厂房钢结构设计问题与合理优化

1、厂房钢结构设计问题与合理优化0 引言在这个以钢筋混凝土为主宰的时代，钢结构在建筑业中的重要作用是无法替代的。经济的发展促使大批的工业厂房建立，这对钢结构技术的应用也提出了更高的要求。钢结构的承重能力强，这为工业厂房的安全性提供了保障； 另外，钢结构的安装机械化程度高，这在一定程度上加快了工业厂房的建设速度，缩短了施工期限，节省了大量成本。当然，钢结构技术并不是完美无缺的，它也存在一些问题，这就需要我们的技术人员在设计钢结构的过程中注意避免这些问题的发生，以便建设出安全高质量的工业厂房。1 钢结构的特性1. 1钢结构的优点如今钢结构的零部件都是批量生产，钢结构的安装机械化水平极高，事先设计好的钢

2、结构模型能很快地拼接好，这大大减少了施工时间； 钢结构自重较轻，这方便了施工人员的运输和安装；此外，它的承重能力和抗震能力极强，地震发生时它相对于混凝土更具可靠性，不会轻易倒塌； 从经济因素考虑，钢结构强度高，可塑性强，可循环利用，这大大降低了工业厂房的建设成本。同时钢结构厂房是厂房中比较普遍的一种，这种厂房具有很多的优点，造型非常美观、色彩较为鲜艳、建筑体型多样化、工程造价较低、建设周期较短、机械化程度较高、安装施工较为简便、平面布局灵活易改造。并且钢材本身材质重量轻，材质密度均匀，实际受力比与力学计算模型较近似，易于计算处理。1. 2钢结构厂房的特点1） 厂房内部一般都比较宽敞，高度都会高

3、于普通住房，而钢结构跨度大的特点刚好满足了这一方面的需求； 另外其自身重量比较轻，体积适中，施工人员可随意拼接出各种不同的造型，能建设出不同形状的建筑，比如北京鸟巢，如今它已经是我国的标志性建筑。2） 目前我国的重工业厂房大部分都是钢结构建成的，这主要是由厂房特殊的需要所决定的。厂房多用于机械制造设备的放置，加工器械组装，这通常要求无障碍的宽广空间，纵向的钢铁柱状结构往往可以保证相当长的间距，这一点对于创建厂房空间是十分必要的。在合理的结构规划下，纵向柱状钢结构间距可以达到20 m的范围。3） 吊车作业通常是钢结构厂房中最基本的操作，大量的吊车使用量和较高的吊车使用频率对吊车的质量提出了严苛的

4、要求。为了使厂房达到较好的使用情况，尽可能的选择承载能力较大的吊车类型，一般情况下，重级工作制即可满足绝大部分厂房需要。4） 钢结构，具有很强的承载能力，一般在厂房的设计建造时通常会使承重构件具有较大的横截面积，这进一步提高了钢结构的承载能力。较强的可塑性使钢结构承重在几何学方面有很大的提升，最为基本的三角钢结构已随处可见。5） 虽然钢结构有很多优点，但是也不能忽略一个致命的潜在问题，那就是钢材不耐火。很多人都认为钢材既不是易燃材料怎么会不抗火。钢材虽然属于不可燃材料，但是在高温的环境中，其力学性能就会发生变化，比如屈服强度，弹性模量等都会随着温度的升高而降低。当温度达到500 以上时，降低幅

5、度更为明显，一般在15 min左右就会丧失承重能力而发生垮塌。图 1 为钢结构厂房的实例图。2 我国当前钢结构设计问题分析2. 1钢结构厂房的结构设计由于工艺布置等方面的要求，为了拓展厂房的空间，钢结构厂房一般会采用框架结构，此外，如果厂房的层数比较多且能达到一定的工艺条件时也能采用框剪结构。钢结构厂房设计对其结构布置的要求是要对称均匀地布置柱网，并使厂房的质量中心与刚度中心接近，达到降低厂房空间的扭转作用的目的。钢结构厂房的结构体系需要具备规则、简捷以及传力明确的特点，防止凹角、收缩以及现应力集中或者由于竖向过多而导致的内收或外挑等现象的出现，提高竖向刚度的稳定性。而在多层厂房中，由于其柱距

6、方向尺寸小，柱子多、跨度方向尺寸大，柱子少的特点，所以一般对其采用横向控制的方式，实现纵横向的抗震能力的一致，提高钢结构厂房的抗震性能，促进钢结构厂房设计的经济性和合理性。2. 2理念的缺失我国的钢结构设计一般分为两级，首先一般设计部门根据建设需要进行工图的设计，在工图设计满足规范后移交专业的钢结构设计单位，由具有资质的专业机构进行二次详图设计。这为数不多的环节中存在着诸多问题，设计院的初步结构设计往往只有一些较为简单的结构布局，设计人员缺乏对钢结构的基本认识，单从设计方面出发而未融合钢结构的一些特有属性导致钢结构的优点无法充分发挥。许多工程设计人员存在理论知识基础不牢、缺乏实战经验、缺乏严谨

7、求实的精神，甚至有许多应届的大学生也参与到设计项目中来，这往往会导致钢结构项目在设计的时候就存在很大隐患。在工图设计与二次详图设计交接的过程中同样存在着诸多问题，设计院设计图纸不规范现象普遍存在，设计人员经常用一些简单的线条，结点进行设计表达，这为二次的详图设计带来很大麻烦。国内施工单位的水平同样参差不齐，某些规模较小的施工单位甚至还缺乏信息化的基本条件，不具备整套的计算机软硬件设备。由于施工单位偷工减料而产生的豆腐渣;工程也广泛的存在于钢结构设计的施工中。钢结构的设计对工程质量是否合格有着潜移默化的影响，我们必须以高标准来要求钢结构设计，以免工程质量不合格造成经济损失和人员伤亡。2. 3钢结

8、构的耐火性和抗腐蚀性有待提高通常看来，我们都认为钢结构抗火性强，其实不然，在厂房建设中它的抗火性却成为为数不多的缺点。沸水的温度一般为100 ，在我们看来这个温度极高，会严重烫伤我们的皮肤。然而，对于钢铁，这是远远不够的。一般情况下，钢结构的温度达到400 以上，那么它的强度只是常温下强度的一半； 当温度高于600 或甚至更高时，钢结构的强度就会为零。火灾对建筑物具有毁灭性打击，一旦建筑物着火，不仅会造成经济损失，还会造成许多人员伤亡，所以在厂房建设中耐火因素必须考虑到。在大型建筑物中，我们要做到未雨绸缪，提前准备好可以对钢材料表层涂隔热的特殊材料，这样即使温度达到一定的高度，对钢材性能的影响

9、也会大幅减弱，不会造成钢材料强度的降低。另外，钢材料具有一定的腐蚀性。一般建筑物都是暴露在空气中，钢材料在空气中会氧化； 遇到雨季，钢结构就会出现大面积的锈渍。这就要求我们对钢材料采取一定抗腐蚀措施，以免钢材料的严重腐蚀影响它的载重能力，造成建筑物坍塌的情况。钢材料生锈还影响建筑物整体的美观性。目前，我国最普遍的方式就是对钢结构添加保护层来使其减慢腐蚀，避免快速氧化。一般的保护层分为金属保护层和非金属保护层，此外还有化学保护层，保护层的选用要根据建筑物具体情况来决定。我们要知道，并不是对建筑物添加了保护层，它就不会被腐蚀，这只是减慢了腐蚀的时间，我们要对建筑物进行基层除锈，合理保护建筑物。2. 4钢材料的传导性我们都知道在空旷的钢结构建筑物里面，大声说话