文/梁磊、范子坤 中國核電工程有限公司 福建福清 350300

鋼結(jié)構(gòu)材料勻質(zhì)性和各向同性好，是一種比較理想的彈性體。其具有韌性好、強度大、抗變形能力強的特點，能夠承受住較大的動力荷載。再加上鋼結(jié)構(gòu)自重輕的特點，使得其施工比較方便，縮短了施工時間，大大提高了施工的效率，具有良好的經(jīng)濟和社會效益。因此在工業(yè)廠房設(shè)計中得到了頻繁的應(yīng)用。

1、鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定設(shè)計

(1)構(gòu)件的布置，需要考量整個鋼結(jié)構(gòu)體系及局部的穩(wěn)定性要求。目前，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計一般要按照平面體系進行設(shè)計，例如門式剛架，以及框架等。為了確保平面結(jié)構(gòu)不出現(xiàn)平面外失穩(wěn)問題，建議從結(jié)構(gòu)整體布置設(shè)計，來解決問題，如增加支撐構(gòu)件等。

(2)在設(shè)計單層或多層框架結(jié)構(gòu)之時，一般不需要進行框架穩(wěn)定性的分析，只需要計算框架柱的穩(wěn)定性即可。在柱的平面外計算長度系數(shù)，需要借助框架整體穩(wěn)定性進行分析，使柱的穩(wěn)定計算與框架穩(wěn)定計算等效。

(3)設(shè)計結(jié)構(gòu)的細部構(gòu)造與構(gòu)件穩(wěn)定計算應(yīng)保證一致，這也是鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中需要注意的問題。節(jié)點連接處要求能傳遞彎距時，應(yīng)有足夠的剛度和柔度；設(shè)計桁架節(jié)點時應(yīng)盡量減少桿件的偏心；在涉及結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性能時，設(shè)計構(gòu)造方面需要滿足不同強度的要求以及特殊要求，例如簡支梁的抗彎強度等。不動鉸支座的要求，是阻止位移并允許在平面內(nèi)轉(zhuǎn)動，但這不能確保梁整體的穩(wěn)定性情況，所以不動鉸支座，還需要能夠阻止梁繞縱軸扭轉(zhuǎn)，并允許梁在平面內(nèi)轉(zhuǎn)動和梁端截面自由翹曲，以符合穩(wěn)定分析的條件。

2、次梁的設(shè)計

在進行次梁的設(shè)計時，應(yīng)避免次梁出現(xiàn)較大的撓度，因為較大的撓度會給人不安全的感覺，同時還會對廠房的使用功能造成影響，因此本廠房在進行樓層平面梁格的布置設(shè)計時，不僅考慮到了鋪板

的最大支承長度的要求，也考慮了機械設(shè)備的具體情況。對鋪板和梁的相互作用進行分析，可以知道本廠房的鋼板與梁之間具有較好的連接，這樣表明這兩者之間可以形成有效支撐，因此無需再次進行梁的整體穩(wěn)定性計算。如果鋼板和連梁在進行焊接時，只在兩端進行了連接，而沒有對中間進行焊接，這樣在進行梁平面外穩(wěn)定性的計算時，只能按照跨中無側(cè)向支撐的情況進行分析。雖然次梁所受到的荷載較小，但是也應(yīng)采用軋制（熱軋）H型鋼，而不應(yīng)采用普通槽鋼，這是因為普通槽鋼平面外穩(wěn)定性較差，不能滿足要求。

3、連接點處理

連接點設(shè)計主要是運用焊接處理連接頭。需要注意連接裝置的選擇以及焊接的效果。焊接過程需要嚴格把控，防止鋼結(jié)構(gòu)開裂或者斷層。預(yù)熱焊接后熱等環(huán)節(jié)盡量一氣呵成，避免出現(xiàn)焊瘤和漏洞。對于焊接的技術(shù)要求也有一定的要求，需要用一級二級焊接的部分都是鋼結(jié)構(gòu)建造的關(guān)鍵點，不能疏忽遺漏。連接接頭的質(zhì)量也需要格外注意，對口的角度以及坡口的質(zhì)量等都是需要重視的部分。只有鋼結(jié)構(gòu)連接處理穩(wěn)妥才能保障整個工程的安全性。

