朱國靖 沈戎 李杰

摘 要：隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，各種工業(yè)廠房的建設(shè)日益加快，采用何種結(jié)構(gòu)形式和結(jié)構(gòu)布置應(yīng)該綜合考慮生產(chǎn)工藝，經(jīng)濟(jì)技術(shù)等因素的影響，既要考慮經(jīng)濟(jì)因素又要滿足使用要求。鋼結(jié)構(gòu)形式的工業(yè)廠房無疑具有其他結(jié)構(gòu)形式所不具有的顯著優(yōu)勢，本文主要分析了鋼結(jié)構(gòu)廠房設(shè)計(jì)現(xiàn)狀及優(yōu)化，以供同仁參考借鑒。

關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu)廠房；設(shè)計(jì)現(xiàn)狀；優(yōu)化

1 鋼結(jié)構(gòu)廠房設(shè)計(jì)要求

鋼結(jié)構(gòu)自身具備較多優(yōu)點(diǎn)，則對于設(shè)計(jì)工作者而言，針對相應(yīng)的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)才能提升設(shè)計(jì)技術(shù)的可靠性和實(shí)用價(jià)值，主要的設(shè)計(jì)要點(diǎn)體現(xiàn)在以下幾個(gè)方而。

1.1 考慮實(shí)際狀況

在對鋼結(jié)構(gòu)廠房開始結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之前，應(yīng)對其具體的實(shí)際狀況進(jìn)行全面詳細(xì)的分析，其分析包括鋼結(jié)構(gòu)廠房施工現(xiàn)場的實(shí)際狀況、結(jié)介其性質(zhì)和主要用途進(jìn)行的思考，目的在于將鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)廠房的空間利用率最大化，并避免后期使用過程中機(jī)械設(shè)備安裝及生產(chǎn)流水線設(shè)置對鋼結(jié)構(gòu)廠房內(nèi)部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的小良影響和干擾。

1.2 結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)性與安全性的平衡

在現(xiàn)階段實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，在保證安全性的前提下，經(jīng)濟(jì)指標(biāo)越來越成為各方關(guān)注的一個(gè)重要的方面。由于鋼結(jié)構(gòu)廠房內(nèi)飾簡單，所以選擇合理的結(jié)構(gòu)布置及簡易便捷的施工方法往往成為建筑經(jīng)濟(jì)性的決定因素。設(shè)計(jì)的過程中，由于結(jié)構(gòu)形式上介于鋼框架結(jié)構(gòu)和輕型門式剛架兩種結(jié)構(gòu)形式之間，從設(shè)計(jì)人角度做出合理的選擇會直接影響整體結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性。如果單純按照鋼框架結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行設(shè)計(jì)，在滿足結(jié)構(gòu)柱頂位移等一系列規(guī)范要求的條件下，廠房平米用鋼量在50KG/㎡以上，若將廠房局部按鋼框架設(shè)計(jì)，其余部分仍按照輕型門式剛架進(jìn)行設(shè)計(jì)，廠房平米用鋼量可降到45KG/㎡左右。柱間支撐、水平支撐、抗風(fēng)柱等構(gòu)件通過合理的結(jié)構(gòu)選型和結(jié)構(gòu)參數(shù)選取也可降低建筑的平米用鋼量。另外值得注意的是，在設(shè)計(jì)工程中，遇到計(jì)算結(jié)果不滿足要求時(shí)，設(shè)計(jì)人通常采用增大構(gòu)件截面的形式保證結(jié)構(gòu)的安全性，這也是最簡單直接的方式。但在很多情況下，截面增大值和結(jié)構(gòu)安全系數(shù)提升并不成正比，往往是截面增加多，應(yīng)力比增加少。此時(shí)建議適當(dāng)調(diào)整結(jié)構(gòu)形式，從多角度考慮，反復(fù)試算，實(shí)踐證明通過調(diào)整結(jié)構(gòu)合理性在降低結(jié)構(gòu)含鋼量上往往可以達(dá)到事半功倍的效果。

