钢结构工业厂房设计要点.pdf

钢结构工业厂房设计要点在工业厂房设计中，现多采用钢结构。其具有自重轻，跨度大，柱网布置灵活与工艺便于衔接，且构件可在加工厂加工制作，施工周期短，工程质量易予保证等特点。但钢结构厂房也具有易腐蚀、耐热性差，稳定性较差等缺点。在工业厂房整体设计中应重点考虑隔热、排水、通风等方面的问题，结构设计中应重点对结构体系、结构构件、连接节点进行控制。根据其特点扬长避短更好地发挥钢结构厂房的作用。一、钢结构工业厂房在整体设计中需考虑的问题。1.钢材的保温隔热与防火钢材具有很高的导热性能，其导热系数为50w(m.℃)，当受热达到100℃以上时，其抗拉强度就会降低，塑性增大；温度达到250℃时，钢材抗拉强度会稍提高，但塑性却降低，出现蓝脆现象；温度达到500℃时，钢材强度降至很低，会致使钢结构塌落。所以当钢结构所处环境温度达到150℃以上时，就必须做隔热防火设计。其做法一般为：钢结构外侧包耐火砖、混凝土或硬质防火板材，或者钢结构刷防火涂料，厚度按《钢结构防火涂料技术规程》计算。2.屋面防水及排水设计屋面的排水及防水设计在屋面设计中需重点考虑，根据《屋面工程技术规范》的规定，屋面坡度最小为5％，在积雪较大的地区，坡度应适当加大。单坡屋面的长度主要取决于所在地区的温差以及降雨所形成的最大水头高度。根据工程设计经验，单坡屋面长度宜控制在70m以内。大跨度屋面，彩钢板外板板型建议采用角驰型，板间360度锁口连接，屋面无射钉，从而减少屋面渗漏点。该板型具有温度调节性好，现场作业简单等特点；还能避免现场打孔飞溅铁屑部位引起彩板锈蚀。屋顶风机出风口建议靠近屋脊部位设置，以方便开孔处另附加彩板泛水。采光带部位可采取局部檩条垫高，彩板上翻等方式，局部形成彩板高差，有效避免不同材料连接部位的雨水渗漏。当采光带与彩板间搭接连接时，应保证采光带板型与彩钢板板型一致，且搭接宽度不得小于一个波峰及波谷。屋顶排水分为自由排水、内天沟、外挂天沟等排水方式，根据雨水的排放形式，分为重力流排水、虹吸排水。因绝大部分屋面渗露及倒灌均发生在天沟部位，且内天沟排水所发生的费用又很高，故屋面形式设计时应尽可能的减少内天沟的数量。内天沟的排水可采取雨落管集水至地下排水沟排水，也可采用厂房内设置横吊管分段汇集外排水形式，还可采用天沟内设虹吸斗，虹吸排水。一般工业厂房内均有天车，地下设备基础及管道纵横，故现较多的采用后两种排水方式。当厂房单体较小时，且天车顶部距离厂房顶部空间足够时，可采取横吊管排水。当厂房单体较大，纵向尺寸较大，屋面汇水面积较大时，可采用虹吸排水。虹吸排水的工作原理如下：当屋面雨水量较小时，虹吸斗未淹没，雨水管内雨水为重力流；当暴雨来临时，虹吸斗被淹没，雨水管内形成虹吸有压排水，雨水可较快的排出；从而有效避免雨水倒灌的问题。当选用虹吸排水时，应注意天沟内高度及宽度满足虹吸斗淹没要求，且屋面檩条应垫高，以配合天沟高度。现阶段虹吸排水造价较高，但它的优势正被人们逐渐认识，更多的工业厂房将选用虹吸式排水。3.通风设计根据厂房内通风及排烟要求，屋面可设置天窗、通风器，墙面可设置开启窗或排风扇。当工位固定时，也可设置工位集中送风。工程设计时，可根据工艺特点区别选用。例如铸造车间、焊接车间等热气、废气较多的车间，屋面应设置天窗或通风器集中通风。当个别区域未位于屋脊下方时，可设置顺坡通风器，以解决通风问题。总之，钢结构厂房的设计，应根据其特点进行综合设计，使设计安全可靠，经济合理且满足工艺要求。二、结构体系布置应合理，传力明确。1.设计常用的结构体系如下，可根据工程实际情况区分选用：1）框架一支撑体系。横向设计成刚接框架，纵向设计成柱一支撑体系，用柱间支撑抵抗水平荷载。这种体系适用于纵向较长，横向较短的厂房。其具有经济节约的特点，但柱问支撑有时会影响使用。2）.纯框架体系。把厂房纵横两个方向都设计成刚接框架，不设置柱间支撑。其优点是使用空间不受影响，缺点是柱不宜采用工字型柱，而要采用两个方向惯性矩差别不大的截面形式(如箱形柱)，使用钢量增加。（3）.钢架加支撑的混合体系。这种形式与第一种形式不同之处在把纵向设计成钢架和支撑混合的型式，靠两者共同抵抗水平力。这种形式可以有效地减少柱的纵向弯矩，但要求楼面刚度大，否则柱子间的变形不协调，无法充分发挥柱间支撑的作用。2.单层工业厂房应重点加强支撑体系的布置，柱间支撑及水平支撑协调设置，以保证厂房形成稳定体系，以最合理的路径传递内力。柱间支撑布置时，应考虑厂房内部设备布置、物流及人流路径。柱间支撑可根据厂房情况区分上柱支撑和下柱支撑，并可采取诸如交叉支撑、人字型支撑、门式支撑、双片支撑、单斜式支撑、纵向门式刚架等形式，有限传递内力。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、吊车吨位和所在地区的抗震设防烈度等条件来决定。一般情况下