4、焊縫的設(shè)計

在鋼結(jié)構(gòu)當中，鋼結(jié)構(gòu)最基本的連接方式為焊接方式，因此鋼結(jié)構(gòu)的安全就取決于焊縫質(zhì)量的好壞，因此就要依照結(jié)構(gòu)的受力性和重要性以及鋼材的焊接性能，來對焊接的等級進行選擇。在大多數(shù)情況下，應(yīng)該對鋼板板材的對接焊縫進行疲勞強度的檢驗，對于一些比較重要的焊縫，更應(yīng)該進行檢驗，焊縫的質(zhì)量等級至少為二級，對于只受剪力部分可以運用角焊縫，因為應(yīng)力集中現(xiàn)象較為明顯所以焊縫的質(zhì)量等級大多數(shù)是三級。

5、負載承受能力

在設(shè)計環(huán)節(jié)應(yīng)綜合考慮工業(yè)廠房的實際用途。依據(jù)廠房用途特性進行負載值的計算，以此來評判結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性。另外，在設(shè)計鋼結(jié)構(gòu)時，應(yīng)著重考慮結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，綜合分析在不情形中穩(wěn)定性的變化規(guī)律。在計算負載值時，有效使用現(xiàn)代技術(shù)，憑借先進的軟件程序設(shè)計，科學(xué)計算，確保與設(shè)計用途相符。

6、防火設(shè)計

通過上文中對鋼結(jié)構(gòu)特點的研究，發(fā)現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)自身的防火性能比較差，在遇到高溫的情況下，極易發(fā)生變形的現(xiàn)象，其抗拉強度急劇下降，很可能會出現(xiàn)垮塌的狀況，無法保障工業(yè)廠房中設(shè)備以及工作人員的安全。因此，必須依照相關(guān)設(shè)計防火規(guī)范，明確工業(yè)廠房耐火等級指數(shù)，并采取有效的措施對鋼結(jié)構(gòu)進行防火處理，對鋼結(jié)構(gòu)進行保護，將鋼結(jié)構(gòu)的耐高溫極限提升到一定的范圍內(nèi)，防止或者是避免其在遇到高溫狀況時發(fā)生坍塌的事故，最大限度的降低損失，確保人身和財產(chǎn)安全。

此外，為了進一步確保工業(yè)廠房的安全性，應(yīng)科學(xué)的布置其防火區(qū)，并嚴格控制好每個防火區(qū)的范圍和界限，且各個防火區(qū)的疏散口的數(shù)量以及疏散的距離應(yīng)滿足實際防火的需要，能夠切實確保在發(fā)生火災(zāi)時，工作人員在最有效的時間內(nèi)撤離，保障人員安全，降低經(jīng)濟損失。根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)的特點，合理的布局安全疏散路線，設(shè)置安全出口標志，避免不必要的財產(chǎn)損失及人員傷亡。

7、防腐及抗震設(shè)計

為了避免鋼結(jié)構(gòu)表面出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象，使用電阻較大、附著性能較好、疏水性較強及致密性良好的防腐涂層，以避免金屬受到氯離子、氧氣及水蒸氣等的侵蝕。對于暴露在大氣介質(zhì)下的室內(nèi)鋼構(gòu)件，則將防銹保護涂層設(shè)計為兩層，即面漆及底漆，涂層厚度為120um。對于露天的鋼構(gòu)件，則將漆膜的總厚度設(shè)計為160um～220um。由于該工程處于酸性環(huán)境中，因此將氯磺化漆作為防銹漆。對于埋在地面以下的鋼柱柱腳，則在柱腳表面包裹強度≥C20的混凝土，混凝土層的厚度為60mm。此外，還通過采用優(yōu)化設(shè)計鋼結(jié)構(gòu)彎矩、軸力的方法使工業(yè)廠房產(chǎn)生耦合效應(yīng)，具體方法為在兩個相鄰的鋼結(jié)構(gòu)支撐矩形體系中合理設(shè)計彎矩系數(shù)，使彎矩系數(shù)不一致，并由此形成耦合效應(yīng)。

結(jié)語：

總之，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的穩(wěn)定性直接影響著鋼結(jié)構(gòu)建筑的整體質(zhì)量，必須對其進行嚴格的分析，掌握設(shè)計要點，提高建筑工程鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計質(zhì)量，充分發(fā)揮鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢所在，推動我國建筑工程健康、長遠發(fā)展。