工业项目钢结构

工业项目钢结构（共9篇）

工业项目钢结构 篇1

1、丽水新城公共租赁住房项目概要

沈阳地铁丽水新城项目, 为沈阳市开发建设的公共租赁住房项目。项目东侧和北侧紧邻304国道, 西侧为规划安顺路, 南为规划沈丹高速辅路。沈阳地铁丽水新城项目总占地约为20公顷, 项目分两期开发, 一期工程总用地约13公顷, 一期工程分为两块, 场地东侧约70米宽长条用地 (A地块) 和场地西北角地铁停车库 (B地块) ;A地块占地约68900平米, 地上总建筑面积约8万m2, A地块占地61379平米, 地上总建筑面积约20万m2, 共计总建筑面积约28万平米。沈阳地铁丽水新城项目规划建设目标与设计理念为, 依托沈阳市深厚城市文化底蕴, 坚持住宅产业化发展方向, 应用工业化装配式技术, 充分考虑项目开发设计施工等方面的综合经济性, 打造一个功能合理、技术成熟、低碳环保、可持续发展的城市美好家园。

当前我国公共租赁住房供给处于初级的粗放型阶段, 从公共租赁住房作为政府的一项重要的民生工程建设来看, 建设过程中却呈现出高品质质量需求与落后生产方式的矛盾, 其工业化技术低、住宅的综合质量低、资源利用水平低, 粗放型的住宅生产方式既不适合可持续发展, 也不适应改善居民住宅质量的需要。沈阳丽水新城项目着眼于大规模公共租赁住房供给的契机, 在建设中推广产业化方式, 主体结构采用装配整体式混凝土结构体系, 内装采用装配式工法体系, 以整体建筑装配方法施工。沈阳地铁丽水新城项目以工业化生产方式制造装配式住宅的理念、且运用先进的装配式集成技术建设公共租赁住房, 从而提高住宅使用功能和质量、推进节能减排降低建造成本, 力求实现公共租赁住房工业化的“建筑体系化、设计标准化、生产工厂化、施工装配化”的住宅产业现代化集成技术的新突破。

2、公共租赁住房装配式住宅的思考

2.1 国外公共住房工业化的生产技术发展趋势和特征

2.1.1 住宅工业化的量产化技术的研发

二战后, 西方发达国家在公共住房建设从数量到质量的转型中, 认识到规模化建设质量保障必须采用住宅工业化生产方式的基本思路, 从新型住宅工业化技术和传统施工技术的工业化生产的合理化两个方面进行技术研发。

2.1.2 住宅生产工业化通用体系的应用

欧美各国高度重视模数协调标准对规模化生产的住宅生产工业化的重要性, 并发展出了住宅工业化通用体系, 与各种住宅装用体系或不同类型的结构体系相结合, 在提高整体技术水平的同时确保了公共住房质量和性能。许多国家努力实现以量产化生产的标准化部品建造生产建筑物的方法, 即通用体系作为各类住宅部品 (构配件、制品、设备) 工业化生产基础标准。住宅的各个部分都有通用部品, 采用将通用部品组合起来的生产方式。

2.1.3 住宅系列化标准化的设计

住宅系列化标准化设计与多样化相统一, 例如, 日本对公共住宅制定了“标准设计的标准”, 之后随着时代的变迁而不断发展。

2.1.4 住宅标准化系列化产业化部品的采用

标准化·系列化住宅部品的开发生产和供应得到长足发展, 这是保证住宅这一最终产品功能与质量的基本条件之一, 是实现住宅产业化的重要标志。在标准化基础上实现部件的系列化·产业化, 各厂家生产的部品都以部品通用体系为原则, 设计时选择部品进行住宅设计。

2.1.5 工业化施工工法的开发

发达国家在施工现场工程方面, 强调工业化施工方法的同时, 还十分重视构配件生产、现场施工、组织管理等方面的标准化工作。

2.1.6 可持续建设工业化理念的贯彻

公共住宅的住宅产业化可持续发展问题已引起世界各国的高度重视, 可持续建设的住宅生产工业化理念就是住宅生产建造要考虑住宅全寿命周期的部品制造·施工建造·使用维修·改造拆除的各个阶段, 来保护地球环境和节约各类资源。各国可持续建设的住宅生产工业化理念开发了大量的技术。

2.2大力推广公共租赁住房装配式住宅的有利时机

当前, 全国许多城市和企业开始尝试工业化方式建设保障性住房, 如何利用好这一契机, 创新发展结合技术转型, 积极地推进装配式公共租赁住房, 促进住宅工业化发展和住宅产业升级, 是摆在我们面前的极其重要课题。装配式技术完全可以为公共租赁住房建设提供产业化建设的技术支撑, 与传统建设方式相比其优势主要有三点:

第一、量产化优势。从国际公共住宅发展经验来看, 走工业化生产的住宅建设体系, 是提高大量性建设住宅品质的核心所在。全面推行住宅建筑体系, 把规划和设计、生产和施工、销售和管理融汇在一起, 营造技术成套化定型化和标准化, 可高效率地供应大量的优质住宅。

第二、环保化优势。工厂化生产, 可以在保证质量的前提下, 有效节约钢材和水泥等建材, 减少生产过程中的二氧化碳排放。现场装配式施工过程扬尘少、工地产生的噪音低、现场周边的环境可以得到有效保护。

第三、品质化优势。在装配整体式住宅技术体系中, 使得各类部品的质量得到更有效的控制, 最终产品质量更有保障。与传统施工相比, 装配式住宅将人为因素对工程质量和结构安全的影响因素降到最低, 能较好地解决开裂和渗漏等质量通病的发生。

结合公共租赁住房建设规模大、套型面积小和易于实现标准化等特点, 采用装配式工业化生产是最佳选择。利用当前大量建设的公共租赁住房时机, 大力推行装配式公共租赁住房, 不仅能够保证住房品质和节能降耗, 而且有利于加快我国住宅产业升级。

3、公共租赁住房装配式住宅体系与技术集成

3.1 公共租赁住房装配式住宅体系与生产系统

住宅生产工业化就是用“工业性”的方法建造建筑物, 这种“工业性”与“制造业”基本相同。所谓“建筑生产工业化”, 就是把已经在一般工业领域里建立起来的生产及管理的方式、方法等“引进并应用”在建筑领域里。住宅工业化首先是一种住宅生产建造方式的变革, 其核心是要实现由传统半手工半机械化生产方式转变成一种现代住宅工业化生产方式。住宅产业化应在住宅工业化生产的前提下, 通过推行住宅标准化生产部品、采用符合工业化建造的集成技术来实现住宅工业化生产, 解决传统生产方式的住宅质量缺陷和性能不佳等弊端, 提高住宅品质为中心的综合效益, 进而减少能耗保护环境。实现住宅工业化的生产方式及其技术, 必将对中国住宅建设发展与变革产生根本性的影响。

装配式住宅是把需要大量建造的住宅, 采用标准化系列化的住宅部品, 按照工业化生产住宅部品, 通过机械化施工及科学的组织管理, 使之形成具有优良品质的住宅的产业化全过程。住宅工业化简而言之是发展工业化所需工作, 或者说产业化是一种生产过程产业化。从住宅产业的特质来看, 所谓装配式住宅将住宅生产作为系统来认识, 进行子系统之集合, 造成了子系统之产业化。装配式住宅生产系统将由生产全部住宅部品、部品的各子系统组成。装配式住宅系统可以分解为若干分系统、子系统, 每个分系统, 子系统都存在一定的层次结构, 构成系统的整体结构。

装配式住宅具有生产系统之分割的特质, 即结构体系统与内装体应分开的前提下, 在进行进一步的分割, 使其确保生产的独立性, 从而满足工业化生产的组织专业化、施工工业化、部品预制化的要求。装配式住宅通过一种开放式的工业化建筑体系, 将住宅部品生产和住宅施工分割开来, 形成以生产住宅部品为中心的住宅部品化组织专业化的生产供给体系。研究装配式住宅系统系统的结构, 将构建我国住宅建设的新模式, 引领住宅建设朝工业化标准化和产业现代化方向发展。

3.2 丽水新城项目主体结构和内装部品的技术集成

当前, 我国住宅产业落后的传统建造技术及其管理模式, 已无法适应住宅产业现代化, 变革住宅产业的生产方式和管理模式, 引进和融合先进制造技术和现代管理思想, 实现住宅产业的集成化制造, 是我国住宅产业工业化现代化发展的根本要求。丽水新城项目瞄准国家住宅产业化的战略机遇, 结合以发展新型工业化住宅建立工业化住宅技术体系为目标的远大住工集成技术, 进行公共租赁住房装配式住宅的主体结构和内装部品的系统集成技术研发, 以公共租赁住房装配式住宅的优化集成能力, 探索运用住宅工业化技术体系建造的全装修成品住宅, 大批量高速度工业化建造低价高品质公共租赁住房。

远大住工集成技术的装配整体式住宅技术体系特点有, 适应建筑主体的传统体系和新型结构体系;以模数协调、模块集成、技术优化为基础;以大工厂流水线生产、大装备成批量制造、大规模市场定制为工业化手段;以机械化作业和装配施工为作业方式;以功能完备、节能环保、价廉物美为产品特性。

