论文部分内容阅读
【摘 要】近年来，钢结构的厂房应用越来越广，普及到了生活中的各个层面，但是，钢结构作为一种材料而言，也具有一定的缺陷。本文将从钢材的防火与隔热、屋面的支撑、钢结构的防腐蚀、温度伸缩缝的设计等几个方面，对钢结构厂房设计出现的几大问题进行全面的解析。
【关键词】设计；钢结构；高效
随着科学技术的发展，社会的进步，用于建筑市场的钢材得到了相当大的发展，因为本身的承载力高、施工效率高、刚度强和抗震效果好的特点，在工业厂房的结构设计中替代了传统的混凝土结构。钢结构的厂房一般分为两类。第一类是重型钢结构的厂房，有轧钢车间、大型冶炼车间等，内设有大型吨位的吊车。第二类是轻型钢结构的厂房，一般采用门式钢架结构、墙面用复合板材料，因为自身的重量小，施工速度快，用钢的量少，在大多的民用建筑中得到广泛应用。因为本身是一种材料，所以具有一定的缺点，比如说易腐蚀、隔热效果差、抗震能力不强等。因此在设计钢结构厂房的时候，必须注意一下几点问题。
一、防火和隔热保温问题
当钢结构的温度为400℃的时候，钢结构的强度就会下降。因此在温度达到150℃的时候，必须进行相应的防火设计和隔热保温设计，以此加强钢结构的导热性，避免了钢结构因为高温影响或者是火焰的作用遭到强大的破坏。还有就是可以在钢结构构件的周围浇筑一定的混凝土或者是包装耐火砖导出热量，或者是采用涂抹厚型的防火涂料进行保温，保温层的厚度根据当地的环境设计。在进行防火和隔热保温的时候，还需要考虑到舒适性和工业性的要求。
二、温度伸缩缝问题
钢结构厂房的大小和柱子的温差、刚度都有一定的关联。钢结构的形状会因为温度的变化而变化，这样的话就会让厂房的结构产生很大的温度力。所以，在设计面积很大的钢结构厂房的时候，为了规避温度力过大产生的影响，可以把产房分成几个温度区。在厂房内部设计温度缝，可以使纵向和横向的。由钢结构的规范确定温度区的长短。温度伸缩缝可以运用双柱模式，也可以利用单株模式。温度缝的设计如果是纵向的，也可以使用滚动支座。如果是横向的，可以使用椭圆孔滑动方式。
三、钢结构厂房的防锈问题
钢结构的表面如果没有加固保护膜而暴露在大气中，就会被锈蚀。如果钢结构厂房一直处在潮湿的环境下和空气中有侵蚀性的介质，对于钢结构厂房的锈蚀会更加严重。钢结构的锈蚀不仅让构件的厚度减小，还会在构件的表面形成一定的锈坑。当构件受力会引起集中的现象，就会使构件过早的毁坏，因此必须引起足够的重视。一般来说，钢结构的防锈措施通常是在表层涂抹防锈漆，至于厚度和层数的多少取决于环境和性质。通常室内的钢结构因为大气的作用下，规定的厚度为110mm，就是面漆两道，底漆两道。露天的钢结构在大气的作用下，规定的厚度为160mm～200mm，或者是200mm以上。钢柱柱脚在地下的部分，必须采用强度大于C20的混凝土包裹，其中保护层的厚度应大于60mm。有侵蚀介质存在的厂房构件，钢的厚度必须大于10mm，焊缝的厚度也必须大于10mm。
四、抗震设计问题
在设计抗震的时候应该注意：
1、钢结构厂房的破坏，一般情况下不是因为杆件强度不足引起的，而是失去稳定作用造成的，所以必须合理的配置支撑系统，保证厂房的整体稳定性。
2、从整体上来说，要求厂方的刚度和质量分布均匀，受力平均，尽量避免因为结构的刚度不均匀造成的消极影响。厂房的横向结构部分，可以采用钢架或者框架，充分利用钢结构强大的受力优势，以此减少横向结构的变形。
3、地震影响下，注意低周疲劳的影响。在设计结构连接点的时候，应该保证节点的破坏晚于结构构件的截面屈服，让结构构件进入到塑性工作当中，很好的吸收地震能量，发挥其作用。
