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钢结构厂房设计要点进行了探讨分析

人气:发表时间:2019-08-10

  随着低碳环保概念的不断深入,耗能低、效率高的新型环保材料已迅速占领建材市场,钢结构应用也越来越广泛,特别是在工业厂房应用中。为了保障其有效性,钢结构厂房设计要根据实际需求,不断优化厂房钢结构设计方案,从而提高钢结构厂房的安全性、稳定性。基于此,本文阐述了钢结构厂房的优势及其设计特征,对钢结构厂房设计要点进行了探讨分析。
  
  1、钢结构厂房的优势特点
  
  钢结构厂房的优势特点主要表现为:
  钢结构厂房
  (1)环保性特点。环保是当前建筑施工中较为关注的问题,已经成为建筑施工的主要控制内容之一。钢结构厂房施工主要材料为一种绿色环保型材料,高能效回收,具有非常好的循环利用可能性和必然性。钢结构厂房建筑施工结构以绿色环保理念为主,将绿色建筑贯穿到了厂房建设的全过程。
  
  (2)施工操作简单灵活的特点。传统厂房施工的过程中主要通过钢筋混凝土完成对结构主体的建设,在施工过程中施工周期较长,施工操作难度较大,这在很大程度上制约了厂房建设效果。钢结构厂房在施工的过程中对钢结构厂房构件进行优化,提高了构件的批量化生产效果,有效提高了施工速度,大大方便了构件的安装。
  
  2、钢结构厂房设计的主要特征
  
  钢结构厂房设计的特征主要表现为:
  
  (1)跨度比较大,厂房使用的柱子通常比较高。众所周知,生产厂房属于生产企业的重要基础设施,所以其产品的体积与重量等一般情况下比较大。但是钢结构的体积与质量却较好的满足了这一要求,其重量比较轻,体积也不是很大。
  
  (2)钢结构的纵向柱距一般比较大,如果是重工业的厂房结构,则应根据行业的特点进行钢结构的设计。当前,钢结构厂房主要用于大中型机械加工、大型冶炼电炉和配电车间等。所以这就要求在设计钢结构时,应充分发挥钢结构厂房纵向的空间,从而完善厂房的工业设备布局。
  
  (3)钢结构厂房承重构件截面面积一般比较大,为了使其可以承受较大的吨位,一般需要结合具体工程的实际,通过优化结构措施,提高钢结构厂房的刚度。在设计时,采用格构式构件与析架,能够提高钢结构的承载能力。
  
  3、钢结构厂房设计要点的分析
  
  (1)钢结构厂房立面设计要点分析。钢结构厂房立面设计中有四个基本特点依次是规模、线条、色彩、变化。钢结构厂房和钢筋混凝土结构厂房相比,线条是呈现轻钢结构建筑风格最独特的特征。传统的钢筋混凝土结构厂房由于屋面设置采光效果不理想,在设计时通常设计大量的采光窗,而大量的采光窗会破坏墙面的线条造型,钢结构厂房则不会受此困扰。轻钢结构屋面则大量使用屋面采光板,不仅采光均匀,而且不会破坏墙面的线条造型,既适用又美观,目前非常适合联合型厂房,顺便也解决了厂房的通风问题。钢结构厂房的立面设计主要由工艺布置来决定的,立面要求简洁恢弘,同时简单统一突出重点。
  钢结构厂房设计
  (2)钢结构厂房的格构柱设计分析。格构柱是用连接缀件将型钢分肢进行拼接而形成一个统一整体的柱形式。在格构柱的整体界面上,无论是弯矩还是轴力都被转化成竖向轴力,这种竖向轴力主要作用于格构柱上,由格构柱的分肢来承担主要的力度。剪力被分散到缀条或者缀板上面,由它们来承担。格构柱的计算方式独具特點,主要表现在:格构柱绕虚轴的长细比使用换算长细比的方式;围绕着虚轴而弯曲的偏心受压格构柱,需要进行弯矩作用平面内的整体稳定性验算;格构柱的分肢稳定性验算,按照每一分肢的最不利轴力,进行单肢稳定验算;格构柱的计算还需要包括缀件;格构柱设计对于特殊节点的设计,也包括在整体计算和局部设计之中等等。
  
