钢结构工业厂房设计

浅谈钢结构工业厂房设计
摘要：工业厂房的设计的好坏是由工艺、项目管理所决定的，而衡量一个设计院的水平则是通过对该设计院的综合管线的管理来
评定的，因为对于综合管线的管理将会直接影响到设计的顺利进行。

各专业协调的能力最直接、最表面的体现就是综合管线的布置。

各专业协调的好，综合管线的布置就合理，厂房就会整齐、干净，否则就显得零乱。

本文介绍了钢结构厂房的优点，探讨了钢结构工业厂房设计要点。

关键词：钢结构工业厂房设计优点
中图分类号：tu391 文献标识码：a 文章编号：
近些年来，我国的建筑行业发展迅速，颇有日新月异的景象。

伴随着科学技术的进步和居民的需求更加多层次化，钢结构在建筑施工和工业厂房中的应用越来越广泛，为我国经济的增长和人们生活水平的提高注入了新的活力。

但是，钢结构的安装工程具有很强的专业性，有着严格的施工标准和施工规范，由于钢结构的安装施工工艺在每个具体的工程中，都具有各自的特殊性，且施工工艺在尚未得到进一步的完善，因此，在钢结构施工过程中，容易出现各种问题，对整个工程的质量产生深远影响。

随着钢结构越来越广泛的被应用到各个领域，加强对钢结构安装工程的施工质量控制，有着十分重要的意义。

一、钢结构厂房的优点
钢结构工业厂房因其施工速度快、自重轻、抗震性能好、环保等
特点在建筑工程中已被广泛认可，与钢筋混凝土结构相比，有其独特的优点：
1、钢结构自重轻
钢结构的容重虽然较大，单与其它建筑材料相比，它的强度却高很多，因而当承受的荷载和条件相同时，钢结构要比其它结构轻，便于运输和安装，并可跨越更大的跨度。

自重轻不仅可以减少运输和吊装费用，还可以降低基础造价，其综合经济优于钢筋混凝土结构体系。

2、钢结构布置灵活
钢结构能满足工业厂房建筑设计的大跨度要求，跨度最大可达
48m，在梁高相同的情况下，钢结构的开间可比混凝土结构的开间大50%，从而使柱网布置更加灵活。

纵向温度区段长度允许300m，横向温度区段长度允许150m，符合工业厂房不设变形缝的要求。

3、钢结构节约面积
钢结构与混凝土结构相比节约结构占用面积，增加使用面积，空间利用率高。

网架结构形成的屋面下部空间较大，可布置各种管道，如通风、消防、空调冷水、采暖、给水、封闭母线、压缩空气等，充分利用建筑空间，节约投资。

4、钢结构抗震性能好
由于钢结构本身具有较好的塑性和韧性，故能够充分耗散地震能。

不会因为偶然超载或局部超载而突然断裂破坏，钢结构对动力荷载的适应性较强，钢梁、钢柱组成柔性框架可抵抗8度以上地震，
因此钢结构在地基承载力低和地震设防烈度较高的地方应用广泛。

5、钢结构施工速度快
轻钢厂房全部钢构件都可以在专业化的金属结构制造厂制作加工，机械化生产程度高，保证精度，确保质量。

制成的构件运到现场组装，现场通常只需进行紧固件和螺栓的安装，施工速度快，大大缩短建设周期，使厂房能尽快建成投产，获得良好的经济效益。

二、钢结构工业厂房设计要点
1、保温隔热与防火设计
钢材具有非常好的导热性能, 其导热系数达到50 w/ (m·℃) ,
对于钢结构建筑, 如果不进行保温隔热处理, 势必会造成大量能
源浪费和消耗, 同时还要满足工艺性要求和舒适性要求。

钢材受热在100e 以上时, 随着温度的升高, 钢材的抗拉强度降低, 塑性增大; 温度在250e 左右时, 钢材抗拉强度略有提高, 而
塑性却降低, 出现蓝脆现象; 当温度超过250e 时钢材出现徐变现象; 当温度达500e 时, 钢材强度降至很低, 以致钢结构塌落。

因此, 当钢结构表面温度处于150e 以上时, 必须做隔热及防火设计, 做法一般有两种：在钢构件外包耐火砖, 混凝土或硬质防火板材；采用厚涂型防火涂料, 厚度按《钢结构防火涂料应用技术规程》计算。

2、屋盖支撑系统及屋面设计
屋盖支撑系统的布置应根据厂房跨度、高度、柱网布置、屋盖结构形式、吊车设置及吨位大小、振动设备情况等条件来决定。

一般
情况下无论有檩或无檩体系的屋盖结构均应设置垂直支撑,在无檩体系中, 大型屋面板有三点和屋架焊接, 可起到上弦支撑作用,
但考虑到施工条件限制和安装需要, 无论有檩或无檩体系屋盖均
应在屋架上弦和天窗架上弦设置上弦横向支撑。

