關(guān)于廠房鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不足的探討

關(guān)于廠房鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不足的探討隨著現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)的大力發(fā)展，鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房以其施工速度快、承載力高、抗震性能好、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，被各行各業(yè)廣泛采用。但是因?yàn)楣I(yè)廠房是企業(yè)生產(chǎn)加工的主要場(chǎng)所，廠房的結(jié)構(gòu)性能對(duì)企業(yè)的日常生產(chǎn)活動(dòng)有很大的影響。而本文就筆者自身工作經(jīng)歷總結(jié)出鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房設(shè)計(jì)中存在的不足，并同時(shí)提出了改進(jìn)設(shè)計(jì)的建議。為今后的發(fā)展帶來(lái)參考。

0引言

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，工業(yè)經(jīng)濟(jì)有了飛躍式發(fā)展，大跨度、大柱網(wǎng)和大噸位重型廠房越來(lái)越多，為選用鋼結(jié)構(gòu)提供了大量的機(jī)會(huì)。由于鋼結(jié)構(gòu)具有強(qiáng)度高、塑（延）性好、自重輕、施工工期短、制作方便、節(jié)能環(huán)保、構(gòu)件可重復(fù)利用、地基基礎(chǔ)費(fèi)用省等優(yōu)點(diǎn)，近些年來(lái)，在國(guó)內(nèi)外鋼結(jié)構(gòu)新工藝、新技術(shù)的發(fā)展和推廣的基礎(chǔ)上，加上高強(qiáng)板材、高效防火、高強(qiáng)防腐涂料在工業(yè)建筑中被大量的應(yīng)用，從而使鋼結(jié)構(gòu)在工業(yè)建筑領(lǐng)域得到較快的發(fā)展。但是由于受傳統(tǒng)發(fā)展理念的制約，設(shè)計(jì)師在廠房設(shè)計(jì)階段會(huì)遇到不同的問(wèn)題，導(dǎo)致廠房設(shè)計(jì)質(zhì)量存在諸多問(wèn)題，這直接導(dǎo)致了后期施工建設(shè)不達(dá)標(biāo)，給企業(yè)造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。

一、鋼結(jié)構(gòu)廠房設(shè)計(jì)不足之處

作為一個(gè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師必須要做到的就是根據(jù)企業(yè)用戶(hù)的需要對(duì)廠房結(jié)構(gòu)進(jìn)行整體設(shè)計(jì)，對(duì)廠房的柱網(wǎng)、跨度、氣樓、吊車(chē)形式等進(jìn)行詳細(xì)規(guī)劃，以滿(mǎn)足實(shí)際使用需要。

首先是柱網(wǎng)跨度等，確定柱網(wǎng)跨度時(shí)，必須要了解生產(chǎn)工藝、設(shè)備的布置，生產(chǎn)線(xiàn)的數(shù)量、吊車(chē)的噸位及使用頻率等。而不是一味的追求結(jié)構(gòu)的用鋼量最小，不滿(mǎn)足生產(chǎn)使用要求，即使廠房造價(jià)很低也是最大的浪費(fèi)。

其次是內(nèi)部結(jié)構(gòu)，由于鋼結(jié)構(gòu)廠房?jī)?nèi)部有柱間支撐，柱列上有電纜橋架、管道支架等，某些構(gòu)件承受的荷載也隨之加大，對(duì)敏感結(jié)構(gòu)廠房自身的受力情況合理規(guī)劃是設(shè)計(jì)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。廠房?jī)?nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不足表現(xiàn)為：鋼支架分布、氣樓形式不合理，柱間支撐位置影響內(nèi)部物流通道，內(nèi)部隔墻和梁柱檁條等連接不合理造成地震力加大，剛度不均勻。另外由于對(duì)生產(chǎn)工藝、對(duì)吊車(chē)的外形尺寸了解不夠，造成廠房?jī)?nèi)吊車(chē)噸位、數(shù)量、形式（單梁吊、雙梁吊、半門(mén)吊）、安裝吊車(chē)所留的凈空高度等不合理，從而影響生產(chǎn)使用或造成較大浪費(fèi)。

最后是成本造價(jià)，工業(yè)建筑設(shè)計(jì)必須充分考慮成本造價(jià)高低，這是決定企業(yè)收益大小的關(guān)鍵。工業(yè)廠房設(shè)計(jì)方案基本上決定了后期施工的成本投資，成本控制失效是廠房設(shè)計(jì)常見(jiàn)的弊病。例如鋼結(jié)構(gòu)廠房在空間結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上不科學(xué)，柱腳形式（鉸接、錨栓剛接、錨栓加鋼靴剛接、埋入式剛接）選用不當(dāng)，廠房使用性能不達(dá)標(biāo)引起返工返修次數(shù)增加等，這些都會(huì)增加造價(jià)。

二、廠房設(shè)計(jì)的前期準(zhǔn)備工作

通常，在鋼結(jié)構(gòu)廠房準(zhǔn)備設(shè)計(jì)前期我們首先需要注意到的就是結(jié)構(gòu)判斷、結(jié)構(gòu)選型以及結(jié)構(gòu)布置等幾個(gè)重點(diǎn)內(nèi)容。

