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摘要：隨著建筑技術的不斷發(fā)展，綠色理念在建筑行業(yè)得到推廣。在基礎建設持續(xù)推進下，越來越多的綠色建筑設計被逐漸應用到了各種建筑當中，鋼結構單層工業(yè)廠房結構設計就是其中之一。本文簡單介紹了鋼結構特點及其單層工業(yè)廠房結構，重點分析了相關的設計要點，以供諸位參考。

關鍵詞：綠色工業(yè)建筑；鋼結構；單層工業(yè)廠房；結構設計

引言

80年代，隨著沿海地區(qū)引進了輕鋼建筑施工技術，我國家開始大量建設各種鋼結構廠房、鋼結構高層建筑，這是鋼結構發(fā)展的第一次高潮。從建筑用鋼情況來看，我國鋼結構用量僅占總建筑用鋼量的1%，遠不足發(fā)達國家的80%。不過可喜的是，目前我國鋼結構的發(fā)展呈現(xiàn)出前所未有的興旺景象，而國家也明確提出，要積極合理地擴大鋼結構在建筑中的應用范圍。筆者現(xiàn)就鋼結構單層工業(yè)廠房的結構設計做以下分析與論述。

一、鋼結構特點及其單層工業(yè)廠房結構

（一）鋼結構特點鋼結構的優(yōu)點在于，其具有良好的抗震性、抗風性、耐久性、舒適性，隔音效果好，而且健康，施工快捷，不受環(huán)境影響。輕鋼構件有著更強的抗震及抵抗水平荷載的能力，適用于抗震烈度8度以上的地區(qū)；其鋼骨是由超級防腐高強冷軋鍍鋅板制造而成，可有效防止銹蝕，同時增加鋼構件的使用壽命，最長可達100年。型鋼結構重量輕，強度高，整體性能好，且有較強的變形能力；型鋼結構自重僅為磚混結構的20%，可抵抗4200米/分鐘的颶風。輕鋼墻體采用高效節(jié)能體系，具備呼吸功能，可控制室內空氣中的含水量；屋頂具有通風功能，滿足室內通風及散熱需求。輕鋼體系下，窗采用中空玻璃，有良好的隔音效果；據(jù)測試，可隔離40分貝以上聲音，使用輕鋼龍骨和石膏板施工的墻體，可隔離60分貝以上的聲音。此外，鋼結構采用干作業(yè)施工，這樣一來，既可減少砂石等材料的使用，又可避免了施工廢棄物對環(huán)境造成影響。另外，鋼結構材料可百分百回收，其他配套材料也可大部分回收，有效提高了資源利用率。鋼結構一般適用于大跨度結構建筑，如橋梁、體育館等；也適用于重型廠房，即工業(yè)廠房；還適用于受動力影響的結構建筑，此時鋼結構發(fā)揮韌性性能，起承重作用。

（二）鋼結構單層工業(yè)廠房結構鋼結構單層工業(yè)廠房有兩種結構。一種是排架結構，此結構下，屋架和柱頂鉸接，柱與基礎頂面剛接；排架結構可根據(jù)不同生產(chǎn)工藝以及使用要求，設計成各種不同的形式，如圖1所示。另一種是鋼架結構，常用鋼架結構有門式剛架與鋼框架結構，門式剛架以H型鋼為主要構筑材料，主結構以榀為單元，單元由柱和梁組合為門型，也有無柱或連跨的，門架之間用支撐和檁條連接，如圖2所示；鋼框架結構下，鋼柱上柱升高到屋架上弦，屋架上下弦均與上柱剛接，如圖3所示。鋼結構廠房結構主要分五部分。其一，屋蓋結構。其分為有檁、無檁兩種體系，有檁體系由小型屋面板、檁條、屋架、屋蓋支撐組成；無檁體系由大型屋面板、屋面梁或屋架及屋蓋支撐組成。有些屋蓋結構中還會有天窗架及托架，起承受屋蓋自重、屋面活荷載及其他荷載的作用。其二，吊車梁。一般安放于柱子伸出的牛腿上，主要起承受吊車自重、吊車剎車沖切力的作用。其三，柱子。其為主要承重構件，承受屋蓋、吊車梁、墻體荷載及其他荷載，包括橫向柱列、縱向柱列及柱間支撐系統(tǒng)。其四，基礎。一般采用獨立式基礎，起承受柱子荷載、梁上部分荷載的作用。其五，外墻圍護系統(tǒng)。包括廠房四周外墻、抗風柱、墻梁、基礎梁，其承受墻體及構件自重、墻體風荷載的作用。