3.3 丽水新城项目PC主体结构的技术集成

远大集成建筑的PC主体结构技术体系已完全确定, 在充分吸纳国外先进理念和技术的基础上, 自主创新, 解决新技术不高成本的矛盾, 创新研发出符合中国国情的、集多项核心技术为一体的、基于装配式剪力墙体系的多层和基于现浇剪力墙体系的结构体系, 可大幅度缩短施工周期、提升建筑质量、控制建筑成本、节能环保低碳。 (见表1)

3.4 丽水新城项目内装部品的技术集成

住宅装修工业化生产是住宅工业化的重要组成部分, 通过住宅装修工业化生产来建设全装修成品住宅, 将在减少手工作业的同时提高工业化生产程度, 从本质上提升住宅性能和品质。全装修成品住宅是走向住宅产业化的必经之路, 将成为衡量我国住宅工业化技术发展水平的标志。丽水新城项目以建设高品质公共租赁住房全装修成品住宅为目标, 着力以“装修与建筑和部品、设计和施工相结合的一体化”的方法、研发整体性的家居解决方案。

4、大力推动公共租赁住房装配式住宅的建议

从沈阳地铁丽水新城项目装配式住宅的建设实施情况来看, 在公共租赁住房中推广装配式住宅的基础和技术条件已经具备。对推进这项工作中, 当前公共租赁住房装配式住宅研发与实践的中心工作是要解决好装配式住宅的生产及技术的五大问题, 我们提出以下建议。

第一, 加快健全我国装配式住宅工业化生产的制度和技术机制;第二, 大力促进装配式住宅的部品化工作;第三, 重点引进开发先进装配式住宅建筑体系;第四, 加强装配式住宅生产关键集成技术攻关;第五, 积极促进我国装配式住宅工业化生产的试点项目建设。在树立装配式住宅生产工业化基本理念的正确认知前提下, 抓好装配式住宅的住宅体系及集成技术的转型换代与技术创新的工作。

装配式住宅的住宅建筑体系及部品系统技术集成化是住宅产业化的基础, 包含技术的集成、材料设备的集成、标准模数的配套、工厂化预制构件的现场组装及配套施工设备等。应在大力发展公共租赁住房基础上, 进一步引进消化吸收国内外先进经验和成功案例, 研究编制公共租赁住房工业化生产标准套型建筑图集和装配整体式住宅体系相关标准规范, 抓紧出台成套的财政税收等方面的鼓励政策, 培育装配式住宅开发设计、施工生产等企业的市场发展等整个生产建设工作链。

工业项目钢结构 篇2

摘要：从结构形式的比较、结构平面布置及计算模型的选择等方面，对某钢结构重型工业厂房介绍其方案设计的过程，说明方案设计在整个设计过程中的重要地位。一些具体的处理方法可供工程设计人员参考。

关键词：钢结构；重型工业厂房；方案设计；结构形式；结构平面布置；计算模型

随着我国经济建设不断发展，对钢结构重型工业厂房的使用要求越来越高，重型工业厂房在高代写论文度、跨度、柱距、平面尺度、吊车吨位等方面有着不断加大的趋势。因此，结构的方案设计在整个设计过程中的重要性越来越显著。本文通过工程实例，介绍了某钢结构重型工业厂房结构方案设计的具体过程，希望为同类工程提供有益的参考。

1工程概况上海港口机械制造厂长兴岛制造基地工程位于上海市长兴岛，金构车间是该工程土建项目中规模最大的一项重型工业厂房建筑。其占地面积约11万m2，厂房纵向长度为358 m，横向长度为322 m。檐口高度从29.5~41.5 m，配备10~160 t的双层桥式吊车。厂房主体结构采用钢结构，屋面采用钢网架系统，基础采用独立承台桩基础，柱间距一般为12 m，横向共分为8跨，跨度为40 m或42 m。金构车间的平面及横向剖面图分别见图1和图2。该厂房平面尺度较大、檐口位置较高，每跨高度不等，厂房内工艺要求复杂，多种吊车纵横交错，在结构设计中存在较大的难度，而结构方案的确定对整个结构设计起着决定性的影响。本文从结构形式、结构平面布置、计算模型3个方面对该厂房的结构方案设计进行阐述。

2结构方案设计主要内容2.1结构形式根据金构车间的建筑特点和业主对施工进度收稿日期：2008-08-26作者简介：周瑞（1978—），男，工程师，从事建筑结构设计。水运工程2008年的要求，设计人员考虑该厂房采用全钢结构设计。在设计初期，从2个方面对结构形式进行了比选。2.1.1排架柱截面形式的确定对于排架柱，采用格构式是比较成熟的形式，而格构式柱的单肢又可以采用实腹式或者钢管式。钢管式柱肢的稳定性较好，内部可以填灌砼从而大大增加柱的刚度，在建筑上也较美观；但也有它的缺点，就是灌芯砼浇筑比较麻烦，养护时间较长，钢管节点之间的处理也有一定难度。在业主要求的以缩短建设工期为首要目标的前提下，同时考虑到长兴岛上商品砼供应不足，设计人员决定柱肢采用实腹式H型截面，两肢间采用角钢缀条连接。截面形式见图3。2.1.2屋面结构选型在屋面结构选型方面，设计人员最初提出了实腹钢梁、管桁架和钢网架3种方案。鉴于本工程屋面单跨跨度为40~42 m，柱距12 m（其中一个柱距达到26 m），考虑大跨度时采用实腹钢梁的经济性较差[1]，同时大柱距也造成屋面檩条设计困难且维护构件的费用大幅增加，因此，首先放弃了实腹钢梁方案。钢网架目前在大跨度空间的运用已经非常普遍，而管桁架也以其美观实用而逐步推广。设计人员经过估算，钢网架的用钢量约在30 kg/m2左右，而管桁架大约需要33 kg/m2。同时，考虑到该厂房各跨高度不一，平面形状特殊，为了保证屋面整体刚度，设计决定采用钢网架作为屋面的结构形式，网架结构形式为正放四角锥。2.2结构平面布置该厂房纵向长度为358 m，横向长度322 m，建筑尺度大，远远超过规范对温度区段长度的限制，同时由于屋面网架与排架柱共同作用时温度应力和温度变形计算比较复杂，因此考虑设置伸缩缝来解决平面尺寸超限问题。2.2.1纵向温度区段的分隔沿厂房纵向长度上，设计人员在15~16轴线之间设置横向伸缩缝。伸缩缝按常规做法设置双柱，但在设计时需考虑到重型厂房的实际情况，合理确定双柱轴线间距离。首先，参考钢吊车梁图集，要求吊车梁在伸缩缝处悬挑600 mm；另外，因中心厂房柱截面尺寸较大，并且要考虑插入式杯口基础之间的施工空间和下部桩基础的排布，因此确定双柱轴线间距离为1 500 mm，并将吊车梁在伸缩缝处悬挑长度改为700 mm。在1-5轴线区域，厂房的高度在纵向比其他区域低，因此将该区域独立

