工业厂房结构设计中钢结构设计应用研究

工业厂房结构设计中钢结构设计应用研究

赵杨

中国建筑第二工程局有限公司北方公司

摘要：近年来,由于中国社会经济总体发展速度较快,各个地方的工业厂房建筑规模也逐渐增加。从当前中国工业厂房结构设计的基本状况来看,结构设计中钢结构使用更加普遍,并能够有效满足绿色建筑发展需要。钢结构工程设计中存在着许多的应用优点,包括抗震性能较好、结构强度较高、施工简单等。因此本文重点对工业厂房结构设计中钢结构工程设计的实际应用加以探讨。

关键词：工业厂房；钢结构设计；特点；应用研究

前言

    工业生产厂区钢结构形式的工程设计技术可靠性保障着工厂的运行安全可靠和稳定性,是工厂安全的重要前提条件,所以工程设计技术人员需要针对现实环境和实际应用条件,对企业工厂的钢构件进行全方面考察研究,使之更高程度的适应中国现代工业建筑中对结构设计提出的新需求,以便于更加清楚如何更为科学合理的应用钢构件工程设计,并特此地进行脚本研究,期望可以更有效地促进中国的现代制造业建设发展,使之更高程度的适应中国现代经济建设需要。

一、工业厂房钢结构应用意义

    相对于常规的钢筋砼材料,钢筋结构基本上属于各向同性的材质,抗压、抗拉和抗剪切硬度都非常高,同时拥有较优秀的延性。门式刚架的最大单跨跨度可以达48米。而工业厂房则通过钢筋结构设计,在相同的空间里,大大减少了对水泥和木材等常规物料的运用,使空间可利用率更高,加之现代化的建筑设计技术,使钢结构工业厂房更为的时尚漂亮。而钢筋构的主要建筑特点就是将钢构先在车间制造,然后现场装配,在具体建造的环节中,大大减少了对绑扎模板脚手架和支装钢筋等常规物资和劳动力的投资,从而大大提高了建筑速度,有效压缩了建筑工期。稳定性与施工效果都明显提高,在后期的维修过程中,也相对于原有的机械工厂,钢结构工厂更为的简洁与方便,对维护人员的需求也相对少。

二、工业厂房钢结构设计现状

2.1整体布局不合理

    因为钢结构的硬度大、弹性好,所以在对钢结构工业的建筑设计中,有些建筑公司单纯为降低钢铁结构的钢材用量,以降低建筑成本,因此采用了空间面积大、跨度大的厂房。然而在实际的应用工程中,也将面临着许多安全隐患,包括厂房结构的稳定性,以及工业装置的布置、内部安装方式等对其稳定性的影响。如果这些对安全性的设计并不考虑,在今后的工程实施中,将提高更大的实施成本,给企业带来难以挽回的损失。

2.2造价成本控制不佳

    钢结构的工程设计与实施都是一项复杂而长期的工程,成本不但涉及钢结构的建筑材料本身,还必须包括人工成本、建筑设备、辅助材料等。但在实际设计方案中,设计师不能根据现场工艺要求,对设计方案进行校验,因此导致方案和现场工艺无法配合的设计方案。

三、工业厂房钢结构设计特点

3.1便捷性

    钢构件在工业厂房结构上的运用基本上体现出了便捷性,而这种快捷化也是钢结构的主要优点,尤其是和以前的工厂结构比较,采用了钢构件的工业厂房结构能够更加方便的进行处理困难的复杂厂房的结构,从而达到了良好的结构施工效果与经济。钢结构工业厂房所需的施工时间较其他结构工业厂房短,因为钢结构的结构的建设要简单方便的多,而且施工时往往由于条件气候的原因,从制造材料到生产新的钢结构都可以直接在厂房内进行,不需在施工现场安装和使用设备。

3.2经济性

    相比其他构造形式的工业厂房,采用钢结构的生存空间具有更多的优越性,采用钢铁生产,能够进一步降低建材的成本,同时在每立方米单位建筑材料成本上也具有较大的效益,这也是钢结构的一种优点。很多工业厂房的模型都使用了钢结构,这是其重要因素。钢铁结构能够利用,因此减少了生产成本。

