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钢结构厂房设计的现状和优化对策

虽然目前对钢结构厂房设计的研究已经很多,但笔者认为,对某些方面还是需要不断优化的,这样有利于提高钢结构的整体稳定性,延长其使用寿命,确保安全。具体主要从以下几点入手优化:

1、钢材保温隔热和防火性能的优化

钢材的导热性能比较高,一般导热系数在 50 w(m.℃),当受热达到 100 ℃以上时,钢材的抗拉强度明显降低,塑性增加;如果温度达到250 ℃时,钢材本身的抗拉强度虽然会略有提高,但是塑性明显降低,出现工业上所谓的蓝脆现象;如果温度达到 500 ℃时,钢材强度降到最低,直接导致结构的坍塌。所以在使用钢材的时候,如果建筑环境的温度经常维持在150 ℃以上时,设计者就需要对钢材进行隔热防火的技术处理。通常采用的做法为:按照钢结构防火涂料技术规程中的规定,在钢材外部涂上防火涂料。或者使用耐火砖和混凝土等防火材料对钢材进行包f83fabcb9e5f3f1d027c8d3b76921059裹。

2、厂房的立面设计优化

体量、线条、色彩和体型是钢结构厂房设计中需要注意的四个方面,钢结构厂房的平面、立面设计首先需要满足生产工艺的要求,在满足工艺要求的前提下立面设计宜简约统一。

相对于传统的钢筋混凝土建筑来说,一般采用砌体作为外墙围护结构,装饰效果主要采用涂料或者面砖,同时为了达到良好的采光和通风效果,还需要设置单独的采光通风窗。但是对于彩钢板围护的钢结构厂房来说就不用这么麻烦,其本身就自带的跳跃色彩和轻钢的轻盈体态已经构成了厂房设计的最佳审美效果。不但金属质感强烈,还具有现代工厂气息。

3、厂房支撑系统的优化

支撑体系是整个厂房结构设计的主要组成部分,通常需要根据厂房长度、高度和跨度以及吊车使用情况来具体设定。一般情况下不考虑檩条的结构布置,设计的重点主要在垂直支撑和水平支撑上。在没有檩条的设计中,需要将屋面板和屋架之间进行焊接,通过上方支撑的方式控制平衡和稳定性。如果厂房屋架的间距大于12米,或者需要设置桥式吊车的时候,需要进行纵向水平支撑体系的建立。

4、厂房屋面设计优化

防水是厂房屋面设计的主要部分,一般主要从三方面入手考虑:屋面坡度、天沟形式以及单坡屋面长度。具体到实际工程设计,一般的屋面坡度都在(3%~5%)之间,符合基本的设计要求。但是需要考虑设计中的节点处理和材料性能的因素,因此宜将坡度设置在5%左右。在北方一些严寒地区,除了要考虑钢结构坡面长度与当地气温和降雨变化的关系,还要加大坡度的设计,以防积雪。根据国家工程设计的要求表明,单坡屋面长度控制在30米左右,如果超越这个标准,需要进行特殊处理。

目前国内主要采用两种设计方案:一种选用双层彩色压型钢板,双层钢板之间的保湿棉虽然可以防水,但是对温差的反应比较大,遇到热胀冷缩容易出现问题。另一种是复合夹芯钢板,含有保温层、隔汽层和防水层等,适应能力好。

5、防锈优化

钢结构处于不同的环境中会因为空气水分或者其他原因导致生锈,如果生锈现象严重直接影响钢结构截面的减少,还会危及整个框架的稳定性,导致钢结构厂房过早的破坏,减少使用寿命。因此钢结构厂房的防锈优化必须给予足够的重视,在进行修建之前,需要综合考虑修建周边的地理位置、自然环境、工艺生产时可能释放的不利于钢结构的气体、材料选择等问题,保证整体结构框架的安全性。通常防锈的处理方式为在钢材表面使用防锈底漆和面漆,具体涂膜厚度和次数根据周边环境和涂层的质地来决定。通常如果室内钢结构处于自然大气下,涂层厚度在100 μm,即底漆两道,面漆两道。

通过以上的分析,我们可以得出在当今钢结构厂房设计中,除了要对钢结构设计的强度、抗震性和稳定性做出具体的要求,钢结构自身的缺陷性也需要重点防范,只有从根本上解决钢材的性能问题,才能修建出安全、可靠、一流的厂房建筑。

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