出来，单独计算。同时，在1轴线外侧，尚有2个高度较低的预处理车间的厂房与金构车间相接，设计中将这2个预处理车间上部结构与金构车间独立开来，但由于两者相距太近，柱的基础承台共用1个。通过以上划分，金构车间纵向温度区段的最大长度为175.5 m，小于规范要求的220 m[2]。2.2.2横向温度区段的分隔在厂房横向，规范要求柱顶铰接时温度区段应小于150 m[2]，因此也需要设置伸缩缝。最初，有设计人员提出在横向排架也设置双柱伸缩缝。但图1金构车间平面图（单位：m）图2金构车间横向剖面图（单位：m）图3柱肢截面形式图5屋面网架划分进一步深入考虑就发现，在横向设置双柱的困难比较大。因为在纵横向伸缩缝的交点处，排架柱将会变成四柱，这样柱顶的网架支座、排架柱本身和柱基础承台均难以布置，计算时需考虑的工况也非常复杂。笔者认为，伸缩缝的设置主要是为了消除温度应力和变形的影响，而沿厂房横向，排架柱仅通过屋面网架和吊车相互联系。由于吊车位置不确定，可以不考虑其影响，因此只要切断屋面网架的横向联系，这个问题就可以迎刃而解。规范中对于露天排架横向温度区段是没有要求的，这也说明屋面是排架柱横向联系的唯一途径。最终，设计人员在E轴线柱顶设置双支座：一为固定支座，一为橡胶滑移支座，以释放屋面温度应力（图4）。这样，厂方横向温度区段分为160 m和162 m，虽然略超规范，但考虑到网架支座螺栓实际可以有一定量的移动以及排架柱的应力比尚有一定余量，因此仍在可接受范围内。通过以上的措施，屋面网架共划分为5块，见图5。周瑞：某钢结构重型工业厂房结构方案设计2.3计算模型的确定作为一个占地面积11万m2的重型工业厂房，其结构计算模型的选择尤为重要。考虑到本工程的设计时间非常短，采用了简化的平面排架结构形式进行计算。平面排架计算方便，计算结果也能保证一定的精确性，在单层厂房设计中大量采用，是比较成熟的计算模型[3]。但紧接而来的问题就是如何调整结构形式使其实际情况满足平面排架假定的要求。2.3.1消除平面外弯矩的影响平面排架的一个重要假定是排架平面外的弯矩可以忽略不计，在计算软件中一般也不考虑排架平面外弯矩对柱的影响，因此在实际设计中就必须尽量减少排架的平面外受力。在1~5轴线之间的区域，因工艺要求，厂房的高度在纵向比其他区域低了近10 m，该区域屋面网架因此与其他网架脱开而自成体系，该网架在5轴线处的支座就成了一个问题。如果在5轴线排架柱上设置牛腿以承托网架，由于网架的支座反力较大，对排架柱平面外将产生一个较大的弯矩。为了消除这个弯矩的影响，设计人员决定撤销5轴线支座，将网架改由4轴线悬挑至5轴线处并留出变形缝，·247·水运工程2008年从而保证计算模型假定与实际情况的符合。该问题同样产生在1轴线。1轴线处设有沿厂房纵向运行的16 t半龙门吊车（一脚落于吊车梁，一脚落于地面的Γ型吊车），由于这个吊车的运行线路与其他吊车垂直，若将吊车梁设于排架柱上，不仅吊车梁难以设计（跨度将达40 m），而且其将对排架柱产生平面外的弯矩。设计人员研究决定，采取避开排架柱的方式，将吊车梁设于1轴线的抗风柱上。因抗风柱的间距较小（一般10 m左右），吊车梁方便设计，同时吊车荷载对抗风柱产生的弯矩与风荷载产生的弯矩均位于抗风柱平面内，这样可以单独计算抗风柱，而与排架柱脱离，消除了其对排架柱平面外的影响。2.3.2横向排架计算模型的确定网架作为一个空间结构，相对于排架柱来讲，其刚度非常大，因此在排架建模时，我们将其看作一个刚体，采用一个刚性杆来代替网架，在柱头节点，将网架支座与柱的连接考虑为铰接，基本符合实际情况。另一方面，由于我们在E轴线柱顶设置了滑移支座，因此原本依靠屋面传递的水平力将无法在E轴线之间传递过去，所以在建模时应撤销E-F轴线之间的屋面刚性杆，以符合实际受力情况，平面排架的建模形式见图6。厂房纵向的计算按常规方法设置柱间支撑以抵抗纵向水平力。3结语通过对金构车间方案设计的分析，介绍了对于钢结构重型工业厂房的结构形式、结构平面布置、计算模型等方面的确定过程，希望为同类型工业建筑的设计提供有益的借鉴。同时，因重型工业厂房一般工艺流程复杂，因此本文的一些处理措施具有特殊性，在遇到问题时尚应具体分析。在选择计算模型时，不但要注意使计算模型符合实际情况，而且可以通过一些措施使

实际情况符合计算模型，这样才能确保计算的精确性。该厂房于2007年10月投入使用，目前使用情况良好，表明方案设计中所采取的种种措施是有效可行的。笔者认为，在超大型厂房的设计过程中，方案设计应放在首要地位，予以极大的重视，一旦方案设计有较大缺陷或过于笼统，将会导致具体设计的过程难以为继甚至返工，造成时间精力上的浪费。致谢：在设计过程及本文的写作过程中，得到了陈其峰副总工程师、郭瑞隆主任工程师、池跃中主任的大力协助与指导，在此表示衷心的感谢！

参考文献：

浅谈工业钢结构设计 篇3

在现代的社会, 钢结构已经是主要的建筑材料之一, 在各个领域都有很大的作用, 钢结构技术与其他建筑材料相比是有着很多优点:首先, 钢材本身具有强度高、连接方便可靠、可回收再利用、不污染环境等优点;其次, 钢结构体系具有自重轻、安装容易、施工周期短、抗震性能好等优势。在实际设计中, 其材料力学性能的可靠性及结构形式的灵活性也使得钢结构的优势得以进一步显现。因此近年来无论国内还是国际上, 钢结构的舞台越来越大, 应用越来越广。鸟巢和央视大楼中钢结构的应用可以说是近年来的代表。

目前钢结构或者应用大量钢材的混合结构的应用实例很多, 更多的为人熟知的是其在高层、超高层及大型公共建筑中的应用。这些项目一般在社会上的影响力非常大, 经常为一个城市甚至一个国家的地标性建筑。能够在这样的项目中得到大量应用, 充分证明了钢材及钢结构体系在结构设计中所占有的重要位置。

随着工业生产技术的不断进步, 钢材的种类也日益繁多, 尤其是高性能钢材的产品逐渐占据市场的主体, 其应用必将更加广泛。更为重要的是, 计算机技术的发展为钢结构设计软件甚至计算理论带来的更大的益处。目前钢结构计算软件越来越多, 各种技术理论的应用也越来越全面, 钢结构在有限元及空间作用的研究及应用会越来越普及。

尽管大量地标性建筑更为人所知, 不过钢结构在应用上更多的是在工业建筑领域, 其在工业领域的应用也更为悠久。目前大大小小的工业厂房或者生产线, 多数都离不开钢结构。不过与其在民用项目中的红火现象不同, 钢结构在工业设计上并没有更大的发展。可能其中的原因是很复杂的, 也是多方面的。个人认为主要的原因有以下两点:首先, 工业设计用钢结构体系比较成熟固定, 概念清晰, 历史悠久, 得到了很多事实上的经验及验证。其次, 工业项目的开发上有其独特的方面, 体系优化和材料用量更多的时候并不是考虑的主要的因素。与其它因素综合在一起, 工业钢结构在设计上的发展比较缓慢。更多的潜力很好的设计人才对工业设计的兴趣比较低, 导致目前总体上相对于民用设计来讲, 工业的设计人员能力和潜力都稍微落后。

2 钢结构在工业设计中的重要性

我们知道农业是我国国民经济的基础, 因为它提供人民的基本生存保障。但在整个国民经济中光靠农业是远远不够的, 其它产业部门, 如工业、交通、商业等都必须大力发展, 尤其是工业, 它是国民经济的主导产业。一个国家工业发展水平就代表了其经济发展水平, 世界上的发达国家都是工业化国家。作为发展中国家, 与发达国家相比, 我国的工业还存在许多问题。比如总体水平低, 现代化程度差, 科学技术上明显滞后, 工业生产效率也较低。因此, 工业经济的转型势在必行。

配合着工业方面的转型, 钢结构在工业领域的应用也将进入到一个新的阶段。在这个阶段中面临着一定的考验, 但更多的是机遇。对于工业来讲, 钢结构的应用范围相当广泛, 历史也相当悠久, 其体系也较为成熟和固定。工业中体量大小差异很大的建、构筑物很多, 需要满足的功能要求也多种多样, 各方面的限制因素等都导致结构样式要比较灵活, 因此钢结构的应用必将占据很大的部分。辅助材料的性能发展, 如防火材料、防腐蚀材料及保温材料等, 也使钢结构能满足越来越高的使用上的要求。随着时间的不断推移, 工业与钢结构之间形成了一种相互促进、互利互惠的关系。这种关系也决定了两者紧密的联系。

3 工业钢结构设计的内容

工业设计目前看起来在软件的应用深度上落后于民用设计, 但是工业设计的内容对于一名设计人员来说可能反而是更有挑战性的。工业设计对于设计人员的要求更加全面, 要求对不同的结构形式都要比较熟悉, 对各种结构体系都要有一定理解, 基本的结构概念要很清晰。正是因为设计要求及设计内容上比较复杂, 因此对设计人的结构基本知识及对实际问题的分析能力要求很高。一旦在分析当中出现不合理或者有所遗漏的状况, 结构的安全性将会受到直接的影响。对于其中的钢结构设计而言, 不同于混凝土结构。在方案设计阶段, 钢结构可以选择的结构形式更多, 不过需要考虑的因素也更复杂:经济因素、设计周期及施工周期、材料采购及运输等。钢结构一般受力更为明确, 也更直接;在静定结构体系中, 结构体系的完整性和结构构件的重要性都比一般的混凝土结构更高。在设计过程中, 除了结构主体计算之外需要考虑更多的因素, 节点设计、加工、安装、运输、防火防腐蚀等都要根据具体的情况选择不同的方式。

工业钢结构大的结构形式一般包括:框架、排架、网架、刚架等, 还包括诸如烟囱等特种结构, 以及桁架等较大跨度结构等。工业改造项目经常也是以钢结构为主, 需要根据具体的形式选择不同的结构体系或者构件。在结构设计时, 对于墙面板、屋面板及平面钢板作用对结构的影响是不可忽略的, 需要我们根据不同的条件及要求予以考虑。对于这方面的认识随着各种概念的不断成熟, 将会在实际中有更多的应用。除了对钢结构体系要很熟悉之外, 钢结构对于单个构件的设计计算也很重要。在构件的计算中也需要考虑很多的因素:构件的强度计算、稳定性计算、变形计算等。在有需要的时候还要进行疲劳计算, 塑性设计, 动力计算等。在这个过程中有很多需要根据实际情况进行假设或者调整的地方, 比如平面内外的支撑长度, 刚接铰接和实际能达到的效果的判断等。最后的节点设计需要考虑从最开始的计算条件、制作安装等全过程的状态, 也是使结构实际与计算相符合的关键。

