工业建筑中钢结构的设计与施工

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【摘 要】当前我国工业经济有了很大的发展，工业建筑也有了越来越高的要求标准。传统的钢筋混凝土结构已经无法符合现代工业建筑的大空间大跨度的要求，尤其是在进行工业厂房的设计环节，需要寻找全新的结构满足建筑需求标准。钢结构因其优良的抗震性能、便捷的施工而被工业建筑领域越来越多的应用，对于工业建筑行业的发展具有重要的现实性意义。

【关键词】钢结构；工业建筑；设计环节

中图分类号：TU391 文献标识码：A 文章编号：

一、钢结构在工业建筑的应用优势

在现实生活中，钢结构在工业建筑的运用优势，得到了社会各行各业的重视，钢结构的施工速度是比较快的，通过对钢结构构件的有效应用，促进其大批量生产，满足其在实际工作中的需要，有利于其在施工环节的优化，促进其安装的便捷性，促进其施工周期的有效缩短，满足实际工作的需要。由于钢结构相对于钢筋混凝土结构来说，本身的重量比较低的，这有利于促进建筑物结构质量的优化，以更有利于实际工作的有效展开。其建设适应性是非常强的，比较适合一系列的较低的地基承载力环节及其地震烈度较高的区域，钢结构的应用，有利于促进企业综合效益的提升，其与传统的钢筋混凝土结构相比，也具备更加环保性，促进其钢结构体系的内部环节的不断深化，满足环保型绿色建设发展的需要。

二、钢结构的设计中的性能要求

1、抗震性能

我们在设计的过程中也要对钢结构进行抗震性能设计的优化，促进其钢结构抗震性能的提升，以满足实际工作的需要。因此，在设计的过程中，应根据地理环境的不同，考虑结构的抗震等级及要求，合理考虑结构的整体稳定性，特别的梁柱布置的合理性和整体稳定性，应考虑在地震作用下或者想风荷载的作用下要满足规范的要求，确保钢结构的受力性能的提升，保证其变形能得到有效控制。由于受到水平地震力或风力的影响，钢柱底的剪力往往比较大，因此，在设计的过程中，应考虑柱底设抗剪键，设抗剪键来抵抗水平力对基础的影响，保证工程的整体稳定，满足抗震的要求。

2、防火性能

我们在设计钢结构工业建筑的时候，还应考虑钢结构的防火要求，因为钢结构的耐火能力是很差的，当钢材受热在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，在设计钢结构工业建筑时，必须做隔热及防火设计。选用良好的耐火材料，保证防火层的厚度及质量，从而满足防火要求。

三、钢结构的构件设计与节点设计

构件设计首先是材料的选择。比较常用的设计是 Q235(类似A3) 和 Q345(类似 16Mn)。通常主结构使用单一钢种以便于工程管理。从经济上考虑,也可以选择不同强度钢材的组合截面。当强度起控制作用时,可选择 Q345；稳定控制时, 宜使用 Q235。构件设计中, 现行规范使用的是弹塑性的方法来验算截面。这与结构内力计算的弹性方法并不匹配。当前的结构软件,都提供截面验算的后处理功能。由于程序技术的进步,一些软件可以将验算时不通过的构件,从给定的截面库里选择加大一级, 并自动重新分析验算, 直至通过———这就是常说的截面优化设计功能之一,它大大减少了结构师的工作量。

