工业厂房结构设计中钢结构设计的应用论文_李晓峰,张彦辉,陈国惠

工业厂房结构设计中钢结构设计的应用论文_李晓峰,张彦辉,陈国惠

中国核电工程有限公司郑州分公司 河南郑州 450000

摘要:在当前工业生产和管理工作中,工业厂房建设作为其中非常关键性的内容,其不仅是保证工业生产活动的重要场所,同时也是工人生活休息的场所。因此工业厂房设计要更加合理和科学。在当前工业厂房结构中,钢结构作为最为经济和实用的工业厂房建筑材料,在当前工业厂房建设过程中广泛应用,其不仅具有较好的稳固性,而且更具耐久性,能够有效的保障工业厂房的安全。本文主要对工业厂房结构设计中钢结构设计的应用进行分析研究。

关键词:工业厂房;钢结构;设计;

一、钢结构的优势分析

1.1环保性

在工业厂房设计中应用钢结构具有很好的绿色施工效果,钢结构作为一种建筑材料,具有较高的利用率,并且可以重复使用,在安装过程中钢结构不会产生噪声与粉尘污染,拆卸后的金属构件还能实现回收利用,充分体现钢结构的环保性优势。

1.2抗震性强

钢结构在地震灾害发生时具有很好的抗震效果,在同等跨度和负载作用下,钢结构的自重较轻,采用钢结构厂房大大降低了结构设计的难度,全面提高了厂房的稳定性与安全性。高质量的抗震效果能够降低地震灾害发生时所造成的人员伤亡与经济损失。除此之外,对于动力荷载钢结构也具备很好的质量标准,能够抵挡八级的地震,较多的应用于地震多发区。

二、钢结构工业厂房设计内容

钢结构工业厂房的设计要依据厂房的实际需求,充分考虑到厂房设计的特点,优化整体的结构布置和参数计算方法,使钢结构工业厂房的使用性能能够得到最大的限度的体现。基于以上几点,钢结构工业厂房设计内容主要包括以下几个方面。(1)支撑体系的设计。一方面是厂房的结构体系。在实际设计施工中,相关的设计人员必须根据实际厂房的层高和层数来确定具体的厂房的结构体系。在厂房的空间范围较大时采用“框架结构体系”;当厂房的层数过高时采用“框架支撑体系”。优质的厂房的结构体系就是要发挥其框架作用,充分体现钢结构工业厂房的完全性和可靠性。另一方面是控制好厂房框架的横向和纵向。在实际工作中,把握好横、纵向的抗震能力,就能确保整体结构的经济性和稳定性,从面提高钢结构工业厂房的质量。(2)柱网与楼盖设计。一方面是柱网布置设计:①设计要求:满足正常的使用需求与生产工艺。②设计原则:安全性、经济性、施工便捷与先进性。③设计标准:合理计算柱距,有效的柱距应当控制为 6m 或

6m 倍数。另一方面是楼盖设计。设计人员可根据不同板材自身的优缺点综合分析,最终选定质量好符合施工要求的楼盖材料。(3)变形缝的设计。设计人员应当以基础顶面作为起点,在两个温度区段分隔的上部结构部位进行设置,避免上部结构变形过度。(4)设计软件的合理应用。设计人员依据设计标准使用设计软件分析厂房的结构,不仅可以提高设计人员的工作效率,更主要是能确保设计工作的准确性、安全性和先进性。

三、工业厂房的钢结构设计要点

3.1注重防火设计

钢结构相比于混凝土结构,其受温度变化的影响较大,在防火能力方面并不理想。因此在钢结构工业厂房设计过程中,需要重视钢结构的隔热和防火方面的设计,以此来提高工业厂房的安全性和可靠性。这就要求在具体设计过程中,设计人员需要明确区分工业厂房的火灾危险性类别,对厂房的防火等级进行确定,并严格按照具体的规范和防火要求,采用达到防火等级的钢构件,以此来降低火灾对钢结构所造成的影响,提高钢结构工业厂房的防火能力。在实际设计过程中,为了能够进一步提高钢构件的耐火性能,通常会利用防火涂料涂覆在钢结构表面,达到提高钢结构厂房防火等级的目的。另外,设计人员还要做好相应的预防工作,综合多角度和全方位进行考虑,如疏散楼梯和安全出口的合理设计,一旦火灾发生时,能够及时对人员进行疏散,有效的降低火灾事故的损失。

