工业厂房设计论文轻型钢结构应用论文

【摘要】轻型钢结构具有其它建筑结构不具备的许多优点，使得轻型钢结构在工业厂房设计中广泛应用。但是轻型钢结构也具有不可忽视的缺点，必须认真对待，在设计中加以防范，才能保证工业厂房的使用年限和安全可靠。

随着我国经济的快速发展，工业生产相继提速，为了保证工业生产的效率与质量，工业厂房建设步伐加快。设计者们不断应用新材料、新工艺、新技术来提高工业厂房的质量与功能，来满足工业生产的需要。由于轻型钢结构具有较多的优点被设计人员所看好，在工业厂房建设中得到大量应用。轻型钢结构不仅仅指由圆钢，角钢和薄壁型钢组成的结构，它具有更广泛的内容和含义。所谓轻型钢结构，除了具有较小的自重外，还要具有较高的经济效能。轻型钢的主要代表形式有薄壁型钢桁架结构，实腹式和格构式截面钢架结构和屋面体系为网架或网壳结构[1]三种。判断工业厂房设计中是否应用轻型钢结构，除了用钢量外，还要看其结构形式是否为轻型钢结构。

一、轻型钢结构的特点

轻型钢结构材质具有较多的特点，其一是材料强度高，自重较轻。轻型钢结构的抗拉强度比普通混凝土的强度要高出25倍左右，而且不产生裂缝，在工程中具有较好的结构性。由于轻型钢材的显著特点是自重小，特别是在大型工程中，其自重远远比其它结构小几倍，从而降低了由高自重引发的施工困难的发生率。其二是塑性和韧性好。由于钢结构具有我好的塑性变形特性，当某种原因导致其它结构断裂

时，同时发生在钢结构上则只是表现为塑性变形，而且变形具有缓冲期，能够为安全撤离提供充足的时间保障。韧性好表现在具有很强的吸收能量的能力，良好的耗能机制，对动态荷载的适应性强，抗震性能优良[2]。其三是钢结构质地均匀，易于进行受力计算分析。其四是制造具有商业开发性。由于轻型钢结构的应用具有统一的标准，其生产加工速度快，精度高，能够实现商业化制造，而且应用安装简单，可检性可控性好。

二、轻型钢结构在工业厂房设计中应用的优势 2.1轻型钢结构造价较低

由于轻型钢结构为集中生产，商业化模式运营，使得轻型钢结构的造价较低，一般每平方米为500元左右。而其它结构的造价每平方米都在700元以上，因此，可以大大降低工程投入，能够大大提高工程效益，对于业主来说，其资金投入预算就要少得多。

2.2轻型钢结构的施工进度快

轻型钢结构的生产具有标准化的特点，决定了轻型钢结构的生产、安装与应用具有机械化程度高、用工量少的优点，不但提高施工进度，而且降低施工成本。

2.3轻型钢结构的施工受环境影响较小

受冬季施工影响小，工人劳动强度低，符合施工文明化进程的需要[3]。

2.4轻型钢结构的应用对环境污染少

轻型钢结构对人体不会产生危害，而且对环境的破坏几乎为零，

材料可以回收再利用。

三、工业厂房设计中轻型钢结构的应用实例 3.1工程概况

图1门式轻型钢结构平面图

某钢结构厂房，采用门式轻型钢架结构，总跨度为36m，长度100m，柱距18m，屋面坡度为1：15，屋面墙面均采用镀锌钢板。设计使用年限50年，抗震设烈度为七度，钢架钢材采用Q345B型钢材，焊条型号为E50。

3.2结构体系

设计时，首先要明确门式轻型钢结构厂房各构件的最大负荷，为了增加稳固性需要设置支撑体系，保证厂房的使用寿命。单层厂房轻型钢结构一般由横向钢框架、屋盖钢结构、支撑体系、吊车梁和制动梁以及墙架等构成。此外，还有一些次要的构件如梯子、走道、门窗等，在某些单层厂房钢结构中，由于工艺操作上的要求，还可能设有工作平台[4]。

3.3柱网平面布置及温度伸缩缝的设置

1）当钢构厂房的横向长度较大时，一般可将边列柱的上段柱刚度减小，使之产生塑性变形，从而避免设计纵向温度伸缩缝。

2）门钢结构的纵向温度区段长度不大于300m，横向温度区段长度不大于150m。如需如设置温度伸缩缝，温度伸缩缝一般采用设置双柱的办法处理，在非地震区也可采用设计单柱的办法处理。

3）为减少构件类型，采用双柱的伸缩缝，柱轴线与横向定位轴

线的关系应与厂房端部柱的处理相同，一般采用不加插入距的方案，亦可采用加插入距的方案。

4）双柱伸缩缝处两相邻柱中心线间的距离C，由柱脚的外包尺寸确定，并留出不小于30~50mm的净空，设计时可参考下列数值选用：轻、中型厂房C=1000mm；重、特重型厂房C=1500或2000mm。

3.4墙架、支撑的设置

门式轻型钢结构在墙架最好在钢架柱以外，并依据墙板规格进行计算得出布置间距，在设计时将门窗等因素考虑进去，增强人性化的设计。对于支撑体系的架设，需要针对温度区段、屋盖设计横向支撑体系，在屋面转折处和屋盖边缘设置纵向支撑体系，且柱间支撑和屋面支撑均采用型钢支撑。

3.5轻型钢结构厂房的安装

门钢的安装需根据设计图纸的要求精心施工，本工程现场安装连接主要采取以下措施：

1）钢柱与基础锚栓的连接采用双螺母加焊。 2）压型板与檩条采用自攻螺栓连接。

3）屋面檩条与檩托采用M12永久螺栓连接；屋面支撑采用M16安装螺栓加焊；钢架安装时先做好临时支撑，屋面檩条安装好后，将支撑花篮螺丝拧紧；各构件之间必须保证连接可靠；

4）每个高强螺栓的预拉力见表1所示，而开孔的规定见表2所示。 四、工业厂房设计中轻型钢结构应用需要注意的问题 4.1轻型钢结构的防腐问题

钢材最大的缺点就是遇湿生锈，引起钢结构腐蚀，时间一长，就会降低钢结构整体抗性，从而增加工业厂房的维护费用，降低使用年限。因此，工业厂房设计中必须重视轻型钢结构的防腐问题。为了解决此问题，常常在钢结构的外表进行涂层保护，以防止其生锈。

4.2钢结构的防火问题

钢结构遇热延长，是其本身的特性，这也成为其应用的缺点之一。钢遇火刚出现变软变脆现象，甚至出现坍塌现象[5]。因此，在设计时，必须考虑防火因素。因此，钢结构涂层除了具有防腐能力外，还要具有防火要求。另外，在防火等级上要达到二级极限要求，并设立厂房防火区域，加强管理，尽量降低因火产生的事故率。

五、总结语

轻型钢结构具有其它建筑结构不具备的许多优点，使得轻型钢结构在工业厂房设计中广泛应用。但是轻型钢结构也具有不可忽视的缺点，必须认真对待，在设计中加以防范，才能保证工业厂房的使用年限和安全可靠。