构厂房的设计常见缺陷与预防分析摘要：钢结构厂房是指采用钢板和热扎、冷弯或焊接型材，通过连接件连接而成的能承受和传递荷载的国际流行的门式刚架轻

钢结构体系形式,在经济发展推动下，其应用和推广越来越广泛，但是以钢作为材料应用时间间断短，还存在一些缺陷，文章结合相关实例分析了钢结构厂房的设计常见缺陷，并阐述了其预防措施。

关键词：钢结构厂房、设计缺陷、预防措施

中图分类号： tu391 文献标识码： a 文章编号：

一、前言

改革开放以来，在国家经济迅猛发展的推动下，建筑领域钢结构的应用越来越广泛，其扮演角色也越来越重要，由于钢结构有点较为突出，迅速地占领着越来越广的市场。钢结构具有施工速度快、整体刚度和抗震性能好、自重轻、承载力高等优点，尤其是在大跨度和超高层建筑更为突出，取代了钢筋混凝土结构的位置，然而还存在防火性能差、易腐蚀等缺点。

二、钢结构厂房的设计常见缺陷

下图为青岛某钢结构厂房的设计实例图，该厂房的高度为21米，跨度为2x24米，每跨各两台200吨吊车。该厂房的高度高，跨度大，吊车吨位重，其主要设计采用格构式阶型柱，格构柱采用h型钢组合截而，屋面梁为焊接h钢。

通过分析该工程实例施工过程，笔者总结如下几点钢结构厂房常见的设计缺陷：

1、门式钢架柱网的尺寸及结构体系的设置问题

钢结构厂房工程所包含构件的数量会对工程的施工进度以及工程造价产生直接影响，厂房门式钢架柱的间距设计应首先满足厂房的使用要求，门式刚架柱的间距宜设计为8-9m，当钢架的柱间距设计为9m时，工程所需檩条、钢架等构件的数量会较6m柱距时会减少三成（该点仅对重钢适用），这对于缩短工程周期、降低造价具有重要意义，与此同时，钢架柱的间距会影响到工程的跨度，最大跨度的设计不宜超过36m。其次，钢架柱结构体系设置问题，由于纵向水平力由厂房的支撑体系承受，因此屋盖的横向支撑应在各个温度区段的端部柱间或合理设置，使厂房整体形成稳定的空间结构，在门式钢架轻型结构的厂房的横向与纵向温度区段的选择上，横向温度区段不宜超过150m，纵向不应大于300m。

2、钢屋盖系统的设计问题

在进行屋盖系统的设计时，计算荷载与计算简图接近于计算的极限状态，系统构件承载力的安全储备有限，相应的系统对于温度、超载及腐蚀的作用十分敏感，偶然的因素就可能导致其失效，钢屋盖破坏多表现在，屋盖倒塌、杆件及节点板变形或开裂、屋盖支撑弯曲、挠曲超标以及析架杆件断裂等方面。

3、吊车梁系统的设计问题

吊车梁的受力情况十分复杂，加之吊车的垂直与侧向力均具有动力特征。受疲劳与冲击作用的影响，吊车梁系统的计算方式与计算简图与实际应用情况存很大的差异，与屋盖系统相比具有更多的

不稳定性，系统整体的可靠性与耐久性最低。钢结构厂房柱系统的设计应力要比实际应力小很多，柱体的安全储备较大，同时荷载同时出现的概率相对较小，柱体因承载能力不足而发生破坏的情况并不多见。

4、檩条、墙梁与拉条问题

轻型钢结构厂房工程的檩条、拉条与墙梁多选用z形、c形的实腹式冷弯薄壁型钢材，这种类型的钢材具有整体刚度较好的优点，截面的回转半径与惯性矩较大，可以充分发挥材料性能，同时，该型材截面的抗扭刚度较小，对荷载偏心较为灵敏，在檩条、拉条、墙梁等围护构件的设计上应注意以下问题：

（1）风荷载的标准值应按规程规定计算，重视双层拉条的使用；

（2）檩条受风吸力的影响，下翼缘承受压力时，可通过稳定计算进行解决，檩条的稳定性可通过《钢结构设计规范》中的公式进行验算。

三、钢结构厂房的设计常见缺陷的预防对策

1、加固钢结构

在钢结构厂房的设计过程中，根据钢结构的分布，合理改变其荷载、节点性质与传力途径，通过附加杆件与支撑，加以预应力以及加强空间的协同工作等措施对钢结构进行加固。

2、提高钢结构的耐火性

应尽可能的提高钢结构的耐火性，使其在发生火灾后不至于立即失效倒塌。一般的钢材的耐火性比较差，除了在制造时改变钢材

的材料组成成份，改变钢材的结构及金相组织，加入特定的成分，来使钢材自身的耐火性和耐候性都得到提高外。

喷涂法是最简单、最经济、最有效的一种做法，而且价格低、施工速度快，适用于形状复杂的钢构件。不过也具有表面粗糙，不太美观和清理比较难等缺点，这些缺点可以借助一些设计手法来掩盖和修饰。

3、合理设计温度伸缩缝

当钢结构厂房的平面尺度较大时，为避免钢结构出现较大的温度应力，应将温度伸缩缝合理设置在厂房纵横两个方向上，根据钢结构规范确定区段的距离。一般情况下通过设置双柱的方式进行温度伸缩缝的处理，可在屋架支座处对纵向温度的伸缩缝进行滚动支座设置。

4、屋面与支撑设计

合理设计钢结构的形式、设备的分布及温度区段长度等因素，使厂房支撑系统稳定可靠。可于厂房温度区段稳定的柱间进行支撑系统的设置，协调布置实施屋盖的横向水平支撑。厂房的下柱支撑应尽量设置在温度区段的中间部位，使吊车梁等构件能够随温度变化向区段的两端自由伸缩。钢结构屋面当前主要有由两层彩色的压型钢内夹保温棉组成的刚性屋面与由彩钢板内板、保温层、隔气层与卷材防水层组成的复合柔性屋面两种形式。

5、结构的防锈处理

钢结构表面直接暴露在大气中就会锈蚀，潮湿或有侵蚀性介质

环境，加剧钢结构厂房的锈蚀。钢结构厂房构件的防锈蚀问题必须重视，结合厂房侵蚀介质情况和环境条件，在总图布置、工艺布置、材料选择等方面加强设计，确保厂房结构使用期的安全。一般常采用防锈底漆和面漆，结合使用环境和涂层性质设计好涂装层数及厚度，最终起到预防钢结构的防腐防锈的作用。

四、结语

综上所述，在设计钢结构厂房时，我们要严格按照和采用相关设计标准。此外，随着钢结构设计技术日渐成熟，我们要紧跟时代步伐，不断创新，设计出结构合理，经济环保的钢结构厂房，满足经济建设发展的要求。

参考文献：

田海明王永岗崔建华王丽：《某重型钢结构厂房设计与分析》，《钢结构》， 2009年11期

杨明光：《某钢结构厂房设计》，《山西建筑》， 2010年09期

李容生：《钢结构厂房的设计常见缺陷与预防分析》，《才智》，2011年24期

韩瑞芳：《钢结构厂房设计中需注意的问题》，《科学之友》， 2009年20期