王銳

摘要：隨著建筑行業(yè)的發(fā)展，鋼結(jié)構(gòu)運(yùn)用在工業(yè)建筑中已經(jīng)成為一種趨勢(shì)，這是因?yàn)殇摻Y(jié)構(gòu)有著一些其他建材不具備的特點(diǎn)。雖說在工業(yè)建筑設(shè)計(jì)過程中對(duì)鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行了應(yīng)用，但是其興起的時(shí)間并不是太久，應(yīng)用的范圍也不算廣。

關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu)；工業(yè)建筑；建筑設(shè)計(jì)；優(yōu)化

引言

隨著我國經(jīng)濟(jì)以及城鎮(zhèn)化建設(shè)的不斷快速發(fā)展，建筑行業(yè)也已受到了社會(huì)各方的重點(diǎn)關(guān)注，其中鋼結(jié)構(gòu)建筑作為建筑行業(yè)中的重要組成部分現(xiàn)已得到了廣泛的應(yīng)用。鋼結(jié)構(gòu)建筑具有成本低、施工方便、周期短、可適用于多種地形以及不會(huì)對(duì)周圍環(huán)境造成污染等優(yōu)點(diǎn)，已受到各方的肯定和重視。本文結(jié)合建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則，對(duì)建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要點(diǎn)以及建筑鋼結(jié)構(gòu)的施工技術(shù)進(jìn)行了分析。

一、建筑鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則

建筑鋼結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)過程中要著重注意提高鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，穩(wěn)定性是鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中突出且重要的因素，決定建筑鋼結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量、安全性能以及使用壽命。如果鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性不能得到很好的保證，不僅會(huì)對(duì)建筑成本經(jīng)濟(jì)造成損失，更嚴(yán)重者將會(huì)威脅人們的生命財(cái)產(chǎn)安全，因此在建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)要重點(diǎn)考慮其穩(wěn)定性問題。在建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中一般要遵循以下幾個(gè)原則：

1.1鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要滿足所有部分的穩(wěn)定性要求

在進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)要從鋼結(jié)構(gòu)的整體受力進(jìn)行綜合考慮，既要滿足鋼結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性，也要滿足平面結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，因此在結(jié)構(gòu)之間要設(shè)置必要的支撐結(jié)構(gòu)，保證結(jié)構(gòu)件在平面內(nèi)外都滿足要求。

1.2結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖要與實(shí)際情況相一致

目前在進(jìn)行建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，通常不針對(duì)框架而是針對(duì)框架柱進(jìn)行相關(guān)分析，這種方法是建立在特定的假設(shè)以及典型的條件的基礎(chǔ)上的，然而實(shí)際中框架的形式是多種多樣的，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)需綜合考慮實(shí)際框架形式進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)分析，在滿足相關(guān)假設(shè)及典型條件下才能使用。

1.3鋼結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性計(jì)算相一致

鋼結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)的設(shè)計(jì)一直是設(shè)計(jì)時(shí)重點(diǎn)考慮的因素，例如對(duì)于是否傳遞彎矩的節(jié)點(diǎn)要進(jìn)行區(qū)分，分別賦予不同的柔度及剛度以使其滿足相關(guān)要求。而當(dāng)涉及到穩(wěn)定性時(shí)，不同的結(jié)構(gòu)件又會(huì)有不同的要求，因此設(shè)計(jì)者要全面進(jìn)行考慮。

二、鋼結(jié)構(gòu)在工業(yè)建筑設(shè)計(jì)方面的應(yīng)用

1、工業(yè)建筑中常規(guī)鋼結(jié)構(gòu)的作用

在工業(yè)建筑中，鋼結(jié)構(gòu)的常規(guī)應(yīng)用由來已久，我國多數(shù)工業(yè)廠房均采用的是常規(guī)鋼結(jié)構(gòu)人字梁以及工字梁，這些常規(guī)鋼結(jié)構(gòu)已成為工業(yè)早期時(shí)代的主要象征。而這些特征構(gòu)成了我國的吊車梁式系統(tǒng)以及常規(guī)鋼屋架系統(tǒng)。由于民用建筑、商用建筑以及工業(yè)建筑各有不同，在進(jìn)行工業(yè)建筑時(shí)要求建筑結(jié)構(gòu)能夠?yàn)楣I(yè)生產(chǎn)以及施工提供最好的跨度及空間。而傳統(tǒng)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)已經(jīng)不能完全滿足現(xiàn)在工業(yè)生產(chǎn)在跨度以及空間上的相關(guān)需求，從而鑒于此基礎(chǔ)上的鋼屋架系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，屋架系統(tǒng)主要由屋架、系桿以及支撐組成。同時(shí)吊車梁系統(tǒng)作為工業(yè)廠房的重要部分，多數(shù)廠房中均設(shè)有吊車，主要由車檔、吊車梁、軌道、制動(dòng)結(jié)構(gòu)及連接件等構(gòu)成。

