鋼結(jié)構(gòu)在工業(yè)建筑中的應(yīng)用分析

【摘要】鋼結(jié)構(gòu)體系在我國方興未艾，目前正在逐漸成為我
國建筑業(yè)的主力陣容，并將最終成為我國建筑業(yè)的主流建筑工藝。
在我國，鋼結(jié)構(gòu)以其無與倫比的特性而獲得了較為廣泛的應(yīng)用與
發(fā)展空間。本文剖析了工業(yè)建筑設(shè)計施工環(huán)節(jié)中鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用，
并對其中存在的問題提出了相應(yīng)的解決措施。
【關(guān)鍵詞】鋼結(jié)構(gòu)；工業(yè)建筑；應(yīng)用
引言
鋼結(jié)構(gòu)由于其特有的架構(gòu)使得同樣的建筑面積，鋼結(jié)構(gòu)可以
增大住宅的空間使用面積并且還減少了建筑垃圾的排放與對環(huán)境
產(chǎn)生的嚴重的污染。由于鋼結(jié)構(gòu)的積木式建筑方式，使得建筑材
料完全可以循環(huán)利用，重復(fù)使用。
一、工程概況
某合金鑄造廠房熔化澆注設(shè)備集中設(shè)置于主廠房內(nèi)，由于工
藝流程復(fù)雜，室內(nèi)又有高溫?zé)嵩矗�酸性氣體腐蝕的影響等，故對
廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計提出了特殊要求，造成結(jié)構(gòu)設(shè)計的復(fù)雜性。廠房一
層平面為矩形，總建筑面積 9408m
2 ，長 98m，寬 64m，跨度 24m，
柱距 18m，網(wǎng)架底標(biāo)高 11.8m，檐口標(biāo)高 15.6m。主跨內(nèi)設(shè)有一臺
16t/3.2t、一臺 20t/5t 工作制橋式起重機，軌頂高 9m。
二、結(jié)構(gòu)方案的確定
由于受工藝流程配置的要求，主廠房采用鋼柱鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，
頂部為正放四角錐焊接球網(wǎng)架。柱截面為 H 型鋼，鋼板焊制。廠
房四周設(shè)置 6 米間距抗風(fēng)柱，柱間垂直支撐，設(shè)備管道沿外墻布
置。鋼結(jié)構(gòu)拼接連接采用摩擦型高強度螺栓，保證了結(jié)構(gòu)體系的
抗側(cè)彎剛度及穩(wěn)定。
三、鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)點
鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房因其施工速度快、自重輕、抗震性能好、環(huán)
保等特點在建筑工程中已被廣泛認可，與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比，
有其獨特的優(yōu)點：鋼結(jié)構(gòu)自重輕。鋼結(jié)構(gòu)的容重雖然較大，單與
其它建筑材料相比，它的強度卻高很多，因而當(dāng)承受的荷載和條
件相同時，鋼結(jié)構(gòu)要比其它結(jié)構(gòu)輕，便于運輸和安裝，并可跨越
更大的跨度。自重輕不僅可以減少運輸和吊裝費用，還可以降低
基礎(chǔ)造價，其綜合經(jīng)濟優(yōu)于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)體系。鋼結(jié)構(gòu)布置靈
活。鋼結(jié)構(gòu)能滿足工業(yè)廠房建筑設(shè)計的大跨度要求，跨度最大可
達 48m，在梁高相同的情況下，鋼結(jié)構(gòu)的開間可比混凝土結(jié)構(gòu)的開
間大 50%，從而使柱網(wǎng)布置更加靈活。縱向溫度區(qū)段長度允許 300m，