五、屋盖支撑系统问题
这个系统是由纵向支撑、横向支撑、垂直支撑构成的，布局屋盖支撑系统的时候，必须考虑到厂房的高度、柱网、跨度、结构形式等大大小小的因素。一般而言，都是以垂直支撑为主。无檩体系中的大型面板，有三个点和屋架進行焊接，能够支撑上弦部分。但是因为施工条件的影响和安装的需求，无论什么样的屋盖都需要在天窗上弦和屋架上弦设计上弦横向支撑。如果厂房的屋架间距大于13米，或者是厂房内部具有大型吊车的话，必须设计纵向的水平支撑。
六、屋面设计问题
对于屋面的设计，着重点在于放水设计。屋面的放水设计涉及到诸多的因素，比如说屋面的天沟形式、坡度等。坡度的设计应该根据实际情况来定。比如说在大量积血的地方，坡度可以定量的增大。单坡屋面的长度主要影响因素是降雨和最大温差。根据工作经验来说，单坡的屋面长度必须控制在60m以内。如果超过60m，就必须做一些特殊的处理。就目前而言，钢结构屋面设计的对策有：
1、使用彩钢板内板、保温层、隔气板和防水层构成的复合型屋面。
2、在双层彩色压型钢板内部加入保温棉，做成适合的刚性屋面。
七、钢结构厂房的立面设计问题
钢结构建筑的特点有四个：色彩、线条、变化和规模。在设计钢结构厂房的时候必须把握好这四点。在设置钢结构厂房立面的时候，首先是工艺技术决定如何设置，要求立面统一节点而且简洁。彩色压型钢板不是传统的钢筋混凝土模式，它具体表现在丰富的色彩和轻盈的体形。在设计的时候，为了突出进出口和外天沟等特殊部位，经常使用跳跃性色调。不但表现出厂房的恢弘气势，也表现出立面的具体效果。传统的厂房都是混凝土构成的，外墙砖砌，外层使用面砖和涂料完成。因为混凝土设置的屋面采光窗不能达到预期的目的，所以就把采光窗设置在墙面上。如果采用彩色压型钢板效果明显不同。线条能够表现出建筑物的独特性，体现钢结构建筑的现代气息。假如在墙面设置很多的采光窗，会影响到墙面的线条。与此同时，钢结构的屋面可以设置一定的采光板，使得采光均匀，而且通风性很好。
八、门式刚架柱网尺寸的选择问题
门式刚架柱网的配置，首先考虑的就是满足厂房的使用要求，门式刚架之间的距离一般为7m～10m，无论是具有吊车。门式刚架的合理间距建议是9m～10m。因为工程中构件的多少，会直接影响到安装、加工的工作量和进程。一般而言，一个工程采用10m间距的时候，刚架和吊车梁等构件的数量必须比采用7m间距的时候减少35%。虽然说截面增大了，但是降低了工程造价，缩短了施工周期。门式刚架的跨度合理范围是20m～23m，其中最大的跨度为35m。其次是结构的设计。檩条和墙梁是刚架和刚架联系的构件，也是水平、竖向荷载的构件。厂房的纵向水平力有支撑系统支撑，在每个温度区的柱间配置屋盖横向支撑系统，间隔距离约为42m，使得厂房的空间结构更加稳定。
九、总结
钢结构已然成为现代建筑行业不可缺少的一部分，因为它的设计安装时间短、用钢量也很少、工业化程度高的优势，被广泛应用在仓库和厂房之中。在设计钢结构厂房的时候，不能盲目的设计，应该根据它的特点设计出合理的结构模式，使得钢结构厂房更加合理、经济和低碳，适合现代化工业的要求。
参考文献：
[1]黄顺河.单层钢结构厂房设计及注意事项[J].城市建设，2010，（2）：276-277.
[2]周战清，魏洪献.轻钢厂房设计的注意事项[J].土木建筑学术文库，2010，（1）：142-143.
[3]揭智渊.浅论轻钢结构厂房设计中的注意问题[J].中华民居，2010，（10）：298-299.