4 工业钢结构设计的前景

由上面的分析可以看出, 工业钢结构的设计与民用的差别较大, 尽管目前来看在现代化的计算理念的深度应用上还有很大的进步空间, 但其对于设计人员的基本知识及能力要求还是很高的。目前我国工业的发展在转型阶段, 不过工业发展肯定是不可替代的, 因此工业会不断进步, 工业钢结构的应用前景也是十分光明的。钢结构设计在板、壳等的考虑上还有大的提升空间, 随着计算分析软件的进步, 将会使得钢结构在保证安全性的前提下经济性也有很大的提高。目前比较典型的轻钢结构以其100%可回收的优势、简单快捷的安装和轻便经济的用钢量受到了行业的青睐。尤其是轻钢住宅系统, 在传统的工业厂房之外, 开辟了工业辅助用房领域。目前, 轻型钢结构由于更好的经济性、设计施工的规范性、良好的美观效果、环保节能, 以较高的增长率快速发展。

在工业经济转型后, 相应的结构设计必将会随之有一个较大的改变。由于环境的不断恶化, 我们今天更加注重环保, 提倡绿色建筑。绿色建筑是指在建筑的全寿命周期内, 最大限度地节约资源 (节能、节地、节水、节材) 、保护环境和减少污染, 为人们提供健康、适用和高效的使用空间, 与自然和谐共生的建筑。钢材作为一种可以回收加以重复利用的环保建筑材料, 无论是与传统的材料木材及砖石, 还是现在应用范围最广的钢筋混凝土材料相比都有很大的优势, 其能在全周期内很好的满足绿色建筑的要求。因此从各方面可以看出, 钢结构在工业设计上即将会有一个全新的、更为广阔的发展。

参考文献

[1]《钢结构设计手册》编辑委员会.钢结构设计手册[M].中国建筑工业出版社, 2004.

[2]钢结构设计规范[S].中国计划出版社, 2003.

工业项目钢结构 篇4

一、河南电解铝投资偏重的问题比较突出,受宏观调控政策影响很大 去年以来,钢铁、水泥、电解铝的`投资过热问题引起了国家的高度重视,这些行业也因此成为宏观调控重点控制投资的行业之一.从河南来看,电解铝投资过热问题最为突出,近3年河南电解铝生产能力迅速膨胀,已由以前的40万吨,发展到130万吨以上,目前河南在建和准备建设的电解铝项目,比较多,投资比较大.据有关资料分析,河南在铝业投资中,铝冶炼投资比重一度达到90%以上,最近这一比重虽有所下降,但也在60%以上.洛阳、三门峡、郑州、商丘是电解铝投资项目比较集中的地区,在建和拟建的电解铝项目大都分布在这些区域.这次以控制投资过热为核心的宏观调控政策,对河南铝工业,尤其是电解铝投资的影响很大,一些在建和拟建的电解铝项目可能被迫缓建或停建,资金链有可能断裂,投资效益将受到严重影响.

作 者：顾俊龙 孙艳敏  作者单位： 刊 名：市场研究 英文刊名：MARKETING RESEARCH 年，卷(期)： “”(9) 分类号：F4 关键词： 

工业厂房钢结构安装技术 篇5

随着我国工业的不断发展, 工业厂房数量也越来越多, 而钢结构由于跨度较大、自重较轻, 能够工厂化标准制造, 而且安装也较为便捷, 能够较好地满足工业厂房的需求, 所以目前许多的工业厂房都是采用的钢结构[1]。而钢结构安装技术直接影响着其质量和施工的效率, 只有采取合理的安装技术, 按照正确的流程进行施工, 才能够有效地保证钢结构的质量[2], 所以对于工业厂房钢结构安装技术进行研究有着非常重要的意义。

2 工程概况

菲律宾考斯瓦根 (3+1) ×135MW燃煤电站工程, 位于菲律宾北拉瑙省, 考斯瓦 (KAUSWAGAN) 市的BARANGAYS TACUB AND LIBERTAD。工程项目与伊利甘海岸的北部毗邻, 东临LAPAYAN河, 南接国家高速公路。主厂房采用多层H型钢框架钢结构, 占地面积43.5m×240m, 工程量约12109t, 共分为A、A1A2、B、C、D等约150根钢柱, 分别设有汽机间、除氧间、煤仓间等建筑物。其中, 汽机房 (A~B柱) 由HA850/500×500型钢柱、HA800/400×300型横梁等组成, 横向跨度为24m, 分别由A、A1/A2、B柱等隔断。汽机房分为两层, 标高分别为±0.000m、5.470m, 轨道梁轨顶标高为17.000m, 屋顶高程为22.565m;除氧间 (B~C柱) 由HA850/900×500/600型钢柱、HA800/700×300型横梁等组成, 横向跨度为9m, 分为4层, 标高分别为±0.00m、7.470m、12.470m、19.875m, 屋顶高程为31.595~31.895m;煤仓间 (C~D柱) 由HA900×600型钢柱、HA800×400型横梁等组成, 横向跨度为10.5m, 分为5层, 标高分别为±0.000m、12.295m、19.700m、24.500m、28.785~29.085m, 屋顶高程为34.795~35.095m, 其中0#、1#轴线屋顶高程为44.100m。钢煤斗位于煤仓间, 呈漏斗状, 内衬不锈钢衬板, 顶部开口φ7000mm, 底部开口φ700mm, 单件重量约32.5t, 由制造厂整体制作运抵现场, 布置高程在16.475~29.095m之间, 沿厂房纵向布置, 单台机设置5个, 全场共 (3+1) ×5个。

本工程主要工作内容为钢结构的吊装运输、安装、焊接、面漆及防火涂料的涂装以及质量检查及验收等工作, 其中钢煤斗等大件的吊装需在结构封顶前进行。而在本工程之中, 施工的重点就在于钢结构的吊装, 在进行钢结构安装的过程中, 钢煤斗的安装和焊接是一个难点工作, 由于钢煤斗的自重非常大, 而且安装位置也很高, 再加之在施工现场的环境和条件都较为复杂, 给其吊装工作的开展带来了一定的挑战。

3 施工前的准备工作

3.1 机械设备的安装

在对工业厂房钢结构进行安装之前, 为了确保施工活动的顺利开展, 还必须要做好相应的准备工作。准备工作包括两个方面的内容, 一是施工人员的准备, 二是施工设备的准备[3]。在进行钢结构的安装时, 往往会使用到许多的机械设备, 所以首先必须要安装好施工设备。在对于施工所使用的机械设备进行选择时, 必须要充分考虑以下几个方面因素的影响:首先, 机械设备必须要依据工程的实际情况以及施工的难点来进行选择;其次, 在选择施工机械设备时, 还必须要考虑到安装工程的施工进度以及整个工程的工期;再次, 在对吊装设备进行选择时, 还必须要充分了解设备的特点和性能;此外, 对于设备的选择还需要考虑施工单位的技术力量以及施工经验;最后, 机械设备的选择还必须要考虑到与土建施工的交叉和配合。

在本工程中, 综合考虑多方面因素的影响, 在进行钢结构的安装时, 所使用的主要设备有日本神钢250t履带吊和三一重工50t履带吊等, 其中日本神钢250t履带吊主要用来进行钢煤斗等超大构件的吊装, 而三一重工50t履带吊则主要是用来进行吊装除钢煤斗等超大构件之外的其它构件。

3.2 施工测量

在进行钢结构的安装之前, 还必须要开展测量工作, 测量是钢结构安装施工得以顺利开展的一个必要保障, 所以必须要对施工测量引起足够的重视。在开始厂房的施工之前, 必须要依据施工场地的实际情况来对厂房的主要点线分布情况及平面形状加以确定, 在进行测量的过程中, 应该按照可以长期保留使用、方便观测的原则, 在总平面布置图上设计出相应的平面控制网络, 并且在控制网中确定数条基本直线, 其主要目的就是为了便于后期的施工放样, 将这些直线作为施工放样的控制线[4]。同时确定这些控制线, 也更加便于后期质检部门的检验。在测量的过程中对于施工平面控制网进行设计时, 所使用到的坐标系应与施工坐标系保持一致。在进行施工的过程中, 还必须要对平面控制网进行检查和复核, 如果控制网被破坏, 必须要及时地进行校正。

4 钢结构的安装

4.1 钢柱的安装

在对钢柱系统进行安装的时候, 首先必须要进行找平, 并且还需要将钢柱的基础清理干净, 严格按照设计的要求在螺栓的四周以及柱底板下方通过螺母、楔铁、垫铁等对钢柱的标高加以调整。在进行钢柱的安装时, 钢柱就位之后, 还必须要对于轴线进行调整, 从而保证钢柱就位的误差在3mm之内。在对钢柱的轴线进行调整之后, 还需要对于钢柱的垂直度进行校正, 一般都是通过水平尺和经纬仪来对钢柱的垂直度进行调整。