橫向溫度區(qū)段長度允許 150m，符合工業(yè)廠房不設(shè)變形縫的要求。
鋼結(jié)構(gòu)節(jié)約面積。鋼結(jié)構(gòu)與混凝土結(jié)構(gòu)相比節(jié)約結(jié)構(gòu)占用面積，
增加使用面積，空間利用率高。網(wǎng)架結(jié)構(gòu)形成的屋面下部空間較
大，可布置各種管道，如通風(fēng)、消防、空調(diào)冷水、采暖、給水、
封閉母線、壓縮空氣等，充分利用建筑空間，節(jié)約投資。鋼結(jié)構(gòu)
抗震性能好。由于鋼結(jié)構(gòu)本身具有較好的塑性和韌性，故能夠充
分耗散地震能。不會因為偶然超載或局部超載而突然斷裂破壞，
鋼結(jié)構(gòu)對動力荷載的適應(yīng)性較強，鋼梁、鋼柱組成柔性框架可抵
抗 8 度以上地震，因此鋼結(jié)構(gòu)在地基承載力低和地震設(shè)防烈度較
高的地方應(yīng)用廣泛。鋼結(jié)構(gòu)施工速度快。輕鋼廠房全部鋼構(gòu)件都
可以在專業(yè)化的金屬結(jié)構(gòu)制造廠制作加工，機械化生產(chǎn)程度高，
保證精度，確保質(zhì)量。制成的構(gòu)件運到現(xiàn)場組裝，現(xiàn)場通常只需
進行緊固件和螺栓的安裝，施工速度快，大大縮短建設(shè)周期，使
廠房能盡快建成投產(chǎn)，獲得良好的經(jīng)濟效益。鋼結(jié)構(gòu)屬于環(huán)保建
筑。鋼材本身是一種高強度高效能的材料，相比混凝土結(jié)構(gòu)施工，
鋼結(jié)構(gòu)安裝屬于干式作業(yè)，對環(huán)境的污染少，沒有噪聲和粉塵污
染；已建成的鋼結(jié)構(gòu)易于拆卸、加固或改造，同時還可以回收再
利用，綠色環(huán)保，具有很高的再循環(huán)價值。
四、鋼結(jié)構(gòu)在工業(yè)廠房設(shè)計中需注意的問題
雖然鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房有很多優(yōu)點，但作為一種材料，它也有
很多缺點，例如防火性能差、易銹蝕等，在設(shè)計與施工的過程中
一定要考慮到這些因素。
4.1 鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房的防火設(shè)計
鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房防火能力很差，當(dāng)鋼材受熱在 100℃以上時，
隨著溫度的升高，鋼材的抗拉強度降低，塑性增大；溫度在 250℃
左右時，鋼材抗拉強度略有提高，而塑性卻降低，出現(xiàn)藍脆現(xiàn)象；
當(dāng)溫度超過 250℃時鋼材出現(xiàn)徐變現(xiàn)象；當(dāng)溫度達 500℃時，鋼材
強度降至很低，以致鋼結(jié)構(gòu)塌落。因此，鋼結(jié)構(gòu)必須做隔熱及防
火設(shè)計。①正確定義建筑物生產(chǎn)的火災(zāi)危險性類別，合理確定建
筑的耐火等級依據(jù)《建筑設(shè)計防火規(guī)范》，對廠房生產(chǎn)火災(zāi)危險性
分為甲、乙、丙、丁、戊五類，如果確定工程為二級耐火等級，
就應(yīng)該嚴格按照二級耐火等級加涂防火涂料進行防護，使鋼構(gòu)件
達到二級防火等級的耐火極限要求。②設(shè)計時要選用恰當(dāng)?shù)匿摻Y(jié)
構(gòu)防火保護方法對鋼結(jié)構(gòu)采取有效的保護，就是將鋼結(jié)構(gòu)的耐火
極限提高到規(guī)范規(guī)定的值，防止鋼構(gòu)件遇火發(fā)生變形塌落。目前，
保護鋼結(jié)構(gòu)廠房最常用的方法是在其表面涂覆鋼結(jié)構(gòu)防火涂料，