其一，結(jié)構(gòu)判斷，并不是所有的廠房都適合鋼結(jié)構(gòu)形式，若設(shè)計(jì)師盲目地采用鋼結(jié)構(gòu)，會(huì)給建筑造成潛在的安全隱患。在設(shè)計(jì)準(zhǔn)備階段，需根據(jù)企業(yè)提供的資料信息綜合判斷，進(jìn)一步分析所要設(shè)計(jì)的廠房是否適合采用鋼結(jié)構(gòu)。

其二，結(jié)構(gòu)評(píng)估，結(jié)構(gòu)評(píng)估是通過(guò)建立力學(xué)模型來(lái)分析構(gòu)件截面的具體參數(shù)。根據(jù)應(yīng)力比、變形、長(zhǎng)細(xì)比等控制指標(biāo)確定鋼材等級(jí)。鋼結(jié)構(gòu)廠房的結(jié)構(gòu)預(yù)估是對(duì)梁、柱、支撐斷面參數(shù)進(jìn)行設(shè)定，然后再確定鋼梁鋼柱是否選擇成品釓制型鋼還是用鋼板焊接H形截面。

其三，結(jié)構(gòu)分析，上述準(zhǔn)備工作結(jié)束后，設(shè)計(jì)人員則可分析廠房的鋼結(jié)構(gòu)是否符合施工要求。鋼結(jié)構(gòu)廠房結(jié)構(gòu)分析是很重要的流程，在分析階段可以對(duì)重要的參數(shù)再次核對(duì)，分析結(jié)構(gòu)周期、應(yīng)力比、結(jié)構(gòu)變形等是否符合規(guī)范要求。

三、結(jié)構(gòu)的選擇

廠房設(shè)計(jì)是一項(xiàng)繁雜的系統(tǒng)工程，設(shè)計(jì)過(guò)程中需要考慮多方面的因素。為了保證廠房設(shè)計(jì)方案的科學(xué)性，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師在正式設(shè)計(jì)前要收集多方面的資料，包括使用方的生產(chǎn)工藝資料，對(duì)廠房結(jié)構(gòu)方案綜合評(píng)估后方可進(jìn)行施工圖設(shè)計(jì)。

在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中首先使用要求確定其結(jié)構(gòu)形式，結(jié)構(gòu)的選擇一般主要考慮其安全和經(jīng)濟(jì)兩方面因素。鋼混結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是：首先鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是結(jié)合鋼筋和混凝土兩種材料的性能，并各使用其優(yōu)點(diǎn)，與鋼結(jié)構(gòu)相比可節(jié)省鋼材，但使用了大量的混凝土，其建設(shè)工期是鋼結(jié)構(gòu)的兩倍以上。近幾年由于土建施工企業(yè)一線(xiàn)工人工資漲幅較大，蘇南地區(qū)工地點(diǎn)工每天200元左右，木工班組、瓦工班組、鋼筋工班組按建筑平米報(bào)價(jià)后每天工資達(dá)400～500元，造價(jià)已超過(guò)鋼結(jié)構(gòu)廠房，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)突出優(yōu)點(diǎn)是耐久性比較好，維修費(fèi)用也很少。缺點(diǎn)是由于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)自重較大，所受地震力也大，相應(yīng)為抗震部分所配置的鋼筋、選用的構(gòu)件斷面也大，同時(shí)鋼混結(jié)構(gòu)抗裂性較差，施工工期長(zhǎng)，環(huán)境污染大。鋼結(jié)構(gòu)廠房主要用于大跨度、大空間、大噸位、受動(dòng)力荷載影響大的結(jié)構(gòu)。其特點(diǎn)是材料的強(qiáng)度高，塑性和韌性好，自重輕，具有良好的抗震性能，制造簡(jiǎn)便，可拆卸，可重復(fù)利用、施工周期短，所有結(jié)構(gòu)構(gòu)件均在工廠制作，拉到現(xiàn)場(chǎng)吊裝焊接即可。

四、結(jié)構(gòu)的布置

在選定鋼結(jié)構(gòu)的具體形式后，應(yīng)重點(diǎn)考慮鋼結(jié)構(gòu)的布置情況。鋼結(jié)構(gòu)的布置點(diǎn)應(yīng)從整體上把握均衡性，例如從力學(xué)的角度考慮，鋼結(jié)構(gòu)廠房的結(jié)構(gòu)布置應(yīng)滿(mǎn)足受力均勻的要求，以免受力過(guò)于集中而超出結(jié)構(gòu)承載范圍。還可以從空間利用、設(shè)備擺放、生產(chǎn)需要等角度考慮，詳細(xì)地策劃結(jié)構(gòu)布置方案。此外，設(shè)計(jì)階段還可對(duì)柱距、跨度布置作合理調(diào)整。確定柱網(wǎng)跨度時(shí)既要滿(mǎn)足工藝要求，又要使結(jié)構(gòu)用鋼量相對(duì)較小。常用柱距為7.5m、9m、12m，有時(shí)為滿(mǎn)足工藝要求抽柱形成15m、18m、24m柱距，跨度一般按設(shè)備布置、生產(chǎn)線(xiàn)數(shù)量確定。

五、連接節(jié)點(diǎn)是設(shè)計(jì)的難點(diǎn)

除了做好前期準(zhǔn)備工作之外，鋼結(jié)構(gòu)廠房的