化工工业厂房钢结构与混凝土结构设计探讨

化工工业厂房钢结构与混凝土结构设计探讨

刘园春

大庆石化工程有限公司 黑龙江省大庆市 163000

摘要：钢结构在工业建筑设计中有许多优点，这些优点使得钢结构在工业厂房设计中得以广泛应用。在钢结构的结构设计过程中，设计者需注意一些设计细节，如风荷载对结构的影响，结构的耐久性设计，通过完善这些细节，可提高工业建筑的设计质量。

关键词：化工厂房；钢结构；混凝土结构；设计；讨论

1钢结构概述

对钢结构工业厂房进行合理设计，可以取得较大的经济效益和质量效益。钢结构工业建筑可以提高施工效率。同时，结构装配过程可以节省更多的现场安装材料，从而节省更多的工程成本。建筑材料的使用是一种利用率高，可多次使用的建筑材料，钢构件可直接回收，回收价值高，环保性强。同时，钢结构工业厂房空间利用率高，搭接过程中空间占用率低，设计灵活性强，对后期安装提高空间利用率具有重要意义。

2工业厂房钢结构设计特点

2.1便于安装

便于安装是钢结构的一个重要优点。特别是与以往设计相比，钢结构工业厂房更容易处理难度大、复杂的厂房设计，取得了良好的效果和效益。钢结构工业厂房的施工时间比其他结构工业厂房短。钢结构的施工简单易行。施工往往取决于环境、气候等因素，钢结构从生产到加工都可以在工厂完成，只需要在施工现场组装使用。从而缩短了钢结构工业厂房的建设周期。

2.2经济性。

与其他结构类型的工业厂房相比，采用钢结构具有更大的经济优势，通过钢材料的组装可以进一步减少现场安装材料的使用，减少安装措施费。许多工业厂房的设计模型都采用钢结构，这是主要原因。钢结构可以回收利用，从而降低资源成本。

2.3充分利用空间。

在工业厂房的结构设计中，采用钢结构进行设计，空间利用效率也具有很大的价值和优势，因为工业厂房采用钢结构进行装配和安装，构件尺寸明显小于其他类型的建筑结构工业厂房的结构。因此，它还将有助于使外层空间的设计多样化，从而提高今后外层空间的使用效率，并在工业设施使用外层空间方面取得更好的效果。

2.4良好的可塑性

在重载情况下，钢结构会重新分配承受的力，通过调整力来降低压力幅度，从而避免结构损坏。工业厂房钢结构由于具有良好的塑性和强度，可以通过其塑性变形来实现适当的变形，并在一定程度上消除破坏性地震力，从而达到抗震的目的。

3钢结构设计的优势

钢结构设计的优势主要体现在以下三个方面：首先，钢结构的开放空间较大。目前，大多数工业厂房的设计规模较大，钢结构能承受大跨度的设计要求，被大多数工厂设计人员选用。与传统混凝土结构相比，钢结构的实际最大跨径可达48米，在保证梁高相同的前提下，其开度可超过混凝土的50%，因此柱网的柔性大大增强。这种性能有别于传统，具有一些突破性的性能，使钢结构能够实现150米以上的横截面和300米以上的纵截面，本实用新型能满足大多数工业厂房施工过程中温度变形的要求。二是钢结构重量相对较小。与传统的混凝土结构相比，钢结构重量轻，可以大大减轻地基承载力。冷轧镀锌钢板制成的钢结构具有很强的耐腐蚀性，不仅提高了钢结构在使用和施工过程中的耐腐蚀性，而且延长了其自身的使用寿命，保证了其应有的功能和价值。最后，钢结构能有效地提高其施工效率。工业建筑选用的钢结构构件均采用机械化、高强度金属构件生产，在投入使用前质量得到充分保证。钢构件从生产基地运输到施工现场时，操作人员只需按照相应的步骤说明书进行组装，过程简单易行。这一操作大大缩短了工业厂房的施工周期，简化了施工工序，在保证构件质量的同时，提高了厂房的整体施工质量，有利于在最短的工时内完成施工，尽快投入使用，以获得更多的经济效益。

