钢结构厂房在工业建筑中的应用

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摘要：钢结构建筑在近几十年得到了很大的发展，尤其近年来发展更加迅速，主要体现在钢结构建筑在工业厂房中的应用越来越普遍，本文系统给出钢结构厂房的特点和主要部分，最后给出在工业建筑中的应用。

关键词：钢结构；厂房；工业建筑

0引言

钢结构厂房是指采用钢板和热扎、冷弯或焊接型材通过连接件连接而成的能承受和传递荷载的国际流行的门式钢架轻钢结构体系形式。 门式刚架钢结构厂房在国内技术成熟，用户普遍接受，成为目前国内发展速度最快的一种钢结构形式。门式钢架钢结构厂房可以做成大跨度，大空间，便于内部灵活布置和使用。（钢结构厂房采用门式钢架体系其单跨度甚至可达到80米。多跨可达到180米甚至跨度更大。）钢结构厂房主要是用在不承受大载荷的承重建筑。采用轻型H型钢（焊接或轧制；变截面或等截面）做成门形钢架支承，C型、Z型冷弯薄壁型钢作檩条和墙梁，压型钢板或轻质夹芯板作屋面、墙面围护结构，采用高强螺栓、普通螺栓及自攻螺丝等连接件和密封材料组装起来的门式钢架钢结构体系。钢结构厂房在全球范围内，特别是在发达国家和地区钢结构建筑工程领域中得到更合理、广泛的应用，钢结构厂房可广泛应用于工业厂房。一种新型的建筑体系有可通房地产业、建筑业、冶金业之间的行业界线，集合成为一个新的产业体系，这就是业内人士普遍看好的钢结构建筑体系。钢结构建筑的优点主要有：大大节约施工时间，施工不受季节影响；增大住宅空间使用面积；减少建筑垃圾和环境污染，建筑材料可重复利用；拉动其他新型建材行业的发展；抗震性能好；使用中易于改造、灵活方便；给人带来舒适感等等。由于土地资源不可再生，建设部已下令禁止使用传统的粘土砖，同时，我国的钢产量已达1.7亿吨，严重供过于求的状况已迫使钢铁企业另辟蹊径，引进国外已经成熟的钢结构住宅建筑体系，同时为建筑业和钢铁业找到了新的出路，因此，钢厂和建材企业走在了钢结构住宅的前列。

近几年，钢结构建筑相比于砖混结构建筑在环保、节能、高效、工厂化生产等方面具有明显优势。深圳高 325米的地王大厦、上海浦东高421米的金茂大厦、北京的京广中心等大型建筑都采用了钢结构，北京、上海、山东等省市已开始进行钢结构住宅试点，其中，北京金宸公寓已被列为建设部住宅钢结构体系示范工程。高层钢结构建筑屡见不鲜人们预料21世纪是金属结构的世纪，钢结构将成为新建筑时代的脊梁。人类自 17世纪70年代开始使用生铁，19世纪初开始使用熟铁建造桥梁和房屋，钢结构发展的历史要比钢筋混凝土结构发展的历史悠久，它的生命力也是越来越强。在美国，低层建筑如两层楼以下的非居住型建筑市场已有70％以上是建筑金属制品。全世界至今已完成的101幢超高层建筑中，钢筋混凝土结构16幢，纯钢结构 59幢，不同形式的钢砼混合结构27幢；可以看出钢结构的发展必将促使建筑业、冶金工业、机械工业、汽车工业、农业、石油工业、商业、交通运输业得到迅速发展。

1 钢结构厂房的特点

钢结构厂房自重轻，钢结构自重仅是砖混结构的五分之一。钢结构厂房强度大，跨度大，空间大。钢结构厂房的抗震性好、抗冲击性好。钢结构厂房整体刚性好、变形能力强。钢结构厂房防火性高，防腐蚀性高，密封性高。钢结构厂房投资低，钢结构厂房拆迁方便，可多次回收利用，环保性好，结构寿命使用长。钢结构厂房制造的工业化程度较高，可以快速标准流水线安装。钢结构占用面积小，使用面积大，比传统混凝土结构建筑增加使用面积4%-8%，间接的增加了经济效益。钢结构厂房在使用过程当中易于改造，如加固，接高，隔断等内部分割，调整比较容易，灵活方便。随着近年来钢结构的迅速发展，和普通钢筋混凝土厂房相比，强度高,重量轻,钢材的密度与强度之比较小，钢结构与钢筋混凝土结构相比要轻30 ％～50％。层高与柱网尺寸大，可提高建筑实用面积3％～5％。施工周期短，与传统的钢筋混凝土厂房相比，多层钢厂房的设计，生产，施工趋于一体化，加之现场无焊接，无湿作业，这些都有利于缩短周期，加快资金流通。据研究，多层钢结构体系属于环保型绿色建筑体系，其节能指标可达50％。

2钢结构厂房主要结构

1、基础预埋件，（能稳定钢结构厂房结构）

2、柱子，采用H型钢，工字钢，圆管或者C型钢（两根C型钢对接）

3、梁，采用C型钢和H型钢。

4、檩条，通常采用C型钢，槽钢。

5、墙屋面采用彩钢压型板，一种是彩钢单片瓦（彩钢瓦）。一种是彩钢夹心复合板。两层瓦中间搁着泡沫，岩棉，玻璃丝棉，聚氨酯等起到防火阻燃，密封，隔音的效果。

3工业建筑的应用

1、大型设备的布置

工业建筑的第一个特点就是大型设备的布置，厂房内大型设备的布置对确定柱网起着决定性的作用,同时也限制了支承梁的翼缘宽度。由于大型设备荷载大,重心高,而支撑点接近设备的底部,位于二层楼面,地震时会产生很大的倾覆力矩,对支承梁的受力非常不利。因此需要在设备的设四根柱子,让四根柱子的中心线与设备的中心线重合,并尽量使支承梁与柱子直接连接成框架梁。这样布置传力直接,对于承受竖向荷载也非常有利。为了支承梁能有效地抵抗扭矩,应将设备的固定螺栓布置在梁腹板外侧,这就要求支承梁的翼缘宽度不能太大,否则无法保证预留洞的尺寸。另外,在输入设备的荷载时,应该考虑由于地震产生的倾覆力矩而增加的荷载。这部分荷载是计算机程序无法考虑的,需要人工加以干预。其他中小型设备也影响着结构布置,必须全面加以考虑。总之,在设计初期应该同工艺设备专业密切配合把柱网确定好。必要时请工艺专业适当调整设备的位置,以满足结构布置的需要。

2、新型轻质屋面材料的不断开发和应用

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。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31 kg/m2.而普通轻盖屋架系统用钢量为53 kg/ 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%。

3工业建筑成本需求

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，又将促进结构体系的发展。

4结论和展望

当前，钢结构具有很好的发展势头，它以自身的优越性，正在工业建筑中得到越来越广泛的应用，实用、节能、工业化程度高等将会是很重要的建筑指标，意味着钢结构普遍应用将成为多层钢结构厂房的设计趋势。

参考文献

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