二、綠色工業(yè)建筑之鋼結構單層工業(yè)廠房結構設計要點分析

（一）設計前準備1、結構分析鋼結構分析是鋼結構單層廠房結構設計的主要內容之一，也是施工評估的重要環(huán)節(jié)。分析過程中，設計人員應當結合建筑場地的地質情況、實際鋼材料準備情況、投標文件與施工方案中的要求對廠房各部分鋼結構的結構形式、材料、連接、受力情況、布置以及其他配套構件等進行全方位的分析。以門式剛架單層廠房為例，主要分析其力學原理；剛架型號及形式；剛性與柔性支撐材料及型號；系桿材料；受力封閉體系受力情況；屋面檁條與墻梁型號；基本節(jié)點連接方法；剛架衍生形式；立柱與橫向柱分布；吊車梁布置；吊車梁邊跨與中間跨構造；型鋼鋼板型號；屋面采光板與樓承板型號；通風器規(guī)格等。為保證分析結果的準確性，設計人員可使用相關的結構分析軟件得出結構設計的重要參數(shù)，并與國家規(guī)定的廠房建筑標準參數(shù)進行對比。2、結構判斷結構判斷過程中，設計人員應當結合項目部給出的單層廠房鋼結構設計資料，從材料、結構形式、連接、受力情況、布置等多個角度，對所設計的鋼結構進行全方位判斷，確定其是否可應用于實際單層廠房建設中；是否會造成材料過度損失；是否會對環(huán)境產(chǎn)生嚴重影響；是否滿足工程建設要求；是否與現(xiàn)有施工材料與施工技術相匹配；是否存在安全隱患；是否廠房各個部分的鋼結構都設計合理等。3、結構評估結構評估過程中，設計人員應當針對鋼結構設計使用虛擬仿真軟件構建廠房結構模型，通過軟件得出模型的各個參數(shù)，如墻與柱；屋架；屋面板；山墻連接的位置參數(shù)；鋼筋規(guī)格參數(shù)；鋼筋混凝土墻板規(guī)格及類型參數(shù)；支撐系統(tǒng)斷面參數(shù)等，進一步確定結構設計的合理性。

（二）結構形式選型在結構形式的選型方面，設計人員需要參考一般設計型號。以門式剛架單層廠房為例，剛架柱和梁均由截面H型鋼制作而成，各種荷載通過柱和梁傳給基礎；剛性支撐是由熱軋型鋼制作而成，一般選角鋼，柔性支撐選圓鋼；系桿為受壓圓鋼管，與支撐組成受力封閉體系；屋面檁條與墻梁一般選擇C、Z型鋼，C型鋼選型Q345B；墻與柱連接選用Ф6鋼筋，壓條柔性連接結構；縱向那面墻與屋面板采用Ф8-Ф12、長度1000毫米鋼筋連接；屋面、墻面壓型鋼板選用HV-203KL-406、HV-380SF-760等鋼板，屋面采光板選用CV-203-406、CV-380-760；樓承板選用HG-344-688、HG-240-720，抗剪栓釘與框架梁間采用專用工具焊接；根據(jù)換氣量及廠房長度，確定通風器規(guī)格，根據(jù)屋面外層壓型鋼板的變化，選擇W1、W2尺寸。

（三）節(jié)材設計與磚混結構、混凝土結構相比，鋼結構具有回收再利用的特點，更加有利于節(jié)省建筑材料。但為了保證鋼材能夠有效利用，我們仍舊需要進行節(jié)材設計。就鋼結構單層廠房節(jié)材設計而言，主要是對單位面積用鋼量進行設計。設計過程中，根據(jù)實際情況，適當調整結構受力形式，并對構件截面進行優(yōu)化歸并，保證優(yōu)化后，受力形式簡潔且方便施工，從而達到節(jié)材的目的。實踐證明，鋼結構優(yōu)化后，普遍可節(jié)約鋼材20%到50%以上。因此，設計人員需要在鋼結構優(yōu)化方面下工夫。另外，實際設計時，由于參與設計的人員具有不同的專業(yè)知識，再加上每個人員的設計都會影響廠房鋼結構總設計，因此，應當注意設計人員間的溝通交流，以防止用鋼量不合理設計現(xiàn)象的發(fā)生。