2 鋼結(jié)構(gòu)廠房設(shè)計(jì)現(xiàn)狀

由于工藝布置等方面的要求，為了拓展廠房的空間，鋼結(jié)構(gòu)廠房一般會采用框架結(jié)構(gòu)，此外，如果廠房的層數(shù)比較多且能達(dá)到一定的工藝條件時(shí)也能采用框剪結(jié)構(gòu)。鋼結(jié)構(gòu)廠房設(shè)計(jì)對其結(jié)構(gòu)布置的要求是要對稱均勻地布置柱網(wǎng)，并使廠房的質(zhì)量中心與剛度中心接近，達(dá)到降低廠房空間的扭轉(zhuǎn)作用的目的。鋼結(jié)構(gòu)廠房的結(jié)構(gòu)體系需要具備規(guī)則、簡捷以及傳力明確的特點(diǎn)，防止凹角、收縮以及現(xiàn)應(yīng)力集中或者由于豎向過多而導(dǎo)致的內(nèi)收或外挑等現(xiàn)象的出現(xiàn)，提高豎向剛度的穩(wěn)定性。而在多層廠房中，由于其柱距方向尺寸小，柱子多、跨度方向尺寸大，柱子少的特點(diǎn)，所以一般對其采用橫向控制的方式，實(shí)現(xiàn)縱橫向的抗震能力的一致，提高鋼結(jié)構(gòu)廠房的抗震性能，促進(jìn)鋼結(jié)構(gòu)廠房設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性和合理性。

鋼結(jié)構(gòu)建筑物內(nèi)比較空曠的時(shí)候回出現(xiàn)回音，這一現(xiàn)象的出現(xiàn)和鋼材傳導(dǎo)性有著密切的聯(lián)系。此外，鋼材有著較好的導(dǎo)熱性，在寒冷的冬季如果可以高效地吸收外部的熱量能夠加工室內(nèi)溫度提高。大型公共場合有著較大的空間，聲音在這種環(huán)境中傳遞得比較快，如何解決回音問題成為鋼結(jié)構(gòu)廠房建設(shè)中必須考慮的一項(xiàng)內(nèi)容，一般情況下可以利用反射板解決。

3 鋼結(jié)構(gòu)廠房設(shè)計(jì)優(yōu)化策略

3.1 精細(xì)考慮設(shè)計(jì)過程中各造價(jià)成本

對于在工業(yè)廠房鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，不可忽視的是對造價(jià)成本的計(jì)算，雖然從工程施工建設(shè)角度上，兩者是相互獨(dú)立的關(guān)系，但是站在企業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)系中，兩者都是要按照符合企業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展效益最大化的原則，在設(shè)計(jì)的過程中必須對各個(gè)造價(jià)成本進(jìn)行精細(xì)計(jì)算，而在造價(jià)成本預(yù)算中，也不可忽視在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)所需要的質(zhì)量問題，特別是在材料的選用中，不可為了降低造價(jià)成本，而忽略了鋼材料是否符合國家質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)問題，切身做到兩者的合理處理，使得在設(shè)計(jì)過程中不僅要符合質(zhì)量要求，更要使得企業(yè)經(jīng)濟(jì)達(dá)到最大效益化。

3.2 整體布局與細(xì)節(jié)考慮相輔相成

設(shè)計(jì)人員在工業(yè)廠房鋼結(jié)構(gòu)整體布局中應(yīng)當(dāng)在規(guī)劃設(shè)計(jì)的總面積中，做好全面的規(guī)劃工作，應(yīng)當(dāng)充分的利用土地資源在設(shè)計(jì)規(guī)劃當(dāng)中，不能模糊應(yīng)付其中設(shè)計(jì)過程中的問題所在，同時(shí)也要對設(shè)計(jì)各個(gè)車間的規(guī)劃有詳細(xì)地劃分，做到整體的充分利用，局部的合理規(guī)劃利用，兩者相輔相成，才能從設(shè)計(jì)施工場地發(fā)揮其全部的使用效用，才能為企業(yè)的生產(chǎn)用地不會因?yàn)殇摻Y(jié)構(gòu)的系統(tǒng)組成，而浪費(fèi)了其中寶貴的企業(yè)資源。

