对钢结构工业厂房设计及施工问题的探讨

对钢结构工业厂房设计及施工问题的探讨

摘要: 本文就钢结构工业厂房的设计及施工问题进行探讨，希望能够对广大钢结构厂房设计及施工人员提供借鉴和帮助。

关键词:钢结构工业厂房设计施工

Abstract: This paper discusses the design and construction problems of steel structure industrial plant, hoping it can provide help for majority works who are engaged in the design and building of steel structure plant.

Key words: steel structure industrial plantDesignconstruction

近年来我国建筑钢结构产业得到迅速的发展，正在建设或已经建成一大批高层大跨度钢结构厂房，这些工程项目的建设为我国钢结构的设计及施工提供了丰富经验，但我国开始应用钢结构工业厂房的时间较短，许多设计和施工技术还处于探索阶段。虽然钢结构工业厂房有许多优点，但其易锈蚀、防火性能差等缺点在设计及施工过程中也必须要加以考虑。本文就钢结构工业厂房的设计及施工的问题进行探讨，希望能够对广大钢结构厂房设计及施工人员提供借鉴和帮助。

1. 钢结构工业厂房的特点

建筑钢材因具有较高的强度、较好的塑性和韧性，适合建造承载重、高度高、跨度大的厂房结构。钢结构工业厂房的结构通常不会产生因超载而突然断裂的情况；钢结构适合在动力荷载的环境应用，故在地震区采用钢结构特为有利；钢结构工业厂房的重量轻，可减轻整体结构重量的30%以上，在地震设防烈度较高及地基承载力较低的区域，其优势明显优于钢筋混凝土结构，由于钢材强度高、自重轻，因而基础负荷小，大大降低地基基础的工程造价，同时也方便吊装与运输；通常在金属结构厂进行钢结构件的制作，施工具有较高的准确度、机械化及精密性，加工过程迅速简易；钢构件连接简单，便于安装，因而施工周期较短，且轻型钢结构与小量钢结构还可在现场制作，吊装简易；由于钢结构连接特性，易于改建、加固及拆迁，且钢结构构件也可工厂化大批量制造，施工简便，安装快捷，极大地缩短施工周期；钢结构工业厂房属于绿色环保型建筑体系，钢材属于高效能高强度的材料，再循环价值很高，且无需制模施工。因钢材易锈蚀，对涂装工艺要求较高，在彻底除绣后才能进行涂漆。钢结构厂房要在施工过程中对结构整体做好防锈、防火、防腐蚀等措施。

2. 钢结构工业厂房的设计中需要注意的事项

2.1支撑系统设计要点

为了确保钢结构厂房的空间结构，需要依据厂房的结构形式、振动设备的位置、吊车的位置及厂房的高度、跨度、温度区段等情况设置安全可靠的支撑系统。

从而保证整体的刚度，传递及承受纵向水平力，避免杆件出现大变形而产生压杆失稳，从而保证结构整体的稳定性。根据厂房内的温度区段布置柱间支撑系统，同时要协调于屋盖横向水平支撑系统。下柱支撑的部位能够在一定程度上确定厂房纵向结构变形方向，同时影响温度应力大小，下柱支撑要尽量布置在温度区段中部，使吊车梁等纵向构件可随温度变化向区段两端自由地伸缩。在温度区段长度较小时，通常在温度区段中部设置下段柱支撑，在温度区段长度大于148米时，要在温度区段内安置两道下段柱支撑，尽可能安置在温度区段中间三分之一处， 以保证厂房纵向刚度。为了防止产生过大的温度应力，两道支撑的中心距离要小于72米。

2.2抗震设计的重点

设计时应注意地震产生的低周疲劳作用，它会对厂房产生极坏的影响，这就要求设计结构连接点时，使结构构件全截面屈服要在节点破坏之前，使结构构件能够塑性工作，以充分吸收地震能量，从而发挥其抗震能力。钢结构厂房的损坏通常是因为杆件失稳产生，而不是杆件强度不足的原因，所以保证厂房合理布置支撑系统，才能提高整体稳定性；厂房结构的刚度与质量在总体布置方面要分布均匀，变形协调，厂房要均匀受力，尽可能防止因结构刚度不均匀分布而对抗震产生不利影响，厂房横向结构要选用刚架或屋架与柱有一定固结的结构框架，从而在减小横向变形时也充分利用了钢结构的受力性能。