在本工程中, 首先把第一根钢柱吊装到位, 在其吊装到位之后对其进行初步的校正, 把地脚螺栓紧固, 并且设置缆风绳将临时固定扣牢, 然后再沿着列线一次进行钢柱的吊装。在对钢柱进行吊装时, 必须要利用经纬仪等仪器进行测量, 横向垂直度必须要符合相应的要求。在吊装钢柱的过程中, 采用旋转法进行吊装, 同时吊装还应有专人指挥, 吊装前进行安全、质量、技术的详细交底。为了使得吊装的效率得到有效的提高, 应该注意对于材料的堆放, 尽量使得柱的绑扎点、柱脚中心和基础中心三个点在同一条圆弧上。同时在起吊的过程中, 在柱子吊离地面大约20cm后应该暂停, 对于吊索的牢固程度及吊车的稳定性进行检查, 同时打开回转刹车, 然后将钢柱下放到离安装面40~100 mm, 对准基准线, 指挥吊车下降, 把柱子插入锚固螺栓临时固定, 并在两个方向采用临时拉结稳定柱子的结构。钢柱经初校正后, 待垂直度偏差控制在20mm以内时, 使起重机脱钩, 钢柱的垂直度用吊垂线检验, 如有偏差立即进行校正, 在校正过程中随时观察底部和标高控制块之间是否脱空, 以防校正过程中造成水平标高误差。最后进行柱子的垂直校正, 把成排的柱子竖起来, 然后进行校正。在吊装屋架时或安装竖向构件时, 还须对钢柱进行二次复核校正。

4.2 钢梁的安装

在进行钢梁的安装时, 首先应该将钢梁放在地面的胎架上进行拼接, 将其拼接成为一个整体, 在钢梁吊装就位之后, 则需要在钢梁的两侧通过缆风绳把钢梁固定, 从而使得钢梁平面外的稳定得到有效的保证, 然后再进行下一跨钢梁的吊装, 在完成了下一跨的安装之后, 还应该安装斜撑、檩条等对钢梁进行固定[5]。在对钢梁进行安装的过程中, 应根据安装部位的空间及高度, 搭设相应的施工平台, 以满足施工人员安装、调整需求, 并对高强螺栓进行紧固。

在本工程中, 在对钢梁进行安装时, 除吊车行走大梁最大单件重量约3.75t, 其他大梁均小于2t, 安装时采用分节分层安装的方法进行。根据钢立柱安装情况, 依次安装相应钢梁, 其中在煤仓间区域内, 为不影响钢煤斗的吊装, 需要根据吊车实际站位情况沿吊装顺序方向呈台阶状上升。

4.3 钢煤斗的安装

在本工程中, 钢煤斗为主厂房钢结构各构件中重量最重、体积最大的单件结构, 单件重量32.5t, 外形尺寸φ7000×12500mm, 全厂共有4×5=20台, 总重量约650t。

根据钢煤斗重量及现场施工环境, 选用250t履带吊进行吊装, 详见“吊装机械选择及安全距离保证”, 钢煤斗吊装就位后, 按设计要求进行调整、固定。钢煤斗吊装就位后, 对该部位D、C柱剩余结构进行吊装, 包括屋顶大梁等全部安装完成。按照该吊装顺序, 根据不同的构件, 选用合适的吊装设备, 在保证安全的前提下, 尽量减小吊装半径, 减少吊装时间, 从而减少了吊装过程中不安全因素, 而且在吊装过程中用麻绳在结构件两侧拉紧稳住, 保证了钢煤斗吊装的顺利完成。

4.4 屋面系统的安装

在完成了主体钢结构的安装之后, 则应该进行屋面系统的安装, 在安装屋面系统时, 首先应该进行檩条的安装, 然后再对天沟托架、天沟板和天沟泛水进行安装, 接着再进行保温棉及屋面钢板的安装, 在对屋面系统进行安装的过程中, 必须要注重当地的常年风向, 对于板肋的搭接必须要与常年的风向相背, 固定螺栓还必须要与钢板及檩条相垂直, 对准檩条的中心。

4.5 吊装机械及机具的选择

在本工程之中, 依据相关的吊装方案确定最大的吊装重量为钢煤斗, 按照施工图纸的要求, 钢煤斗的最大重量约为32.5t, 对于钢煤斗由总包方提供神钢CKE2500履带吊进行其吊装工作, 选择70t吊钩, 吊钩重量为1.2t, 则吊装总重为:钢煤斗自重加上吊索吊具=32.5+1.2=33.7t, 考虑吊装过程中的动载荷, 则吊装总重为:33.7×1.1=37.07t。

对于吊索而言, 选用3根6m长巨力W02-20重型环眼扁平合成纤维吊带, 按相关规范要求, 则每根吊带承重为37.07/3×sin (60°) =10.686t≤20t, 满足要求。

同时在施工现场, 根据现场的实际情况, 采用神钢CKE2500履带吊进行大件吊装, 钢煤斗安装高程16.475~29.095m, 已安装钢柱及钢梁高度34.795m (柱顶高程) , 按35m计算, 吊带长度6m, 250t履带吊吊车回转半径为14m、同时考虑臂架宽度1.5m (主绳与钢煤斗边距) , 在保证吊臂与钢煤斗、吊臂与已安装钢柱钢梁之间安全距离≥200mm的情况下, 计算出吊臂长度71.057m, 详见图1。根据神钢CKE2500履带吊参数, 查表得知, R=14~18m, 主臂长73.2m时, 可吊重40.7~53.2t≥37.07t, 满足要求。神钢CKE2500履带吊额定性能如表1所示。

对于其他钢柱、钢梁等构件, 根据重量及尺寸选择50t汽车吊/履带吊进行吊装。

5 安装过程中的注意事项

5.1 安全保障措施

在进行钢结构的安装时, 必须要以安全作为基础, 同时也是钢结构质量的一个重要保障, 因此必须要对钢结构安装过程中的安全保障引起足够的重视。在本工程中, 为了有效地保证施工活动的安全开展, 主要采取了以下几个方面的措施:第一, 在施工作业前, 对作业人员进行安全技术交底, 明确安全注意事项;第二, 钢结构安装时需搭建安全安装平台, 并搭建安全围护;第三, 施工现场配备足够的防护眼镜、口罩、劳保鞋等劳动用品, 以确保施工人员的人身安全;第四, 吊装作业时划定作业范围、禁止人员入内, 起重机工作时, 起重机臂下严禁站人, 吊装构件时, 吊装指挥者严禁站在被吊装运输的重物前指挥。构件吊起后, 运转要平稳, 不得在空中摇晃, 构件就位后需进行临时固定或可靠连接后才可卸钩;第五, 每班完毕必须清理场地, 做到道路畅通, 文明施工, 工作结束, 应切断电源, 并检查操作地点, 确认无起火危险后方可离开。

5.2 质量通病的预防

为了有效地保证钢结构安装的质量, 在进行施工的过程中, 还必须要注重对于质量通病的预防, 为了有效地对于质量通病进行预防, 在进行钢结构安装工程施工的时候, 必须要加强对于安装质量的管理, 对于施工所使用的材料及机械设备都必须要进行严格的检查, 确保其质量合格后才能够对其加以使用。同时在材料的运输和存放过程中, 也应该加强管理, 避免因为运输和存放的不当而导致材料出现问题。在进行安装的过程中, 还必须要由专人进行监督和质量检验, 从而有效地预防因为施工人员的失误而导致的质量通病。

6 结语

工业厂房钢结构安装对于其电站的建设有着非常重要的影响, 必须要对安装方案引起足够的重视, 采用合理的方式对于钢柱、钢梁及其它一些钢构件进行有效的安装, 从而有效地保证工业厂房钢结构的质量, 进一步促进钢结构在我国的应用。

摘要：近些年来, 钢结构在我国的工业厂房建筑中发展迅速, 由于其具有自重较轻、抗震性能好、施工便捷等优势, 在国内外得到了广泛的应用。本文旨在结合实际的工程案例, 对工业厂房钢结构安装技术进行了一定的探讨, 通过施工过程中合理的安装技术、严谨的质量监控、详尽的安全管理, 保障钢结构安装的顺利实施。

关键词：工业厂房,钢结构,火电厂,安装技术

参考文献

[1]叶国文.基于厂房钢结构安装施工质量控制的研究[J].建材与装饰, 2015, (2) :59-60.

[2]赵文芳, 彭振宇, 尹晓霞等.大跨度厂房钢结构安装[J].水力发电, 2003, 29 (8) :62-63, 66.

[3]李小东.阿雷蒙镇江新建厂房钢结构安装施工技术[J].建筑工程技术与设计, 2014, (9) :47-48.

[4]张文超.大型厂房钢结构安装施工技术[J].建筑, 2015, (16) :70-71.