3.3空间利用好

    在工业生产厂区的建筑工程结构中,由于采用了钢铁进行的建筑工程,在空间利用效果方面也具有很重要的价值和优点,但由于在工业生产厂区中采用了钢铁进行组装与布置时,其本身的空间利用明显低于其他种类的建筑物结构,因此这种形式的工业生产厂区设计具有很大的可变性。因此,这就将可以使外层空间的设计更加多样化,以便增加今后使用外层空间的效益,在工程设施中具有更良好的应用效益。

3.4有良好的塑性和耐性

    在重载或高负荷的状态下,虽然其他工业装置也将发生破坏,但钢结构将被重新分配的高负荷所利用,并通过调整受力角度降低力压幅度,从而防止了系统的损伤。由于其具备优异的可塑性和刚度,使得当遭受自然灾害后,工业工厂的钢结构能够利用其自身的塑性特点,做出相应改变,在一定水平上减少破坏性抗震能力,实现防震目的。

四、工业厂房钢结构设计应用研究

4.1结构设计

    所有建筑,都需要结构的设计作为加工钢结构和建筑的基础。所以钢结构加工厂房的建筑,也并不例外。设计师针对企业厂房的具体情况,根据生产工艺,选择适当的构件造型方法。并针对当地风压、雪压和负荷等情况的差异,进行技术测算,从而制定出适当的建筑构件截面。同时设计图纸还需要对建筑材料的类别、尺寸、工艺方法、质量要求等也必须有清楚的标识

,以防止不同方式施工的工作人员对施工结果产生不必要的干扰。

4.2防火设计

    钢结构建筑的稳定性主要受环境温度的影响相当大,而较大的温度变化将对施工厂区建筑物的安全性产生危害。所以,在钢构施工厂区的建筑中,应着重考虑环境温度的变化以及在耐火方面的考虑。首先,工程设计部门要了解并重视火灾事故的危险性范围、消防条件和标准等,并在建筑设计方案中,要将耐火性能的设计摆到第一位,且工程设计中应包括了消防通道、消防设施等,以确保工程职工的人身安全。然后,在具体实施的工程中,应选择具备相应耐火功能的建筑物,并对钢构进行耐火涂料,以更进一步减少火灾事故所产生的危险性,并提高钢结构厂房的耐火特性。

4.3抗震设计

    按照工业厂房所处地理位置的抗震规范条件,对钢结构或工业厂房采取了相应要求的抗震设计措施。这就需要建筑设计者在设计的过程中,必须确定建筑物的热传受力路线,以确保整体构造的热受力路线都是正确确定的。根据不同构造形态,合理设置横向构件与纵向结构,控制工业厂房的变形在规定要求范围内,以防止由于部分结构或构件的损坏而造成整体构件缺乏抗震特性。而建筑物构件在抗震过程中所引起的破坏,多由于支承整体结构的构件达不到具体的刚度要求,这样在抗震条件发生应力作用下,建筑物构件的热稳定性就得不到了合理支撑点,因而引起倒塌。所以在钢构件工程工业厂房建筑设计过程中,就必须进一步提高工程厂房结构支撑体系的科学化与合理化,并全面提高工程厂房结构的安全性,以保证钢构件工程厂区达到较好的抗震特性。

4.4防腐设计

    钢铁结构受到自身材质的限制,一旦长期裸露于空气中易于被氧化物,但同时一旦处在受潮的条件下,则易于生锈侵蚀,当锈斑和氧化物加重时,就会干扰钢铁界面的受力平衡,进而使系统的用钢过度富集,从而造成了钢结构的不平衡。所以,在设计和建造的过程中,设计者要充分考虑工业厂区的自然环境,并及时设计好工业厂区钢铁结构的防腐和抗氧化的方法,比如可以选用抗氧化性较强的钢铁材料,在钢铁结构表层涂刷防腐的涂层等,从而保证钢构材料,在自然环境条件恶劣的地方,还能够提高防腐涂料的厚度,从而抑制环境腐蚀因子的破坏性,提高了钢构的耐腐蚀性。

结束语

    综上所述,由于中国工业化步伐日益加速,企业厂区建造规模逐渐增加,所以必须提高厂区建筑设计技术,充分提高厂区稳定性与安全系数,并增强建筑工程的消防、抗震、防腐蚀特性,保证结构设计要求。并为新公司的开发建设创造了良好的环境。

参考文献

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