2.3 耐热能力的设计重点

在钢结构表面温度高于150℃时，必须进行防火及隔热设计，一般在表面喷涂耐热涂料。由于钢结构工业厂房防火能力很差，在钢材受热高于100℃后，温度越高，钢材的抗拉强度逐渐减小，塑性逐渐增大；当温度约250℃时，钢材抗拉强度稍有提升，但塑性降低，产生蓝脆现象；当温度大于250℃时，钢材产生徐变现象; 当温度约500℃时，钢材强度下降很多，甚至产生钢结构塌落。

3. 钢结构工业厂房施工时需要注意的问题

3.1 材料的堆放

结构件在进场后需要进行合理的堆放，以便于施工安装。不急于吊装的构件暂存在施工现场外，现场急需安装的应堆放在场内，按照吊装顺序码放材料；依据轴线进行分类堆放，要柱梁分开，专人对存放现场进行管理，并按供货清单及供货要求清点；H型构件堆放时要立放，不可平放，每个构件的支点要多于两个，支点位置应在构件端部1/7处，堆放的层数要小于三层，支点要上下对齐，并用木方分层垫平。

3.2钢结构安装的焊接技术

工业厂房施工中的焊接作业常为高空作业，因而焊接的环境条件较差。应选用技术熟练的焊工进行作业，要严格依据安装标准和程序进行焊接。接焊缝隙要

达到相应设计和施工的标准及要求。通常根据标准要求，屋架梁、吊车梁及立柱的接焊缝为一、二级，并且缝隙表面无裂纹。按照相关要求对焊缝进行无损检测，在焊缝部位进行焊工钢印的审查。

3.3 螺栓的安装

地脚螺栓的安装铺设质量可以决定钢结构工业产房结构的稳定性。只有在安装敷设时保证地脚螺栓的精度，才能保证工业厂房钢组装结构的施工质量，安装偏差标准满足相关规范执行的要求；严格依据相关标准规范对高强螺栓进行管理、保存及检测，并对摩擦面的抗滑系数进行试验复检；在高强螺栓安装前要对连接板进行清理，以保持接触面的平整，边缘缝隙要小于0. 8mm，接触面必须大于75%；安装时，高强螺栓要顺利穿孔，不可切割打孔或敲打，也不可把其当作临时安装螺栓，当天安装完毕当天终紧，并按照同一个方向拧紧；规格大的六角螺栓要在终拧后48h内复查；扭剪型高强螺栓终拧后要拧掉梅花头等。

3.4吊车梁系统的安装

在吊车梁安装过程中要按照从中间向两边顺序进行，以减小安装板的压力。严格按照相关规范进行吊车梁系统的安装，从柱间支撑跨开始，完成安装后，便产生比较稳定的空间刚度单元。支撑柱的安装可以保证厂房的稳定性能，还可保证吊车梁安装不影响柱子的垂直度。在吊车梁系统的安装时，端部截面误差较大的吊车梁底部要配调整板，在吊车梁系统调整完成后对其焊接固定。按预先测放的定位轴线进行调整对中，在吊车梁调整固定后，进行制动系统的正式连接。吊车梁和制动板采用高强螺栓连接，辅以桁架焊接连接，为避免连续施焊对高强螺栓产生不良影响，应先对吊车梁和制动板的高强螺栓进行连接，对制动板固定后终拧高强螺栓，然后进行制动板的最终焊接。

3.5 屋面系统及压型彩板的安装要点

屋面系统安装，要检测柱子的垂直程度，同时采用钢卷尺检查跨距；屋面系统应尽量采用地面扩大拼装法等方法，以保证屋面系统的安装质量；屋面系统的天窗和屋面检修单轨，采用地面分段组焊、整体吊装的方法，以减少高空作业量；在压型彩板进场后要进行合格证及外观检查，复核与压型板安装相关的钢构件的安装精度；在清除焊缝飞溅物与焊渣后，方可进行檩条安装；在支承构件上压型金属板要搭接可靠，搭接长度要满足规范及设计要求，且在墙板接缝处要进行防水处理。

4. 结语

钢结构工业厂房的设计、施工及应用是一个系统过程，应结合工程结构及工程实际情况进行综合考虑各种因素，以使工程有序合理的进行。

参考文献:

[1] 王景文.钢结构工程施工与质量验收实用手册[M].中国建材工业出版社，2005.