[4]刘杰.重型钢结构厂房结构设计实例要点简介[J].管理学家，2011，（8）：279-280.
[5]杨毅辉.浅析轻钢结构设计中的注意事项[J].中华民居，2012，（5）：80-88.
【关键词】设计；钢结构；高效
随着科学技术的发展，社会的进步，用于建筑市场的钢材得到了相当大的发展，因为本身的承载力高、施工效率高、刚度强和抗震效果好的特点，在工业厂房的结构设计中替代了传统的混凝土结构。钢结构的厂房一般分为两类。第一类是重型钢结构的厂房，有轧钢车间、大型冶炼车间等，内设有大型吨位的吊车。第二类是轻型钢结构的厂房，一般采用门式钢架结构、墙面用复合板材料，因为自身的重量小，施工速度快，用钢的量少，在大多的民用建筑中得到广泛应用。因为本身是一种材料，所以具有一定的缺点，比如说易腐蚀、隔热效果差、抗震能力不强等。因此在设计钢结构厂房的时候，必须注意一下几点问题。
一、防火和隔热保温问题
当钢结构的温度为400℃的时候，钢结构的强度就会下降。因此在温度达到150℃的时候，必须进行相应的防火设计和隔热保温设计，以此加强钢结构的导热性，避免了钢结构因为高温影响或者是火焰的作用遭到强大的破坏。还有就是可以在钢结构构件的周围浇筑一定的混凝土或者是包装耐火砖导出热量，或者是采用涂抹厚型的防火涂料进行保温，保温层的厚度根据当地的环境设计。在进行防火和隔热保温的时候，还需要考虑到舒适性和工业性的要求。
二、温度伸缩缝问题
钢结构厂房的大小和柱子的温差、刚度都有一定的关联。钢结构的形状会因为温度的变化而变化，这样的话就会让厂房的结构产生很大的温度力。所以，在设计面积很大的钢结构厂房的时候，为了规避温度力过大产生的影响，可以把产房分成几个温度区。在厂房内部设计温度缝，可以使纵向和横向的。由钢结构的规范确定温度区的长短。温度伸缩缝可以运用双柱模式，也可以利用单株模式。温度缝的设计如果是纵向的，也可以使用滚动支座。如果是横向的，可以使用椭圆孔滑动方式。
三、钢结构厂房的防锈问题
钢结构的表面如果没有加固保护膜而暴露在大气中，就会被锈蚀。如果钢结构厂房一直处在潮湿的环境下和空气中有侵蚀性的介质，对于钢结构厂房的锈蚀会更加严重。钢结构的锈蚀不仅让构件的厚度减小，还会在构件的表面形成一定的锈坑。当构件受力会引起集中的现象，就会使构件过早的毁坏，因此必须引起足够的重视。一般来说，钢结构的防锈措施通常是在表层涂抹防锈漆，至于厚度和层数的多少取决于环境和性质。通常室内的钢结构因为大气的作用下，规定的厚度为110mm，就是面漆两道，底漆两道。露天的钢结构在大气的作用下，规定的厚度为160mm～200mm，或者是200mm以上。钢柱柱脚在地下的部分，必须采用强度大于C20的混凝土包裹，其中保护层的厚度应大于60mm。有侵蚀介质存在的厂房构件，钢的厚度必须大于10mm，焊缝的厚度也必须大于10mm。
四、抗震设计问题
在设计抗震的时候应该注意：
1、钢结构厂房的破坏，一般情况下不是因为杆件强度不足引起的，而是失去稳定作用造成的，所以必须合理的配置支撑系统，保证厂房的整体稳定性。
2、从整体上来说，要求厂方的刚度和质量分布均匀，受力平均，尽量避免因为结构的刚度不均匀造成的消极影响。厂房的横向结构部分，可以采用钢架或者框架，充分利用钢结构强大的受力优势，以此减少横向结构的变形。
3、地震影响下，注意低周疲劳的影响。在设计结构连接点的时候，应该保证节点的破坏晚于结构构件的截面屈服，让结构构件进入到塑性工作当中，很好的吸收地震能量，发挥其作用。
五、屋盖支撑系统问题