工业厂房钢结构设计体会 篇6

随着我国工业经济的飞速发展, 各行业厂房设计向着大跨度、大柱距和大吨位方向发展。很长一段时间以来, 我国的工业厂房建筑主要以钢筋混凝土为主, 钢结构由于具有强度高、塑性好、自重小、施工工期短、制作方便、节能环保等优点, 近几年来, 在国内外钢结构新工艺、新技术的发展和推广的基础上, 高强度板材、高效防火、防腐涂料在工业建筑中大量应用, 从而使钢结构在工业建筑领域得到较快的发展。在工业建筑结构设计中, 每个设计者的经验不同, 对规范的理解不同, 在处理某个设计问题时, 也就会采取不同的处理方法。本文结合笔者在工业建筑钢结构设计过程中的体会, 总结出了一些设计中应该注意的问题, 希望对设计人员及施工人员有所帮助, 以便同行参考与交流。

1 钢结构的应用特点

钢结构分重钢和轻钢, 目前业界还没有一个统一的判定标准。一般认为厂房行车起吊重量大于或等于25吨, 就是重钢结构了。有的按照用钢量比来看, 即每平方米用钢量大于或等于50KG/m2, 就认为是重钢结构。一般重钢结构主要应用于如电厂厂房、石化厂房等大跨度的工程, 轻钢主要应用于轻型的仓库、工业厂房、货场、站棚等, 此类钢结构建筑每年需求量大约在600万以上, 并呈逐年快速增长之势。

1.1 钢结构自重轻、布置灵活

钢结构的容重虽然较大, 但与其它建筑材料相比, 同样跨度、同样荷载时, 钢屋架的重量最多不超过钢筋混凝土屋架的1/3, 而且钢结构方便运输、吊装, 可以降低运输成本。其次, 钢结构可以满足工业厂房建筑设计的大跨度要求, 最大的跨度可达48m左右。同时, 在梁高相同的情况下, 钢结构的开间可比混凝土结构的开间大55%左右, 可以使柱网的布置更加灵活。

1.2 钢结构拆、装简便, 施工速度快

钢结构由专业化金属构件厂生产构件 (梁、屋架、柱等) , 其机械化生产程度高, 精度和质量可以保证。当制成的构件运到现场进行组装时, 现场通常只需进行螺栓和紧固件的安装, 很大程度地节约了人力成本, 且施工速度快, 大大减少建设周期, 经济效益明显。

1.3 钢结构空间利用率高、绿色环保

由于钢结构网架结构形成的屋面下部空间较大, 可布置各种管道, 如通风管道、空调冷水管道、消防管道、采暖管道、给水管道、压缩空气管道等, 因此, 钢结构设计可以充分利用建筑空间, 节约相应的投资。且钢材本身是一种高强度和高效能的材料, 钢结构安装属于干式作业, 没有噪声和粉尘污染;已建成的钢结构也容易拆卸, 同时还可以回收再利用, 具有很高的再循环利用价值。

2 工业厂房钢结构设计准备工作

2.1 结构判断

在设计准备阶段, 设计人员应根据企业提供的资料信息进行分析、判断所要设计的厂房是否适合采用钢结构, 根据设计经验发现并不是所有的工业厂房都适合钢结构形式, 若盲目地选择钢结构设计, 会给建筑造成一定的安全隐患。

2.2 结构评估

结构评估是通过建立相应的力学模型来分析构件截面的具体参数, 钢结构厂房的结构预估是对梁柱支撑的断面参数进行分析和设定, 然后再确定钢梁是否选择槽钢、轧制、焊接H型钢等截面。

2.3 结构分析

工业厂房钢结构分析是很重要的流程, 结构评估完成以后, 设计人员则可分析厂房的钢结构是否符合施工要求, 可以对重要的参数再次进行核对, 分析工程周期、总剪力、结构变形、安全隐患等。

3 工业厂房钢结构设计中应注意的问题

3.1 厂房的钢结构设计与工艺设计相协调

钢结构工业厂房是企业生产区域的一个模块, 厂房都是为生产服务的。厂房结构设计不符合要求常表现为:钢支架分布不合理, 墙体厚度、高度、宽度指标不足等。钢结构的形式包括空间桁架、框架、平面桁架、轻钢、索膜、网架、塔桅等, 设计师应根据企业的建厂条件和具体要求选择结构, 对于悬挂荷载偏大的应选择网架结构, 从而减小建筑荷载。此外, 厂房结构选型还可以通过采用不同的材料来做支撑结构, 具体选择应根据其使用要求, 合理选择焊接钢管、无缝钢管等材料来满足结构需要。无缝钢管具有中空截面, 可以用作输送流体的管道;钢管与圆钢等实心钢材相比, 在抗弯抗扭等强度时, 由于其质量较轻, 用于厂房结构可增强钢结构的稳定性。因此, 在厂房设计中首先要满足工艺要求, 结构设计也一定要满足工艺条件, 特别是在方案设计阶段, 设计人员应多参与工艺协调, 多了解工艺布置, 以便减少设计和施工不必要的麻烦。而一些企业在进行钢结构厂房设计时, 没有从大局上把握设计思路, 造成厂房占地位置划分不合理或企业生产区域的面积不能充分利用。

3.2 结构计算时应多因素考虑

目前结构计算大多采用结构设计计算程序进行计算, 如何对计算结果进行分析、评价是一个非常重要的方面, 必须根据工程设计的经验对计算结果进行分析和判断。荷载计算是结构计算的前提条件, 荷载取值的准确性直接关系到结构计算结果的可靠性, 工艺条件中的荷载问题, 如某个工程工艺提出楼面均布荷载为15KN/m2, 而根据工艺的设备重量和布置图, 根据规范给出楼面等效荷载的计算方法, 计算出的楼面均布荷载按10KN/m2考虑就可以。但近两年来, 我国大部分地区常出现强降雪天气, 导致很多厂房、场馆倒塌, 因此设计人员一定要根据当地的雪荷载情况取其中的最大值, 以确保建筑安全。其次, 强柱弱梁是设计要遵循的原则, 强节点弱构件也是要重点考虑的问题。在很多情况下, 构件满足设计要求, 但是节点却不能满足抗震要求。强柱弱梁指节点处柱端实际受弯承载力要大于梁端实际受弯承载力, 由于厂房的梁柱中心线一般不能重合, 而且柱的截面和节点偏心都比较大, 对柱节点核心区的构造和受力往往都有一定的不利影响。此时我们一般采用增大柱端弯矩设计值的方法。其目的表现在调整后, 柱的抗弯能力比之前强了, 而梁不变, 即柱的能力提高程度比梁大, 这样梁柱一起受力时, 梁端可以先于柱屈服。

3.3 钢结构工业厂房的防火设计

钢结构工业厂房防火能力比较差, 当钢材受热温度在100℃以上时, 随着温度的升高, 钢材的抗拉强度会降低, 塑性会增大;当温度超过250℃时, 钢材就会出现徐变现象;当温度达到500℃时, 钢材强度立即会降到很低, 甚至会导致工业厂房塌落。因此, 我们一定要依据《建筑设计防火规范》, 确定出厂房生产火灾危险性等级, 从而使钢结构达到防火等级的耐火极限要求。同时, 设计人员在设计时要选用钢结构防火保护方法对钢结构采取相关的保护。目前, 钢结构厂房保护最常用的方法是在钢结构表面涂上钢结构防火涂料, 发生火灾时它可以作为耐火隔热保护层, 从而提高钢构件的耐火极限, 满足国家相关规范的要求。

4 结语

钢结构设计是一项非常复杂的工作, 在严格遵守有关设计规范的前提下, 既要满足建筑的安全性、适用性和耐久性等可靠性要求, 还要考虑平面布局和结构选型合理性, 以及荷载取值的准确性。通过几年的工程实践, 笔者有以下几点体会, 往往在设计方案选择时会产生一些矛盾, 设计规范的条文不可能覆盖到每一种情况, 设计人员需考虑多方面问题, 在分析和比较中寻找更合适的方案。总之, 做好工业厂房钢结构设计的关键在于弄清楚各种概念、结构选型要合理、结构计算要准确, 施工图的设计应与现场施工相结合, 施工安全和质量必须严格按规范和要求进行执行。只有这样, 才能呈现安全、经济、适用的作品。

摘要：随着现代化工业生产的大力发展, 钢结构工业厂房因其施工速度快、自重轻、抗震性能好、环保等特点在建筑工程中被广泛认可。笔者结合在工业建筑钢结构设计过程中的体会, 总结出了一些设计中应该注意的问题, 希望对设计人员及施工人员有所帮助, 以便同行参考与交流。

关键词：工业厂房,钢结构,设计,力学计算

参考文献

[1]陈绍蕃.钢结构设计原理[M].北京:科学出版社, 1998.