3.3 加強(qiáng)防腐設(shè)計(jì)并定期做好后期保養(yǎng)工作

我們都知道在空氣中的氧氣和水分的相互作用下，鋼結(jié)構(gòu)十分容易出現(xiàn)氧化情況。如果長期處于潮濕的環(huán)境中，那么鋼結(jié)構(gòu)被腐蝕得更加嚴(yán)重。鋼結(jié)構(gòu)被腐蝕之后其截面會隨著腐蝕程度的加深而不斷縮小，同時(shí)表面出現(xiàn)的銹坑會使鋼構(gòu)件在使用過程中發(fā)生應(yīng)力集中的現(xiàn)象，進(jìn)而降低廠房的使用壽命。因此，設(shè)計(jì)人員要根據(jù)工廠生產(chǎn)的實(shí)際環(huán)境，制定出具有針對性的、合理的設(shè)計(jì)方案，并采取相應(yīng)的防腐措施，以確保鋼構(gòu)件的使用壽命。目前，我國主要是通過在鋼構(gòu)件的表面使用防銹防腐涂料來保護(hù)鋼材，但是不同部位的鋼結(jié)構(gòu)其防銹防腐要求會具有很大的差別，因此在涂刷時(shí)要根據(jù)相關(guān)要求進(jìn)行，而不是越厚越好。此外，設(shè)計(jì)人員要在圖紙上標(biāo)記出容易出現(xiàn)腐蝕的部位，這樣后期養(yǎng)護(hù)人員才能夠以此為依據(jù)進(jìn)行廠房的護(hù)理工作。

3.4 內(nèi)部結(jié)構(gòu)選型與布置的改進(jìn)

工業(yè)廠房的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不僅僅是整個(gè)施工建設(shè)的重要部分，更是連系著整個(gè)工程的一項(xiàng)獨(dú)立工程，設(shè)計(jì)的過程要充分考慮到各個(gè)方面因素的影響，在設(shè)計(jì)之前，需要對相關(guān)資料做好全面而系統(tǒng)的歸納和分類，設(shè)計(jì)配備符合勘察評估后的場地進(jìn)行科學(xué)合理操作，針對不同類型的廠房需求，選擇不同的廠房結(jié)構(gòu)，并且布置相應(yīng)的設(shè)施配備，有利于工業(yè)廠房的內(nèi)部設(shè)計(jì)質(zhì)量的提高，另一方面是對廠房的結(jié)構(gòu)選型，主要是為了整體的設(shè)計(jì)方案能更加符合各企業(yè)在生產(chǎn)過程中的需求，優(yōu)化廠房各車間的結(jié)構(gòu)更加合理和舒適化。在鋼結(jié)構(gòu)不同形式下必須按照國家工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，不管是屋架與中間節(jié)點(diǎn)板厚與相應(yīng)的支座節(jié)點(diǎn)厚度相對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，還是系統(tǒng)與屋架的連接節(jié)點(diǎn)的規(guī)范，都必須嚴(yán)格監(jiān)督執(zhí)行。

3.5 對屋面結(jié)構(gòu)與支撐系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化

設(shè)計(jì)人員要根據(jù)廠房的跨度、當(dāng)?shù)氐目拐鸬燃壱约暗踯嚨膰嵨坏染唧w情況，開展屋面支撐系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。一般說來，所有的鋼結(jié)構(gòu)廠房都要具備最基礎(chǔ)的垂直支撐結(jié)構(gòu)。如果廠房需要安裝特重級橋式吊車或者配備大型振動(dòng)設(shè)備，那么廠房建筑結(jié)構(gòu)需要使用縱向水平支撐結(jié)構(gòu)。總之，不同的廠房其需要的支撐結(jié)構(gòu)也會有所差別，這就需要設(shè)計(jì)人員具體問題具體分析。此外，要根據(jù)國家相關(guān)規(guī)范以及廠房的實(shí)際情況設(shè)計(jì)合理的排水系統(tǒng)。國家規(guī)定，鋼結(jié)構(gòu)廠房屋面的坡度不低于50，如果是南方比較多雨的地區(qū)，可以相應(yīng)的增加坡度。

4 結(jié)束語

進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)廠房設(shè)計(jì)時(shí)要精益求精，多方考慮，在滿足規(guī)范要求，并保證合理的結(jié)構(gòu)安全可靠度的情況下，盡可能優(yōu)化設(shè)計(jì)，業(yè)主十分滿意。節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)簡潔，受力合理，充分考慮工廠制作及現(xiàn)場安裝中可能出現(xiàn)的問題，現(xiàn)場安裝方便快捷，施工方也非常滿意。當(dāng)然，也有不足之處，需在以后的工程設(shè)計(jì)中不斷學(xué)習(xí)創(chuàng)新，進(jìn)一步提高設(shè)計(jì)水平。

參考文獻(xiàn)：

[1] 譚健，譚強(qiáng).關(guān)于輕鋼結(jié)構(gòu)多層房屋的分析[J].黑龍江科技信息，2009（14）.