对于屋架间距不小于12m 的厂房或厂房内设有特重级桥式吊车或厂房内有较大振动
设备的均应设置纵向水平支撑。

屋面设计的重点是防水。

屋面防水设计涉及屋面坡度、天沟形式、单坡屋面长度等因素。

根据《屋面工程技术规范》的规定, 屋面坡度最小为5%。

但在实际工程中, 一些外资钢构公司屋面坡度经常做到3%, 甚至2%。

考虑到目前国内钢构厂家技术力量、节点的处理、材料性能方面参差不齐, 人们将屋面坡度控制在5%。

在积雪较大的地区,坡度应适当增大。

单坡屋面长度, 主要取决于工程所在区域的最大温差以及降雨
所形成的最大水头的高度。

根据收集的资料和工程设计经验,单坡屋面长度宜控制在70 m 以内, 若超过70 m, 需做专题研究、特殊处理。

经过调研了解, 目前市场上常用的钢结构屋面做法有两种：双层彩色压型钢板内夹保温棉, 使用量很大, 但温差大、单坡长造成的彩钢板热胀冷缩问题很难解决；复合柔性钢屋面系统, 由屋面彩钢板内板、隔汽层、保温层、卷材防水层组成。

由于最外层铺设柔性卷材, 整个屋面为一个密闭系统, 也不存在热胀冷缩的问题, 造价较国内钢构厂家稍高。

3、温度伸缩缝的设置
温度变化将引起钢结构厂房变形, 使结构产生温度应力, 其大
小与柱子刚度、吊车轨顶标高和温差有关。

当厂房平面尺度很大时, 为避免产生过大的温度力, 应在厂房横向或纵向设置温度缝, 将
平面尺寸很大的厂房分成若干温度区段。

温度区段的长度可根据钢结构设计规范执行。

温度伸缩缝一般采用设置双柱方法处理, 也可采用设置单柱方法处理, 对纵向温度伸缩缝可在屋架支座处设置
滚动支座, 对横向温度伸缩缝可在框架梁与檩条连接处采用椭圆
孔滑动方式或槽钢夹板滑动方式。

4、防锈处理
钢结构表面未加保护而暴露在大气中就会锈蚀, 当钢结构厂房
空气中有侵蚀性介质或钢构件处在潮湿环境中时, 钢结构厂房锈
蚀就会更加明显和严重。

钢结构的锈蚀不仅使构件截面厚度减薄, 而且还会在构件表层产生局部锈坑, 当结构构件受力时将引起应
力集中现象, 使结构过早破坏, 因此对钢结构厂房防锈蚀问题应
予以足够地重视, 并应根据厂房侵蚀介质情况和环境条件在总图
布置、车间内部工艺布置结构选型和材料选用等方面采取相应对策和措施, 以确保厂房结构安全使用。

一般钢结构的防锈蚀通常采用防锈漆涂刷其表面, 涂层的层数和总厚度应根据构件使用环境和
涂层性质来决定。

一般室内钢结构在自然大气介质作用下, 要求涂层厚度为100μm, 即底漆两道, 面漆两道。

露天钢结构或在工业大气介质作用下的钢结构, 要求总厚度为150 μm~200 μm 或200μ
m 以上。

钢柱柱脚在地面以下部分应采用强度等级不低于c20 的混凝土包裹, 其保护层厚度不应小于50 mm。

有侵蚀介质厂房的受力构件, 其型钢厚度不得小于8 mm, 受力焊缝厚度不宜小于8 mm。

5、立面设计
轻钢结构的建筑表现主要有以下4 个方面的特征, 即规模、线条、色彩和变化。

彩色压型钢板使得轻钢结构建筑表现得丰富多彩, 给人一种明显区别于传统钢筋混凝土建筑的耳目一新的感觉。

在钢结构工业厂房的设计中, 厂房的体型受工艺的约束, 同时体型变化过于丰富会形成复杂的节点处理, 从而提高工程造价。

因此在设计中常用手法是采用跳跃性色彩和冷色调, 重点突出主要出入口、外天沟、收边泛水等, 既丰富了立面又体现了现代化工业厂房的恢宏气势。

传统的钢筋混凝土结构厂房, 外围护墙体为砖砌体, 外装修为涂料或面砖, 辅以色带, 由于混凝土屋面设置采光罩效果不理想, 设计时通常在墙面设置大量的采光窗。

但对于围护墙体为彩色压型钢板的钢结构厂房来说则不然。

线条是表现轻钢结构建筑风格最独特的特征, 匀称的线条或横或纵, 使得轻钢结构建筑富有流畅的金属质感, 体现了强烈的现代工业气息。

若在墙面设置大量的采光窗, 则破坏了墙面的线条造型, 同时轻钢结构屋面可以大量使用屋面采光板, 采光均匀, 非常适合目前有色金属行业流行的联合厂房, 既能保证建筑采光又不破坏墙板的线条。

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