浅谈钢结构工业厂房设计 篇7

1保温隔热与防火设计

钢材具有非常好的导热性能, 其导热系数达到50 W/ (m·℃) , 对于钢结构建筑, 如果不进行保温隔热处理, 势必会造成大量能源浪费和消耗, 同时还要满足工艺性要求和舒适性要求。

钢材受热在100 ℃以上时, 随着温度的升高, 钢材的抗拉强度降低, 塑性增大;温度在250 ℃左右时, 钢材抗拉强度略有提高, 而塑性却降低, 出现蓝脆现象;当温度超过250 ℃时钢材出现徐变现象;当温度达500 ℃时, 钢材强度降至很低, 以致钢结构塌落。因此, 当钢结构表面温度处于150 ℃以上时, 必须做隔热及防火设计, 做法一般有两种:

1) 在钢构件外包耐火砖, 混凝土或硬质防火板材。

2) 采用厚涂型防火涂料, 厚度按《钢结构防火涂料应用技术规程》计算。

2屋盖支撑系统及屋面设计

屋盖支撑系统的布置应根据厂房跨度、高度、柱网布置、屋盖结构形式、吊车设置及吨位大小、振动设备情况等条件来决定。一般情况下无论有檩或无檩体系的屋盖结构均应设置垂直支撑, 在无檩体系中, 大型屋面板有三点和屋架焊接, 可起到上弦支撑作用, 但考虑到施工条件限制和安装需要, 无论有檩或无檩体系屋盖均应在屋架上弦和天窗架上弦设置上弦横向支撑。对于屋架间距不小于12 m的厂房或厂房内设有特重级桥式吊车或厂房内有较大振动设备的均应设置纵向水平支撑。

屋面设计的重点是防水。屋面防水设计涉及屋面坡度、天沟形式、单坡屋面长度等因素。

根据《屋面工程技术规范》的规定, 屋面坡度最小为5%。但在实际工程中, 一些外资钢构公司屋面坡度经常做到3%, 甚至2%。考虑到目前国内钢构厂家技术力量、节点的处理、材料性能方面参差不齐, 人们将屋面坡度控制在5%。在积雪较大的地区, 坡度应适当增大。

单坡屋面长度, 主要取决于工程所在区域的最大温差以及降雨所形成的最大水头的高度。根据收集的资料和工程设计经验, 单坡屋面长度宜控制在70 m以内, 若超过70 m, 需做专题研究、特殊处理。

经过调研了解, 目前市场上常用的钢结构屋面做法有两种:

1) 双层彩色压型钢板内夹保温棉, 使用量很大, 但温差大、单坡长造成的彩钢板热胀冷缩问题很难解决。

2) 复合柔性钢屋面系统, 由屋面彩钢板内板、隔汽层、保温层、卷材防水层组成。由于最外层铺设柔性卷材, 整个屋面为一个密闭系统, 也不存在热胀冷缩的问题, 造价较国内钢构厂家稍高。

3温度伸缩缝的设置

温度变化将引起钢结构厂房变形, 使结构产生温度应力, 其大小与柱子刚度、吊车轨顶标高和温差有关。当厂房平面尺度很大时, 为避免产生过大的温度力, 应在厂房横向或纵向设置温度缝, 将平面尺寸很大的厂房分成若干温度区段。温度区段的长度可根据钢结构设计规范执行。温度伸缩缝一般采用设置双柱方法处理, 也可采用设置单柱方法处理, 对纵向温度伸缩缝可在屋架支座处设置滚动支座, 对横向温度伸缩缝可在框架梁与檩条连接处采用椭圆孔滑动方式或槽钢夹板滑动方式。

4防锈处理

钢结构表面未加保护而暴露在大气中就会锈蚀, 当钢结构厂房空气中有侵蚀性介质或钢构件处在潮湿环境中时, 钢结构厂房锈蚀就会更加明显和严重。钢结构的锈蚀不仅使构件截面厚度减薄, 而且还会在构件表层产生局部锈坑, 当结构构件受力时将引起应力集中现象, 使结构过早破坏, 因此对钢结构厂房防锈蚀问题应予以足够地重视, 并应根据厂房侵蚀介质情况和环境条件在总图布置、车间内部工艺布置结构选型和材料选用等方面采取相应对策和措施, 以确保厂房结构安全使用。一般钢结构的防锈蚀通常采用防锈漆涂刷其表面, 涂层的层数和总厚度应根据构件使用环境和涂层性质来决定。一般室内钢结构在自然大气介质作用下, 要求涂层厚度为100 μm, 即底漆两道, 面漆两道。露天钢结构或在工业大气介质作用下的钢结构, 要求总厚度为150 μm～200 μm或200 μm以上。钢柱柱脚在地面以下部分应采用强度等级不低于C20的混凝土包裹, 其保护层厚度不应小于50 mm。有侵蚀介质厂房的受力构件, 其型钢厚度不得小于8 mm, 受力焊缝厚度不宜小于8 mm。

5立面设计

轻钢结构的建筑表现主要有以下4个方面的特征, 即规模、线条、色彩和变化。

彩色压型钢板使得轻钢结构建筑表现得丰富多彩, 给人一种明显区别于传统钢筋混凝土建筑的耳目一新的感觉。在钢结构工业厂房的设计中, 厂房的体型受工艺的约束, 同时体型变化过于丰富会形成复杂的节点处理, 从而提高工程造价。因此在设计中常用手法是采用跳跃性色彩和冷色调, 重点突出主要出入口、外天沟、收边泛水等, 既丰富了立面又体现了现代化工业厂房的恢宏气势。

传统的钢筋混凝土结构厂房, 外围护墙体为砖砌体, 外装修为涂料或面砖, 辅以色带, 由于混凝土屋面设置采光罩效果不理想, 设计时通常在墙面设置大量的采光窗。

但对于围护墙体为彩色压型钢板的钢结构厂房来说则不然线条是表现轻钢结构建筑风格最独特的特征, 匀称的线条或横或纵, 使得轻钢结构建筑富有流畅的金属质感, 体现了强烈的现代工业气息。若在墙面设置大量的采光窗, 则破坏了墙面的线条造型, 同时轻钢结构屋面可以大量使用屋面采光板, 采光均匀, 非常适合目前有色金属行业流行的联合厂房, 既能保证建筑采光又不破坏墙板的线条。

总之, 钢结构厂房的设计, 应根据其特点进行建筑结构设计, 使设计安全可靠, 经济合理且美观大方, 具有时代感。

摘要：从保温隔热与防火设计、屋盖支撑系统及屋面设计、温度伸缩缝的设置、防锈处理、立面设计等几方面对钢结构厂房设计的核心问题进行了探讨, 以使钢结构厂房设计安全可靠、经济合理且美观大方。

关键词：钢结构,保温,屋面,工业厂房

参考文献

[1]汪一均.钢结构设计手册[M].北京:中国建筑工业出版社, 2006.

[2]GB 50017-2003, 钢结构设计规范[S].

[3]GB 50016-2006, 建筑设计防火规范[S].

多层钢结构工业厂房设计初探 篇8

具体而言, 设计多层钢结构工业厂房需要遵循以下几个原则:第一, 建筑结构设计的整体化。多层钢结构工业厂房的设计与传统的钢结构建筑设计不同, 后者是遵循的是先建筑后结构的原则, 而多层钢结构则采用特殊的材料结合先进的设计软件, 所以可以实现建筑设计与结构设计的同步完成, 即建筑结构一体化设计, 采用这种方法可以将建筑风格更完整的表现出来。此外, 围护系统与主体结构的设计也要统一进行。第二, 优化截面设计。在选择截面时优先选择厚度薄的, 因为在用钢量相等的条件下, 截面越大刚度也就越大, 并且不能忽略相关规范中最小截面的问题;如果屋架杆件角钢的边长需要利用C级螺栓连接支撑杆件, 则要注意螺栓最大直径的选择;此外, 为了备料方便, 多层钢结构工业厂房所采用的角钢品种、规格最好控制在五种以内, 如果两种规格的尺寸比较接近, 可以尽量代用统一规格。

二、多层钢结构工业厂房的设计

(一) 常用的结构体系

具体而言, 多层钢结构工业厂房设计的常用结构体系包括以下几种:第一, 纯框架体系, 即将厂房无需设置柱间支撑, 其纵横两个方向均设计为刚接框架。第二, 框架-支撑体系, 该结构的横向设计为刚接框架, 纵向设计则为柱-支撑体系, 其主要目的是通过柱间支撑将水平荷载抵消掉。第三, 钢架加支撑的混合体系, 与第一种结构体系不同, 钢架加支撑混合体系是将纵向设计为钢架与支撑混合的形式, 二者共同作用抵抗水平力。

(二) 柱网布置与支撑体系

在进行柱网布置过程中需要遵循以下原则:与生产工艺、厂房的正常使用要求相符;保证建筑、结构的经济性与合理性;采用先进的施工方法;与厂房建筑统一化;适应工厂的生产发展与未来的技术革新等。支撑体系中, 中心支撑与偏心支撑是最重要的柱间支撑。通常多层钢结构工业厂房最好选择中心支撑, K型支撑则最好不要用。不过如果厂房处于强震区域, 则最好采用偏心支撑, 这种支撑形式的延性与耗能能力相对较好。

(三) 楼盖布置

楼盖的类型包括压型钢板现浇钢筋混凝土组合楼板、装配整体式预制钢筋混凝土楼板、装配式预制钢筋混凝土楼板以及普通的现浇混凝土楼板等。各种楼板形式不同, 其优缺点也有所不同:比如压型钢板现浇钢筋混凝土的组合楼板整体刚度相对较好, 但是成本也比较高;而压型钢板现浇楼板以及装配整体式预制钢筋混凝土楼板的施工效率比较高。对于多层钢结构工业厂房而言, 压型钢板现浇钢筋混凝土组合楼板比较适用。

(四) 设置变形缝

变形缝主要有三种, 即伸缩缝、沉降缝以及防震缝。如果厂房的长宽过大, 外界气温环境发生变化时, 结构内部会产生温度应力, 该应力可以拉裂墙面、屋面, 对建筑结构的正常使用产生影响。而设置伸缩缝即是将厂房分为数个温度区段, 可以有效的抑制温度应力对结构的影响。设置伸缩缝时要从基础顶面做起, 分开两个温度区段的上部结构, 预留相应宽度的缝隙, 这样一旦气温发生变化, 上部结构也可以沿着水平方自由变形。