4化工厂房钢结构及混凝土结构设计注意事项

4.1水平风荷载对顶板和格栅的影响。

钢屋盖有两种类型，即上弦杆支架和下弦杆支撑。上弦杆支撑应低于柱高，设计时不应考虑水平风荷载，下弦杆支承顶板围封时应考虑水平风荷载的影响。化工车间屋面跨度一般为20~50m，高度约3~4m，跨高比为1:13~1:16，因为建筑的风压和风振系数随建筑高度的变化而变化，因此建筑越高，风荷载越大。在采用PKPM软件建立模型时，应在考虑网格高度的前提下计算风压和柱底弯矩，以保证屋盖建模的准确性。同时，平网架一般采用全跨布置法，平面桁架垂直面为s形时，应采用4个半跨活荷载。

4.2屋面结构对下部混凝土结构的影响。

跨度小于20m的屋面采用轻型钢结构，跨度大于20m的屋面采用空间桁架或管桁架结构，考虑受力、造价等因素，建议整体采用钢-混凝土复合结构，钢框架结构，轻质夹层面板屋面和墙体，在具体施工中可完成楼板钢筋和混凝土浇筑作业。

4.3空间桁架和管桁架设计。

在网架设计中，必须重点定位螺栓球孔，以减少安装过程中的偏差。在屋盖设计中选择管桁架时，重点抓取相交线切割过程。由于管桁架具有较大的安全储备，且与网格结构相比具有更好的防腐性能，因此，在中等腐蚀环境下，通常建议采用管桁架进行屋顶设计，空间桁架适合于弱腐蚀环境下的屋盖设计。

4.4屋面网格支架设计。

在屋盖网架设计中，应考虑屋面吸力的影响，判断支护的混凝土拉压条件，确定锚固长度。一些电网公司使用安装在橡胶板上的聚四氟乙烯滑块，制造出能够有效释放热应力的滑动支架，对于大跨度的网格，部分应位于中间，橡胶支座和滑动轴承的四角分别起到固定作用。

4.5顶板和复合地板设计。

从挠度设计入手，针对顶板厚度小，如果挠度设计过大，将增加水深，加强顶板荷载。因此，在设计顶板时，必须注意顶板挠度的设计，以确保符合规范要求。从夹层面板材料的设计来看，玻璃面板、岩棉板等材料主要用于屋面保温保温设计，夹层板混凝土厚度根据相关防火保温要求确定，需要注意避免使用以苯板为保温材料，防止燃烧过程中有毒气体的释放。从防水防渗设计入手，顶板重叠的方法主要有三种：一种是穿透式，通常选择顶板漏水部位进行螺钉固定；二是隐扣式，采用高强板抵御台风，适用于屋面坡度较小；三是垂直侧锁，选用低强度板，360°侧锁防渗。在混凝土设计中，要结合工程特点和施工设计要求，对顶板进行柔性设计，发挥防水、防渗、防台风等作用。

4.6钢柱及混凝土结构设计。

为了加快一些工程的施工进度，采用焊接h型钢柱代替混凝土柱。考虑钢柱的抗侧刚度，保证其侧向位移满足设计要求，钢柱的长细比按抗震设计规范计算。在混凝土结构设计中，钢-混凝土结构中的钢板厚度应大于6mm，以保证其稳定性满足工程设计的需要，框架梁截面宽度应大于30cm，并保证混凝土强度大于C30，并加强整体结构性能，确保骨料直径小于1/3钢侧向混凝土厚度，大于25 mm，从而为以后混凝土浇筑环节的效率提高奠定良好基础，并优化整体钢结构和混凝土结构性能。

5结论

综上所述，钢结构工业厂房能够满足人们众多的建设需求，高水平的工业厂房在一定程度上促进了生产的稳定发展。钢结构工业厂房的合理设计关系到其质量和建成后的使用效果。从多个角度完善了钢结构工业厂房的设计，既保证了工业厂房建设的顺利实施，又提高了工业厂房的性能和质量。

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