钢铁企业厂房钢结构设计浅析
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摘要：本文主要分析了钢铁企业钢结构工业厂房的发展特点，并介绍了在进行钢铁企业单层工业厂房设计时需要考虑的一些重要环节。
关键词：钢铁工业；厂房；结构设计
中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：
引言
由于钢铁企业对于钢铁生产工艺的要求较高，钢铁企业的生产车间多设计为单层的工业厂房结构，其具有明显的特点就是相比较其它工业厂房而言跨度大、柱子高，由于生产车间具有高温的影响而多使用钢结构。我国一些大型的钢铁企业在近30年来扩大生产规模，引进先进的国外的生产设备，对于工业厂房的建筑设计提出了高要求，对于厂房的空间要求主要是空间扩大了，从而要求柱距和梁跨度增大，吊车的起重量增加，生产车间的温度较以往升高了，需要提高车间的空气流通环节，并加快厂房的建设速度，加强厂房建筑的整体美观性等要求。
1钢铁企业钢结构厂房的特点
现代钢铁企业的钢结构单层工业厂房的发展趋势多呈以下特点：一是厂房的维护结构轻型化发展，一般的厂房多使用铝合金型板或者是彩色压型钢板；二是现代的钢铁企业生产车间的厂房面积都超过10万平米，结构内部的跨距、空间呈现更大更高的趋势，热量发射更多，所以厂房结构的整体趋向大型化；三是现代钢铁企业工业厂房的柱距基本都在12m以上，这样既能够满足工业厂房的生产空间需求，也能够在厂房投资上更显经济性，更能够在厂房生产工艺设备改造中具有适应性；四是现在国内的钢铁企业的钢材生产工艺上，大多采用国外的轧制H或T型钢，这种生产工艺可以更加节约原料；五是厂房结构中连接方式发生了较大的变革，在制造车间中，多以焊接为主，钢材的现场连接则根据各种情况而选择不同的连接方式，或为焊接，或为高强螺栓连接，而铆接则几乎被技术人员所弃用了，其中高强螺栓连接在现代钢铁企业中应用最为普遍。
2 钢铁企业工业厂房钢结构设计
2.1 厂房柱子系统设计
柱子与厂房骨架各主要系统相连接，关系复杂.而且整个厂房的建筑面积与横向刚度和柱截面高度有关尸因此，柱子的设计时应注意以下几个问题。首先是排架分析与柱截面的选取，确定排架的汁算简图时，必须考虑摹础沉降量、跨数、厂房刚度和施工要求等因素过去我国较多采用刚接排架，而且上段柱与下段柱延刚度的比值K偏大，这对减少下段柱的弯矩有利.下段柱截面高度较小，厂房建筑面积亦相应有所减少，但却增加了上段柱和尾架的负担，而厂房柱的侧向变位将受到排架横梁变形的影响。其次是厂房横向刚度的限值，在我国规范中，对厂房柱在吊车梁顶面标高处的水平位移作了具体规定.而西方国家的规范中却无此内容，由各设汁机构凭经验自行掌握.因此有所差别总的来说.比我国的规定要宽。再次是柱脚的设计和选择下部为格构式的柱子一般采用分离式柱脚，这种柱脚的耗钢量约为柱重的10%~15%。当地再次基条件较好时.亦可采用插入式柱脚，以进一步节约钢材过去习惯于将整个柱脚埋入地坪以下，以尽量少占使用面积，不仅多耗钢材而且检修调整亦不方便其实.除工艺有特殊要求外，可以将柱脚置于地坪以上。最后还需要结合柱间支撑的设计进行考虑，
当柱趴较大时，下部柱间支撑一般采用门架式或人字式（上端与吊车梁相连，竖向可以滑动)，在轻级工作制车间亦可采用隅撑式:上柱支撑一般为隅撑式或v字式(下端与制动梁相连，竖向可滑动）。
2.2 厂房屋盖结构体系设计
