轻钢结构在医药工业厂房中的应用.docx

轻钢结构在医药工业厂房中的应用作者：建筑钢结构网提要：轻钢结构在医药厂房中的应用已经越来越广泛，综述了在设计过程中建筑结构构造、防火、防爆、防水措施等方面应注意的问题，阐述了其优越性，值得推广。 关键词：轻钢结构医药工业厂房防火防水钢结构是近十年来发展最快的领域， 美国采用轻型钢结构占非住宅建筑投资的50%以上。钢结构有大跨度、大空间，好分隔，施工快、抗震强、节省投资等特点，必将对我国传统的建筑结构模式产生较大冲击。GMP的必要条件是指具备一定洁净程度的洁净厂房,其特点是建筑设计要考虑平面和空间布局的灵活性:1.洁净区小间多、门窗多，主体结构不宜采用厚度大的内墙承重，需采用大空间及大跨度柱网。2.围护结构的材料选型应满足保温、隔热、防火、防潮、少产尘等要求。3.防爆洁净厂房外墙要采用轻质材料，每平方米重量不超过120kg，以满足泄爆要求。4.为减少灰尘，保证区内空气洁净度，厂房最好不设变形缝。5.洁净区不允许各种管道通过，因此需要设置技术夹层。 近年来在医药工业厂房设计中，大量采用轻钢结构，其中以门式钢架为主，有单跨和多跨。门式轻型钢架结构与钢筋混凝土结构相比，有其独特的优点：1柱网布置灵活，跨度最大可达36m，纵向温度区段长度允许300m，横向温度区段长度允许150m，这种结构用于医药工业厂房，符合洁净厂房不设变形缝的要求。2门式结构坡屋面空间较大，作为技术夹层节约投资。3抗震性能好，钢结构本身具有较好的延性，能够充分耗散地震能。另外，由于重量轻，地震力很小。设计经验表明：当抗震设防烈度为7度时，一般不需做抗震验算；当为8度及以上时，横向刚架和纵向刚架均需做抗震验算。4轻钢结构重量轻，节省了基础投资。5外墙采用轻型复合钢板，可以满足厂房泄爆要求。6现场组装、机械化施工、确保质量和进度，投产早、见效快。医药工业应用轻钢结构，建筑方面突出的问题是防火设计。火灾危险性分类甲类的，防火设计更加重要，带有一定的技术难度。轻钢结构构件截面小，钢材强度随着温度的升高而降低，温度达到一定高度时会丧失承载能力。因此在设计中必须考虑采取防火措施，使钢构件满足耐火极限的要求。根据建筑设计防火规范GBJ16-87(2001年版)，医药工业厂房耐火等级一般为二级，要求单层厂房柱耐火极限达到2h，梁耐火极限达到1.5h，而无防火涂料保护的钢柱、钢梁构件耐火极限只达到0.25h，不满足防火规范要求，必须采取防火隔热措施，设计中多采用防火涂料。防火规范2.0.5条规定，二级耐火等级建筑的屋顶如采用耐火极限不低于0.5h的承重构件(一般指屋架)有困难时，可采用无保护层的金属构件。但甲、乙、丙类液体火焰能烧到的部位，应采取防火保护措施。考虑单层门式钢架作为屋面承重部分构件和门架柱连成整体为共同受力构件，与由钢筋混凝土柱和钢屋架组成的厂房相比有所不同，不能按单纯的屋面承重构件考虑，设计中均应采用防火保护措施，以确保在发生火灾时，门式刚架的整体稳定和安全。新版建筑设计防火规范(报批稿)对工业厂房金属结构承重构件的防火要求作了更加明确的规定。耐火等级为二级，设置自动喷水灭火系统的单层丙类生产厂房和丁、戊类生产厂房，还有丁、戊类储存物品仓库，可以不采用防火隔热措施保护。但甲、乙、丙类液体或可燃气体火焰可以烧到的梁、柱应采取外包敷不燃材料或其它防火隔热措施保护，并满足耐火极限要求。二级耐火等级的单层及二层厂房中的梁耐火极限要求达到1.0h，比老规范降低0.5h，二级耐火等级厂房的屋顶可采用无保护层的金属构件，但甲、乙、丙类液体火焰可以烧到的部位应采取防火隔热保护措施。轻钢厂房内大部分是制药工艺设备或洁净房间，防水、防潮、要求高，做好厂房屋面防水十分重要，设计中一定要注意。目前厂房屋面扳安装有三种方法：第一种：复合彩板自攻连接，久之可能漏水，药厂基本不采用；第二种：自扣式连接，无机械损伤，刚性大、防火性好，但蒙皮效应相对弱一些；第三种：咬合接口，刚性大、防水性好，维护费低，外观清晰流畅，具有现代美感，医药厂房较多采用。轻钢厂房屋面坡度不宜太小，排水天沟宜外设。屋面板保温材料须用带铝箔的，以防止结露或雨水溢进。屋面设计应加强悬挂管道的檩条刚度和强度，防止屋面下陷而积水、漏水，轻钢结构设计方面应注意以下问题：当建筑物宽度大于60m，在内柱宜适当设置柱间支撑，当内、外柱交叉支撑与建筑门窗洞口或工艺、暖通专业设备管道布置有矛盾时，可改用人字支撑、门式桁架支撑或纵向刚架，内柱支撑可在外柱支撑相应位置设置，考虑到彩钢板的蒙皮作用，不一定每列内柱都设置。