（四）材料資源利用通常情況下，鋼結構單層廠房采用裝配式方法進行建造，這樣更有利于材料資源的有效利用。要配合這種方法，還應當在建造中采用高強度鋼筋、預拌混凝土與砂漿，以提高建筑材料的有效利用率，同時減少實際施工對環(huán)境的污染。就預拌混凝土制備而言，選擇使用建筑垃圾與經(jīng)處理過已達地表四級水標準的工業(yè)廢水制備，采用“人工＋機械”的方法對建筑垃圾復雜成分進行有效分離，通過利用建筑垃圾制造出來的再生微粉與骨粉減少混凝土中水泥及天然砂石的用量，從而實現(xiàn)對垃圾資源優(yōu)化利用。

（五）防火設計鋼材本身的特點就決定了鋼結構的工業(yè)廠房不具有較強的防火能力，當鋼材處于100℃以上的高溫環(huán)境中，其抗拉強度則明顯減少，極大可能會出現(xiàn)塑性提高的現(xiàn)象；當鋼材處于250℃的高溫環(huán)境中，則徐變現(xiàn)象必然發(fā)生；當鋼材處于500℃的高溫環(huán)境中，其強度等級立即下降，甚至出現(xiàn)廠房坍塌。因此，我們應當注重防火設計。設計過程中，根據(jù)建筑防火規(guī)范及廠房建設環(huán)境，確定可能出現(xiàn)的火災等級，并制定具體的防火設計方案。方案內容包括防火裝置的布置、防火涂料的選擇及涂裝方法、鋼結構保護等。

（六）協(xié)調性設計協(xié)調性設計主要是對施工工藝與結構進行協(xié)調性設計。設計過程中，針對建設要求及實際施工條件，確定廠房不同部位的鋼結構形式、材料、節(jié)點連接方法以及施工工藝。例如，在吊車梁下段支撐等剛度要求高的結構設計中，選用型鋼制作的剛性支撐，以增強支撐承受力；在吊車梁結構設計中，充分考慮吊車的噸位。當?shù)踯噰嵨淮髸r，設置制動桁架或者制動梁，以抵抗橫向水平荷載。

（七）結構計算結構計算主要是計算鋼結構荷載，包括鋼結構自重、樓面活荷載、屋面活荷載、吊車梁荷載、設備動力荷載及雪荷載等。荷載計算方法一般分兩種，一種是應用相關的荷載計算公式計算，此方法適用于計算永久荷載，如屋架梁自重、屋面自重等；另一種是按照《GB50009-2001建筑結構荷載規(guī)范》中相應系數(shù)計算，此方法適用于計算可變荷載，如施工或檢修荷載、雪荷載、坡屋面風載等。計算過程中，除了考慮施工工藝、《規(guī)范》中提到的荷載系數(shù)之外，還應當對廠房所在地區(qū)的惡劣天氣情況做充分考慮，必要時，取地區(qū)最大荷載作為結構荷載系數(shù)。

結語

綜上所述，在鋼結構單層工業(yè)廠房結構設計中，設計人員應當做好設計前期的結構分析、結構判斷以及結構評估工作，參考一般設計型號，對鋼結構形式進行選型，并從節(jié)材設計、材料資源利用、防火設計、協(xié)調性設計、結構計算等各個方面對設計的合理性做充分考慮與驗證，從而保證廠房結構建設質量達標，進一步有效利用鋼結構推動建筑行業(yè)的發(fā)展。

參考文獻：

[1]單慧敏.單層多跨鋼結構廠房的結構設計及地震作用的研究[J].工程技術研究,2017(01):204+208.

[2]胡曉雯,謝可欣,陳媛.綠色工業(yè)建筑之鋼結構單層工業(yè)廠房結構設計[J].居舍,2019(03):123+126.

[3]肖楓.淺談現(xiàn)代工業(yè)建筑的綠色設計[J].建材技術與應用,2012(05):15-17.

作者：孫文中 單位：中石油華東設計院有限公司