在钢铁企业的厂房设计中，厂房的屋盖结构设计是一项较为重要的工作。而厂房屋盖结构的设计方案形式多样，在进行屋盖结构体系设计时一般考虑下述几点因素。首先是屋面材料，先进的压型钢板的屋面坡度较大，通常可达1.0~1.2，做好搭缝的工艺可以做好防渗漏工作，这种材料自重较轻而需要在设计时多考虑风荷载对结构的影响；其次是天窗型式，通常又纵向和横向两种天窗布置型式，横向天窗适宜排除大量的热量而构造较为复杂，纵向天窗风荷载更大；屋盖结构设计还需要考虑屋架的间距以及支撑结构和檩条，屋盖结构的支撑结构与檩条、屋架间距的相互关系较为密切，对于屋架而言，间距越大导致耗钢量降低，而屋架梁的耗钢量则加大，结构设计中不应仅看耗钢量指标，还应综合考虑结构的力学效应和运输费用、施工造价等指标；五是考虑屋架结构空间感，包括屋架结构的坡度、跨度等。
2.3 吊车梁系统设计
在进行厂房的吊车梁系统设计工作时，需要考虑的影响因素有以下几个方面。一是吊车梁和吊车析架，由于钢铁企业的吊车大部分属重级工作制，所以常用焊接工字形截面的吊车梁.较少采用吊车析架。当跨度大、荷载秉时，梁截面将加厚。如宝钢某厂28m跨吊车梁，吊车起重量为440t，梁翼缘厚达80mm甲腹板厚36n:m.对这种厚板的焊接，为防止层状撕裂.我国亦进行了试验研究，对钢材材质、供货状态以及焊接操作等方面均提出了一些特殊要求。对跨度较大或吊车荷载较重且下部净空又有要求的吊车梁，宜设计成焊接箱形截面。二是制动结构，钢铁工厂多数为重级工作制厂房，制动结构主要采用制动梁，仅当宽度较大时才采用制动析架，在腹杆上铺设局部的走道板。但根据国内外的实践经验以及我国的试验研究结果，在采取一定构造措施后，亦可采用电焊连接。三是垂直支撑及吊车梁下部水平支撑，吊车梁系统中的立撑虽然容易损坏，但设置了立撑可增加吊车梁的整体抗扭刚度。故国内外的设计多数仍保留了立撑，立撑的位置宜在三分之一跨度处以尽量改善受力情况。四是吊车梁上翼缘与柱子的连接，当吊车梁上翼缘与上段柱的距离较大时，可采用板铰或斜撑杆的做法:当距离较小时可采用在上段柱和制动板之间用楔块挤紧的连接方式。五是轨道连接，实践证明吊车梁上翼缘部分以及制动结构的受力情况，与使用寿命、吊车轮压的偏心和冲击作用关系甚大，因此轨道连接构造措施主要应着眼于减轻轮压的冲击和偏心作用。
2.4 墙皮、支撑结构体系的设计
对于钢铁企业的单层工业厂房钢结构设计中，墙体的结构通常为独立的系统，由于其构造较为简单，独立设置可以防止由于吊车梁的支撑架、落水管及柱间支撑等结构配件碰撞。钢铁企业厂房外墙由于对通风的要求或出入口设置等原因，而需要作出较大的敞开空间，一般采用吊挂式的墙皮在工艺上较为简单有效。
钢结构厂房的一般的支撑结构体系包括屋盖的支撑结构和柱间支撑结构。支撑结构在厂房中设置的主要作用就是：确保钢铁企业厂房在施工装配以及运行过程中的结构稳定与安全，且每个生产区段之间的空间结构具有整体稳定性；支撑结构可以提高厂房结构的整体刚度，从而为生产提供足够的作业空间；将上部荷载传递至柱子基础、地层；防止受压杆件发生侧向失稳，避免受拉杆件出现过大的挠度和振动。
钢铁企业厂房的支撑结构设置的基本原则为：屋盖体系的支撑结构应为封闭型；柱距增大时，需要提高支撑的整体刚度；支撑结构的传力途径应简短、可靠、稳定、明确；支撑结构的杆件的刚度应随吊车梁的荷载而做出相应的调整。
3 结语
钢铁企业工业厂房由于其作业空间要求较高，散热量较大，吊车荷载大，对于工业厂房结构设计人员提出了较多的问题，需要结构设计人员根据本文所述的设计要点进行详细的布置和严格的计算，才能确保厂房符合钢铁企业的生产需求。
参考文献
[1] 陶少军.基于钢结构的工业厂房结构体系设计思路浅析[J].科技资讯. 2010(22)
[2] 赵焕香.浅谈钢结构厂房中的建筑防火设计[J].黑龙江科技信息. 2010(15)
[3] 杨二英.工业厂房通风设计的探讨[J].科技资讯. 2010(33)