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3.2加强防腐设计

由于钢结构自身的特性,其在大气环境下容易被氧化,从而发生腐蚀,特别是当钢结构处于潮湿环境下时,这种氧化作用还会加剧,腐蚀更为明显和严重。当钢结构发生腐蚀时,主要表现在构件截面会大幅度缩小,钢结构表面局部会出现锈坑,受力部位会产生应力过于集中的问题,严重影响钢结构的使用寿命。因此在具体设计过程中,设计人员要与工业厂房所处的环境有效结合,以此来制定出具体的防腐设计方案,有效的提高钢结构的防腐蚀性。当前在钢结构厂房建设过程中,通常会将防锈防腐涂料覆盖在钢结构材料外面,以此来隔离诸多腐蚀因子与钢结构直接接触,有效的保护好钢结构。但在具体涂刷防腐材料时,需要针对不同部位的防腐防锈要求来确定具体的涂料厚度。

3.3加强抗震设计方面

在工业厂房钢结构设计过程中,其中抗震设计作为其中非常关键性的内容,特别是对于处于地震多发地区的工业厂房,在钢结构设计时需要重视防震设计,全面提升钢结构工业厂房的抗震能力,使其具备较强的抗震性,保障工业厂房的安全。在具体设计过程中,需要均匀对称进行钢结构布置,明确结构传力,以此来减少震动可能会对工业厂房带来的破坏性影响。同时连接方式还要更为科学合理,特别是屋架与屋面板、屋架与柱子之间的连接要更为可靠,避免出现节点破坏的情况。另外,柱与墙之间的拉结要加强,调整适当的高宽比,采用适宜的减震方式,以此来有效的提高工业厂房的抗震性能。

3.4重视钢结构计算过程

钢结构计算一般采用的是结构设计软件计算程序,计算结果评估是钢结构设计中的重要组成部分,对不同软件的计算结果进行对比分析,最终选择最合适的截面有利于成本的节省。荷载取值时,对于降雪量较大的地区,设计人员应当根据本地区的实际降雪情况,考虑适当增加钢结构荷载,检验荷载最大值是否可以承受最大量的降雪。构件设计时,应充分重视净截面、长细比这些结构参数的重要性。连接设计时,应根据施工条件等选择合适的连接方式,若采用承压型连接,则考虑到承压力和剪切力两方面的要求,螺栓不得安装在剪切面上,此时须讨论其连接位置是否合理,是否施工方便。

四、钢结构设计的注意事项分析

4.1控制横向框架及纵向框架周期

控制横向框架和纵向框架的周期就是保证建筑物能够有均匀的抗震能力,将横向和纵向的周期控制好,还能很好地控制整个建筑物建设的经济成本。

4.2合理进行电梯间位置布置设计

一般的工业厂房如果建设是多层的,就说明需要一定的电梯设置来进行重物的运输,所以说,在建设多层房屋的时候,要合理地选择电梯间的位置,不光要保证重物能够方便运输,还要确保在运输重物的时候,电梯间能够均匀承重。所以说,在选择电梯间的位置的时候,应该避免偏离建筑物重心的位置,即建筑物的角部和端部。

结束语

当前工业厂房结构设计中广泛应用钢结构,钢结构以其较好的稳定性和灵活性特点在工业厂房结构中进行应用,并取得了较好的成效。但基于钢结构自身的缺陷,在工业厂房钢结构设计过程中,还要遵循具体的原则,加强防火和抗震性能的设计,以此来保证钢结构工业厂房的安全性,全面提高钢结构工业厂房的质量,为我国工业的健康、持续发展奠定良好的基础。

参考文献

[1]刘洪.钢结构工业厂房施工的质量问题与控制[J].建筑知识,2016(10).

[2]高朋.钢结构工业厂房设计及施工问题的探讨[J].科技创新与应用,2014(14).

[3]孟祥瑞.钢结构工业厂房施工技术研究[J].科技与企业,2013(24).

论文作者:李晓峰,张彦辉,陈国惠

论文发表刊物:《基层建设》2019年第7期

论文发表时间:2019/6/25

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