三、利用软件对结构内力进行分析

利用软件对结构内力进行分析时要注意以下几点:第一, 网格生成平面简化。对于网格布置比较复杂的工业厂房而言, 如果完全根据实际情况利用软件建模, 则会产生大量的近节点, 从而影响到分析结果的准确性, 要在与实际出入不大的情况下采取相应的简化手段。第二, 柱间支撑并不是简单的构造措施, 在软件分析时其属于一种受力杆件, 厂房纵向周其与水平位移受支撑刚度的直接影响。如果结构中包括柱间支撑, 但是采用纯框架模型分析, 则无法保证地震力评估的准确性, 并且纯框架模型的侧移相对较大, 因此柱的用钢量有可能会大于有支撑的结构计算模型。第三, 通常工业厂房的都有较大的楼板开洞, 并且和钢梁间的约束相对较弱, 所以建模时可以把楼板设定为弹性楼板。第四, 在软件建模分析过程中, 钢梁整体失稳模型为平面外的弯扭失稳, 并且钢梁的抗扭模量比较小, 因此要采用铰接的方式设计主次梁节点, 以免出现主梁平面外弯扭失稳的现象。

四、工程设计实例

某工程为多层钢结构厂房, 总建筑面积达4000m2, 首层高4.4m, 二层标高12m, 局部两层为7m与16m, 局部一层为10.5m, 夹层层高4.5m, 建筑总高22.2m。为满足生产设备的承重要求, 其四周设置4根箱形柱, 柱距纵向5-11m, 横向4-15m;为节约建设成本箱形柱12m以上采用工字型截面柱, 其余框架也为工字型柱。屋面檩条为薄壁C型钢, 墙面为外挂夹芯板;为降低成本, 楼面为普通现浇混凝土楼板。

具体设计过程如下:首先进行荷载计算, 该厂房所处环境的基本风压为0.3 kN/m2, 地震烈度7度, 地震加速度0.1g, 阻尼比0.35, 限于篇幅, 此处略于计算过程。接下来确定荷载工况, 该工程要将X方向的地震力作用与风力作用、Y方向地震力作用与风力作用、以及恒载作用与活载作用下的标准内力考虑进来。在利用软件进行结构分析过程中, 利用STS空间建模, Sawe软件完成框架杆件的强度和稳定、自振周期和节点强度等计算。

对上述计算结果进行分析可知, 结构水平方向的主要振型没有明显的突变, 证明结构沿高度方向的质量与刚度的分布是合理的。本结构框架梁柱除受主要设备集中力的8根柱子采用箱形柱外, 其余均采用焊接工字形截面, 框架柱间支撑采用双槽钢支撑。计算分析表明, 各种梁、柱设计应力均控制在规范允许设计限值的90%, 结构构件的强度、刚度、稳定性好。各类节点验算也符合规范的要求。

参考文献

[1]张海玲:《多层钢结构工业厂房设计问题分析》, 《科技向导》, 2011 (9) 。

单层工业厂房轻型钢结构的应用 篇9

轻钢结构源于19世纪中后期。我国轻钢结构的研究始于50年代, 但轻钢结构的应用时起时落, 发展比较缓慢。轻型钢结构是我国近期重点推广的一种结构形式, 它具有重量轻、造型轻巧美观、施工速度快、经济性好等特点, 目前主要应用在单层及二到三层的房屋结构、轻型屋盖结构和一些大、中、小型公共建筑结构中。应用范围从几米到几十米的中小跨度, 以及上百米的大跨度结构中。由于适应面广, 用钢量小, 构件工厂化生产, 工地拼装简便迅速, 施工周期短, 因而在国内建筑市场中的应用越来越广泛, 包括各类工业厂房、农业加工厂、各类仓库、超级市场、体育场馆、会议厅、展览厅、剧场等大型公共建筑, 办公楼、别墅和各种用途的活动房屋及旧房加层等。

2 轻型钢结构设计的应用

2.1 门式刚架

门式刚架轻钢结构能有效地利用材料, 构件尺寸小, 重量轻, 而且可以在工厂批量生产, 保证质量, 工地连接简便迅速, 施工周期短。正因为这些优点, 被广泛地应用在一般工业与民用建筑中。而随着设计技术、制作安装技术的日益提高, 越来越多的大空间建筑采用门式刚架轻钢结构, 而且经济效益十分显著[1]。

对吊车吨位小于20t的轻、中级工作制厂房, 将传统式屋架、柱、吊车梁排架体系改为门式刚架体系, 可节省钢材, 降低造价, 加快设计制造安装进度。

如包钢CSP加热炉车间, 单跨26m, 长度近200m, 内设两台 (5+10) t双钩吊车, 轨面标高6.2m。屋面墙面采用压型钢板围护, 经过方案的分析比较, 认为采用门式刚架的方案比较经济合理。该车间刚架钢材料主次结构均采用Q345-B, 本工程用钢量约60kg/m2, 比传统的柱、屋架系统作法节约钢材20kg/m2。

再如宝钢1420冷轧精整成品库, 跨度分别为18m、36m, 柱距为18m, 厂房结构耗钢量140kg/m2, 后按门式刚架进行修改, 柱距减到12m, 厂房结构耗钢量降到100kg/m2以下, 共节约钢材1000t。与传统结构相比采用门式刚架结构节约钢材10%～20%, 见表1。

现在国内跨度较大的单层门式刚架是北京西郊机库和大连储备粮仓 (单跨72m) ;国内跨度较大的单层门式钢架还有某煤棚跨度达将近90m;单体覆盖面积较大的厂房是芜湖汽车零件公司的一号厂房 (315m×240m) 。

2.2 屋盖系统

新型轻质屋面材料的不断开发和应用, 如彩色压型钢板, 压芯复合板, 阳光板及BAP彩色镀锌铝钢板 (其总量只有普通混凝土结构的1/10～1/20) 等的出现, 为减轻屋面荷载提供了物质基础。在屋盖系统的设计中, 充分利用这些材料“轻质高强”的特点, 采用钢网架, 轻钢结构等新技术, 减轻了屋盖系统的自重, 同时也大大减轻了柱网的荷载[1]。

如莱钢中小型轧钢车间, 屋面采用彩色压型钢板, 屋盖系统采用螺栓球节点网架结构, 檩条为冷弯薄壁C型截面。该设计具有重量轻, 工程造价低, 施工进度快, 不占现场施工场地, 整体刚度及抗震性能好等优点。且屋面系统用钢量仅为31kg/m2.而普通轻盖屋架系统用钢量为53kg/m2该屋面系统与普通轻钢屋架相比节约钢材40%, 可直接节约投资8%, 更重要的是缩短工期1/3～1/2, 具有巨大的潜在经济效益。

再如包钢轨梁车间管坯仓库及钢轨缓冷工段, 屋盖系统采用冷弯薄壁型钢, 其中屋架、天窗架、挡风架等采用方钢截面, 檩条采用冷弯薄壁Z型截面, 上铺0.75mm厚的镀锌瓦楞铁, 支撑采用冷弯薄壁角钢, 具有结构轻, 刚度好, 节约钢材并能充分发挥材料强度等优点, 与普通钢屋架相比节约钢材约35%。

2.3 墙面系统

采用压型钢板作围护结构, 其墙面檩条最好采用冷弯薄壁型钢而少用槽钢, 因为冷弯薄壁型钢比槽钢节约材料, 受力性能好而且与压型板的连接简单, 方便。墙面用冷弯薄壁型钢时, 施工快且美观。而用槽钢做墙面檩条时, 因为槽钢壁厚, 在现场施工速度慢且墙面也不美观。

3 轻型钢结构发展的因素

厂房钢结构设计的轻型化, 除了在结构理论计算上从平面体系发展到空间体系进行分析, 挖掘结构的承载潜力外, 同时还应考虑加工制作的装备技术能力的现状。

从结构方案的角度来说, 柱网布置, 轴线布置对门式刚架轻型钢结构的设计用钢量是密切相关的。梁柱截面的形式和选型, 墙面和屋面的结构形式都对钢结构向轻型化发展有着重要的意义。

从新技术的发展来说, 结构体系由平面向空间发展。钢网架结构是双向连续梁超静定的空间几何不变体系, 具有较强的跨越能力, 可以适应厂房结构跨度和柱网布置的不同要求;结构形式的多样化可以适应工业对空间体系的要求。在工程实践中, 这种以符合现代化单层工业厂房的多方面要求和以节约结构用钢体现最佳经济效益为目前发展趋势, 必将为理论研究提出新的课题, 而每次课题的解决, 又将促进结构体系的发展。

4 结语

轻型钢结构体系由于用钢量少, 设计安装时间短, 工业化生产程度高, 因此在现代建筑, 特别是煤棚、仓库、飞机库等大跨度结构中将得到更广泛的应用。

参考文献

[1]柴昶, 宋曼华.钢结构设计与计算[M].北京:机械工业出版社, 2006.

[2]吴建林, 姚永.钢管混凝土组合柱在重钢结构工业厂房工程中的应用[J].建筑钢结构进展, 2003, 5 (3) :11, 16

[3]王文明, 陈企奋, 李友达.钢管空间桁架屋盖体系在某船舶工业厂房中的应用[J].建筑钢结构进展, 2003, 5 (3) :17, 21.

[4]建筑结构荷载规 (GB50009-2001) [S].北京:中国建筑工业出版社, 2001.