综上所述，无论从工艺布置，还是建筑实用性、施工安装等方面，轻钢结构在医药工业厂房中应用都有其显著的优越性。更重要的是，轻钢结构经济效益明显，据统计它与钢筋混凝土结构相比，可以节省投资25%。轻钢结构是一种新型结构，它在医药工业厂房中应用将会越来越广泛。 钢结构厂房火灾特点及防火要点来源：钢结构网 发布日期：2013-05-28 15:35:55 查看次数：378 -随着建筑技术及经济的发展，厂房、仓库、体育馆等建筑物中较多运用钢结构。然而，轻钢结构建筑耐火等级较低，防火性能较差，在高温作用下其力学性能包括弹性模量、屈服强度都会大幅度降低，容易发生垮塌，造成人员伤亡和较大火灾损失。一、钢结构厂房的抗火灾能力钢结构厂房以钢柱、网架为主要支撑方式，因而钢结构的耐火极限决定了厂房的抗火灾能力。根据钢结构设计规范(GB50017-2003)钢结构厂房主要采用碳素结构钢和低合金高强度结构钢为主要材料。通常，在全负荷的情况下失去静态平衡稳定性的临界温度为540左右，总体机械性能随温度的不同而有变化，一般结构温度达到350、500、600时，强度分别下降1/3、1/2、2/3。在火灾中，火场温度通常会达到8001200，在这样的环境下，具有较高导热性能的钢结构一般会在15min左右，就会出现塑性变形，产生局部损坏，并彻底丧失承载能力导致整体垮塌。其中，不同墙体材料及温度特性，对钢结构的内部温升和在高温下的受力变形会产生一定影响。现有钢结构厂房中，通常采用夹芯板作为间隔墙和外墙，内部以具有较高保温性能的聚苯乙烯、聚氨酯和岩棉等作为填充材料。前两者材料的耐火性能较差，易受热燃烧，会增大建筑火灾荷载，加快钢结构的温升，降低抗火灾能力。而岩棉本身属无机质硅酸盐纤维，不可燃，燃烧性能取决于其中粘接剂的类型和数量。一般情况下，金属夹芯板的耐火极限约10min左右即失去承重功能而垮塌。二、钢结构厂房火灾特点火灾的发生和发展具有随机性和确定性的双重特点。随机性是指火灾发生的起火原因及时间、地点等因素是不定的，受到各种因素的影响，遵循一定的统计;确定性是指在某一特定场合下发生的火灾会按基本确定的规律发展蔓延。燃烧过程与烟气流动过程皆遵循燃烧学、流体力学等物理和化学规律。火灾的确定性规律可采用定量化工程研究，一般分成四个主要阶段，即：初起阶段、发展阶段、猛烈阶段和熄灭阶段。钢结构厂房的火灾危险性主要体现在着火源荷载、厂房几何尺寸及火羽流的形态等方面。一般钢结构厂房的特点是空间较大，空气充足，四周无附属围合建筑，有的大跨度大空间厂房内部甚至形成空气对流，属于初期发展最快的轴对称火羽流。在初期增长阶段，热量迅速累积，在可燃物上方形成温度较高、不断上升的火羽流。当羽流受到顶棚的阻挡后，便在顶棚下方向以平均0.5m/s的水平速度四面扩散开来，形成沿顶棚表面平行流动的较薄的热烟气层，此后，烟气受到建筑围护的阻挡和冷却，达到了一定厚度时又会慢慢向内部火源处扩展，形成逐渐增厚的热烟气层，从而缩短进入发展猛烈阶段的时间。当着火源发展至多处时，在火源间形成漩涡，影响空气对流，造成热量加速积聚，达到充分发展阶段，热烟气层的温度与中心温度相差无几。三、钢结构厂房防火需注意的问题(一)火灾危险性认定。火灾危险性应由生产、存储物品及工艺流程来共同确定。一幢厂房作为不同危险性的生产，或使用、存储不同危险性物品的，其消防要求是不同的。包括个生产阶段的动态变化，也可能导致火灾危险性改变。因此，设计之初应充分了解工艺流程、原料、成品半成品，考虑未来可能出现的洁净车间等高危险等级区域，避免遗留后续发展问题。(二)防火分区划分。在无工艺特殊要求的情况下，尽可能的划分防火分区，有利于减少火灾蔓延，为人员疏散和扑救提供有利条件。防火分区上应以分隔局部堆放大量的可燃易燃材料等火灾荷载大的部位为重点，根据火势蔓延途径，结合结构柱的加固，合理利用防火墙、防火卷帘、水幕等有效分隔。(三)夹芯板墙体材料。由于填充材料的可燃性，聚氨酯和聚苯乙烯材料的耐火极限非常低，使用这两类的建筑，其火灾荷载可以上升9%30%，发生火灾时，可以加速依附的钢结构的温升，导致建筑的快速垮塌。因此，低等级的厂房应严格控制改用火灾危险性较高的用途。(四)防火涂料质量。防火涂料因质量不同而价格有高低，部分单位为节省投资选择质量差的防火涂料;且钢结构的主体设计使用年限一般是50年，而钢结构防火涂料的使用寿命远低于50年。(五)火场排烟通风。现有的大部分厂房均为自然通风排烟