  (3)钢结构厂房顶部横向框架设计分析。
  
  1)钢结构厂房受力体系。钢结构厂房的组成部分主要有支撑体系、围护结构体系、框架结构体系、屋盖结构体系等。支撑体系主要有柱间支撑和屋盖支撑着两方面组成。支撑体系的作用就是将横向和纵向的平面框架联系起来,使得各部分成为一个统一的整体空间结构,相互联系、相互作用、协同工作,以此来确保钢结构厂房的稳定性和刚度。围护结构体系为了保证厂房内正常、安全的生产环境,它通过基础梁、墙梁、外墙、抗风柱等组成一个承受及传递围护墙体重量的风荷载,风荷载作用于墙面。框架结构体系由横向平面和纵向平面框架组合而成。作为钢结构厂房的基本承重结构,横向平面框架的意义十分重要,它是由基础、屋架和横向柱列组成。在建构屋面梁和柱顶之间的连接时,可以采用刚接或者铰接的形式。柱段和基础的连接则多数只能采用刚接的形式。纵向平面框架的组成部分较之横向平面框架要复杂的多,它的组成部分包括纵向柱列、基础、连系梁、柱间支撑、托架、吊车梁等等,其主要承受纵向风载荷、纵向温度应力、纵向地震作用力和吊车纵向水平制动力等等。它对于钢结构厂房的作用也是必不可少。屋盖结构体系包括钢结构厂房屋顶所需要的一切,如屋面板、屋盖支撑、天沟版、托架、檩条、屋面梁等等。
  
  2)钢结构厂房横向平面框架荷载。钢结构厂房设计按照常规的计算方法,应该以横向平面框架和纵向平面框架搭建而起的整体空间结构作为计算对象,但是在这种计算方式比较繁杂,工作量极为庞大,所以在实际的计算工作中,通常分别计算横向平面框架所承受的荷载和纵向平面框架所承受的荷载,这种计算方式的工作量相对较小,得出的结果与实际数据也比较相符。横向平面框架在钢结构厂房中是这样起作用的:它承受了厂房内部所有的横向和纵向荷载,通过横向水平的框架设计来确定钢结构厂房的基本单元,然后再通过吊车梁等各种构件将横向水平框架给连接起来,使之成为一个三维的空间结构,以此来保证厂房骨架的纵向刚度符合钢结构厂房的承重要求。在钢结构厂房横向框架的设计方法中,对于横向框架的荷载计算仅仅包括了横向平面的承受力,而纵向风荷载未被考虑在内。但是在实际的工作中,纵向风荷载只有在纵向支撑的设计中予以考虑,但是事实上,横向结构的框架在受到横向风荷载的同时,纵向风荷载也会对它产生影响。所以在钢结构厂房的横向平面框架设计中,也应该加入纵向风荷载造成的平面外弯矩。
  
  (4)温度伸缩缝设计要点分析。温度会引起钢结构厂房发生形变,使结构产生温度应力。当厂房面积足够大,且温度应力也足够大时,钢结构厂房就会发生大的形变,产生危险,为了避免这种危险的发生,在厂房内设置温度伸缩缝是必不可少的。温度伸缩缝的设置有两种:一种是横向设置温度缝,另一种是纵向设置温度缝,选择哪一种设置则根据具体厂房设计情况而定。温度缝的设置就把厂房分为了若干个温度区段,钢结构设计规范则决定了每个温度区段的长度。其中处理温度伸缩缝的方法又有两种即双柱设置法和单柱设置法,一般选择前者来处理。倘若设置的是纵向温度伸缩缝,可在屋架支座处设置一个滚动支座,倘若设置的是横向温度伸缩缝,则可在框架梁与檩条连接处采用槽钢夹板滑动方式或者椭圆孔滑动方式。
  
  综上所述,钢结构厂房的合理设计关系到其质量及建成后的应用效果,对工业厂房安全应用具有重要作用。因此在钢结构厂房设计过程中,要对项目工程进行全面分析,从而保证钢结构厂房的安全应用。

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