發(fā)生火災(zāi)時它作為耐火隔熱保護層，有效地提高鋼構(gòu)件的耐火極
限，滿足現(xiàn)行國家規(guī)范的要求。在使用防火涂料時，應(yīng)當(dāng)注意防
火涂料和底層防腐涂料的相互匹配，不得與底層防腐涂料發(fā)生化
學(xué)反應(yīng)，以免影響防腐防火效果。我們在設(shè)計時，要根據(jù)不同建
筑對構(gòu)件耐火極限的要求，通過科學(xué)比較，選出最恰當(dāng)?shù)姆阑鸨?br /> 護方法，達到經(jīng)濟和安全要求。③鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計時要合理劃分
建筑物的防火分區(qū)，對每個防火分區(qū)的面積進行嚴格的控制。同
時要控制每個分區(qū)的疏散口數(shù)量及疏散距離，安全出口是指符合
防火規(guī)范規(guī)定的疏散樓梯、直通室外地平面或安全區(qū)域的門。由
于鋼結(jié)構(gòu)建筑自身存在的弱點，我們在設(shè)計時要充分考慮人員疏
散的因素，將人員密度指標(biāo)和鋼結(jié)構(gòu)建筑的特點綜合起來考慮，
加強對安全疏散路線、疏散距離、疏散寬度的設(shè)計要求，科學(xué)設(shè)
置疏散指示標(biāo)志，使人員能快速疏散到安全地帶，從而大大減少
人員傷亡和人民財產(chǎn)損失。
4.2 鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房的防腐設(shè)計
鋼結(jié)構(gòu)表面直接暴露在大氣中就會銹蝕，當(dāng)鋼結(jié)構(gòu)廠房空氣
中有侵蝕性介質(zhì)或鋼結(jié)構(gòu)處在潮濕環(huán)境中時，鋼結(jié)構(gòu)廠房銹蝕就
會更加明顯和嚴重。鋼結(jié)構(gòu)的銹蝕不僅會使構(gòu)件截面減小，還會
使鋼構(gòu)件表層局部產(chǎn)生銹坑，當(dāng)構(gòu)件受力時將引起應(yīng)力集中現(xiàn)象，
使結(jié)構(gòu)過早破壞。因此，對鋼結(jié)構(gòu)廠房構(gòu)件的防銹蝕問題應(yīng)予以
足夠的重視，并應(yīng)根據(jù)廠房侵蝕介質(zhì)情況和環(huán)境條件在總圖布置、
工藝布置、材料選擇等方面采取相應(yīng)對策和措施，以確保廠房結(jié)
構(gòu)的安全。
為了防止金屬表面銹蝕，常采用防銹防腐涂料對其進行涂裝
保護，保護層透氣是造成金屬表面失去陰極保護而加快銹蝕速率
的誘因。因此，防腐涂層只有具備了致密、疏水性強、附著力好、
電阻大或涂層足夠厚的條件時，才能有效地屏蔽水蒸氣、氧氣、
氯離子等的侵蝕，起到物理防銹作用。一般室內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)在自然大
氣介質(zhì)作用下，要求涂層厚度 100μm，即底漆兩道，面漆兩道。
露天鋼結(jié)構(gòu)或在工業(yè)大氣介質(zhì)作用下的鋼結(jié)構(gòu)，要求漆膜總厚度
為 150μm～200μm。在酸環(huán)境中的鋼結(jié)構(gòu)要求使用氯磺化防酸漆。
鋼柱柱腳在地面以下部分要用不低于 C20 的混凝土包裹，其保護
層厚度不小于 50mm。
五、結(jié)束語
鋼結(jié)構(gòu)具有強度高、生產(chǎn)制作工業(yè)化程度高、施工速度快的
特點，目前在工業(yè)建筑中較為廣泛的得到應(yīng)用。雖然鋼結(jié)構(gòu)在工
業(yè)建筑中的發(fā)展有一些制約因素，但是隨著人們對鋼結(jié)構(gòu)及其技
術(shù)認識的不斷提高，配套材料的不斷完善，它在工業(yè)建筑中必將
取得飛速的發(fā)展。
參考文獻：
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