节点设计是钢结构设计的重要内容之一。在结构分析前, 就应该对节点的形式有充分的思考与确定。设计中经常出现最终设计的节点形式与结构分析模型中使用的形式不完全一致, 这种情况在施工中必须避免。节点按传力特性可分为刚接、铰接、半刚接, 初学者宜选择前两者进行简单定量分析。节点连接两种常用的方法是等强设计和实际受力设计, 设计手册中通常有焊缝及螺栓连接表格供设计者方便查用。规范中对焊接焊缝的尺寸及形式有强制规定, 应严格遵守。焊条的选用应与被连接金属材质相适应, 例如 E43 对应Q235,E50 对应 Q345。Q235 与 Q345 连接时, 应该选择低强度的 E43, 而不是 E50。焊接设计中不得任意加大焊缝。焊缝的重心应尽量与被连接构件重心接近( 详细内容可查阅规范关于焊缝构造方面的规定)。高强螺栓的使用领域日益广泛。螺栓通常使用 8.8s 和 10.9s 两个强度等级, 根据受力特点分承压型和摩擦型。两者计算方法不同,高强螺栓最小规格M12,常用 M16~M30, 超大规格的螺栓性能不稳定, 设计中应慎重使用。普通螺栓抗剪性能差, 可在次要结构部位使用。连接板选取厚度为梁腹板厚度加4mm。然后验算净截面抗剪。节点设计必须考虑安装螺栓、现场焊接等的施工空间及构件吊装顺序。构件到运现场无法安装是初学者常遇到的问题。节点设计还应考虑制造厂的工艺水平: 比如钢管连接节点的相贯线的切口需要数控机床等设备才能完成。

四、钢结构在工业建筑施工环节的优化

1、钢结构的施工开展之前，应该查看工程现场，对设计图纸进行分析。在接到施工任务后应对施工现场进行仔细的勘察，主要查看现场吊装设备站位地点、现场拼装场地位置、拼装设备站位地点、现场有无障碍物、现场临时道路是否具备运输及安装条件等。仔细核对图纸并与土建及结构支架的跨距、标高进行复合。保证在没有错误的前提下进行制作。对图纸上的钢结构进行分解计算重量。主要计算几个安装、制作参数。单片桁架重量、整个钢结构重量、上、下弦支撑的重量及平台重量。桁架上下弦起拱度计算，一般按设计图纸要求进行制作起拱。一般桁架的起拱按大于24米按L/500，小于24米可不考虑。几个参数的计算务必准确无误。

2、为了提高钢结构工业建筑的稳定性，我们首先要进行地脚螺栓环节的坚固性的提升，促进其地脚螺栓环节的精度有效控制，确保其钢结构的有效应用。在地脚螺栓的埋设过程中，我们要促进其精度的提升，促进其下序环节稳定运行。我们要做好钢柱的地脚螺栓安装的准备工作，促进其平面控制网系统的内部各个环节的有效协调，促进其螺栓的安装精度的提升，以满足实际工作的需要。把柱脚的底板的十字线弹出，地脚螺栓的中心线弹出，柱脚剪力孔清理干净，待钢柱就位后，调整标高，把螺母紧固。

3、在钢结构工业建筑的施工环节中，我们要进行梁柱安装环节及其柱间支撑环节精度的有效控制，促进其空间刚度单元的稳定性，以保证其安装环节的协调。我们要进行垫板环节的有效应用，促进其定位线的精确性，促进其整体运作系统的有效优化。采用高强螺栓连接或者焊缝连接时，均匀满足设计规范的要求。保证其结构在竖向和横向的整体稳定性满足设计的要求。

4、为了促进结构构件的有效安装，我们要进行构件的储存工作的健全，促进其构件设备的有效应用，满足实际工作环节的需要。我们要按照相关的堆放规范，进行构件管理，确保该环节的有效运作。存放场地应设专人进行管理，并按供货要求和供货清单进行清点，资料存档.构件堆放时H型构件应立放，不得平放.每个构件的支点不得少于两个，支点的位置宜在构件端部七分之一跨处，叠放时不得超过三层并用木方正确的分层垫好垫平，支点应上下对齐。

五、结束语

总的来说，钢结构工业建筑在设计及施工环节，要采取合理的措施进行优化，根据工程开展的过程中，根据实际需要进行改进调整，尽可能的使工业建筑工程更加经济合理，以创造更多的经济利益及社会效益。

参考文献：

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[2]孟庆玉. 工业建筑设计方法及观念的变迁[D].天津大学,2003.

[3]高志岭,赵海陆. 浅析工业建筑中钢结构设计步骤[J]. 黑龙江科技信息,2008,31:264+196.