这个系统是由纵向支撑、横向支撑、垂直支撑构成的，布局屋盖支撑系统的时候，必须考虑到厂房的高度、柱网、跨度、结构形式等大大小小的因素。一般而言，都是以垂直支撑为主。无檩体系中的大型面板，有三个点和屋架進行焊接，能够支撑上弦部分。但是因为施工条件的影响和安装的需求，无论什么样的屋盖都需要在天窗上弦和屋架上弦设计上弦横向支撑。如果厂房的屋架间距大于13米，或者是厂房内部具有大型吊车的话，必须设计纵向的水平支撑。
六、屋面设计问题
对于屋面的设计，着重点在于放水设计。屋面的放水设计涉及到诸多的因素，比如说屋面的天沟形式、坡度等。坡度的设计应该根据实际情况来定。比如说在大量积血的地方，坡度可以定量的增大。单坡屋面的长度主要影响因素是降雨和最大温差。根据工作经验来说，单坡的屋面长度必须控制在60m以内。如果超过60m，就必须做一些特殊的处理。就目前而言，钢结构屋面设计的对策有：
1、使用彩钢板内板、保温层、隔气板和防水层构成的复合型屋面。
2、在双层彩色压型钢板内部加入保温棉，做成适合的刚性屋面。
七、钢结构厂房的立面设计问题
钢结构建筑的特点有四个：色彩、线条、变化和规模。在设计钢结构厂房的时候必须把握好这四点。在设置钢结构厂房立面的时候，首先是工艺技术决定如何设置，要求立面统一节点而且简洁。彩色压型钢板不是传统的钢筋混凝土模式，它具体表现在丰富的色彩和轻盈的体形。在设计的时候，为了突出进出口和外天沟等特殊部位，经常使用跳跃性色调。不但表现出厂房的恢弘气势，也表现出立面的具体效果。传统的厂房都是混凝土构成的，外墙砖砌，外层使用面砖和涂料完成。因为混凝土设置的屋面采光窗不能达到预期的目的，所以就把采光窗设置在墙面上。如果采用彩色压型钢板效果明显不同。线条能够表现出建筑物的独特性，体现钢结构建筑的现代气息。假如在墙面设置很多的采光窗，会影响到墙面的线条。与此同时，钢结构的屋面可以设置一定的采光板，使得采光均匀，而且通风性很好。
八、门式刚架柱网尺寸的选择问题
门式刚架柱网的配置，首先考虑的就是满足厂房的使用要求，门式刚架之间的距离一般为7m～10m，无论是具有吊车。门式刚架的合理间距建议是9m～10m。因为工程中构件的多少，会直接影响到安装、加工的工作量和进程。一般而言，一个工程采用10m间距的时候，刚架和吊车梁等构件的数量必须比采用7m间距的时候减少35%。虽然说截面增大了，但是降低了工程造价，缩短了施工周期。门式刚架的跨度合理范围是20m～23m，其中最大的跨度为35m。其次是结构的设计。檩条和墙梁是刚架和刚架联系的构件，也是水平、竖向荷载的构件。厂房的纵向水平力有支撑系统支撑，在每个温度区的柱间配置屋盖横向支撑系统，间隔距离约为42m，使得厂房的空间结构更加稳定。
九、总结
钢结构已然成为现代建筑行业不可缺少的一部分，因为它的设计安装时间短、用钢量也很少、工业化程度高的优势，被广泛应用在仓库和厂房之中。在设计钢结构厂房的时候，不能盲目的设计，应该根据它的特点设计出合理的结构模式，使得钢结构厂房更加合理、经济和低碳，适合现代化工业的要求。
参考文献：
[1]黄顺河.单层钢结构厂房设计及注意事项[J].城市建设，2010，（2）：276-277.
[2]周战清，魏洪献.轻钢厂房设计的注意事项[J].土木建筑学术文库，2010，（1）：142-143.
[3]揭智渊.浅论轻钢结构厂房设计中的注意问题[J].中华民居，2010，（10）：298-299.
[4]刘杰.重型钢结构厂房结构设计实例要点简介[J].管理学家，2011，（8）：279-280.
[5]杨毅辉.浅析轻钢结构设计中的注意事项[J].中华民居，2012，（5）：80-88.