在傳統(tǒng)鋼筋砼結(jié)構(gòu)不能夠滿足新時(shí)代工業(yè)建筑在相應(yīng)功能及跨度上需求時(shí)多采用鋼結(jié)構(gòu)。如：（1）材料堆場(chǎng)、大型倉庫以及飛機(jī)裝配車間等多采用鋼結(jié)構(gòu)體系，這些鋼結(jié)構(gòu)體系多為網(wǎng)架、拱架、門式剛架以及懸索等；（2）建筑物受到動(dòng)力荷載影響時(shí)，多采用鋼結(jié)構(gòu)體系；（3）碳素廠高樓部碳素振動(dòng)成型機(jī)對(duì)相應(yīng)結(jié)構(gòu)的耐疲勞程度和強(qiáng)度要求均較高時(shí)，多采用鋼結(jié)構(gòu)體系；（4）在高烈度區(qū)，鋼筋砼結(jié)構(gòu)早已超出了現(xiàn)行工業(yè)行業(yè)的規(guī)范以及規(guī)定，應(yīng)采用鋼結(jié)構(gòu)以滿足其新的需要；（5）原有廠房需改建或擴(kuò)建時(shí)，多采用鋼結(jié)構(gòu)。綜上即可知，鋼結(jié)構(gòu)在現(xiàn)今工業(yè)建筑中有著十分重要的作用，且應(yīng)用廣泛。

2、工業(yè)鋼結(jié)構(gòu)在建筑工程中的應(yīng)用方向

在工業(yè)建筑中，相關(guān)人員應(yīng)該根據(jù)規(guī)定的生產(chǎn)流程來為工藝服務(wù)。在這個(gè)過程中，工業(yè)鋼結(jié)構(gòu)的形式、材料與空間等多個(gè)方面都有特殊的標(biāo)準(zhǔn)。由于建筑體量比較大，要求相關(guān)人員應(yīng)該注重把握好尺度，熟練掌握新材料技術(shù)。因此，工業(yè)建筑與普通建筑相比，具有一定的特殊性。在工業(yè)建筑中，一些比較簡(jiǎn)單的建材會(huì)被新建材取代，落后的施工工藝會(huì)被淘汰。如今在工業(yè)鋼結(jié)構(gòu)方面，包括鋼纜、構(gòu)件和型材等方面的建材類型越來越豐富。另外，高性能施工涂料的應(yīng)用有效地解決了工業(yè)鋼結(jié)構(gòu)中存在的防火、防腐、防污染以及隔熱等多個(gè)方面的問題。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與科學(xué)技術(shù)的日益進(jìn)步，涌出了很多新的設(shè)備、工藝與材料，有利于迎合工業(yè)建筑設(shè)計(jì)的更高要求，落后的原有工業(yè)建筑體系應(yīng)該與時(shí)俱進(jìn)，實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的完善。

3、鋼結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化

（1）建筑鋼結(jié)構(gòu)的選型

早期進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)選型的構(gòu)思、比較與選擇的過程中通常會(huì)得到簡(jiǎn)單清晰的結(jié)構(gòu)方案，可以方便進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)的計(jì)算，這也是后期進(jìn)行結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析的重要依據(jù)。鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案要根據(jù)不同的結(jié)構(gòu)形式的特點(diǎn)進(jìn)行選型，要從鋼結(jié)構(gòu)的整體體系與分體系之間的力學(xué)關(guān)系進(jìn)行綜合考慮，例如：若有大型載荷或者載荷會(huì)多大范圍進(jìn)行移動(dòng)，這時(shí)要進(jìn)行網(wǎng)架鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；積雪較多的區(qū)域要考慮鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)利于積雪滑落等。

（2）建筑鋼結(jié)構(gòu)的布置

建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中鋼結(jié)構(gòu)的布置是其中的一個(gè)難題，要綜合考慮鋼結(jié)構(gòu)整體的剛度以及結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)部分的剛度均勻問題。如果在設(shè)計(jì)過程中沒有對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的布置進(jìn)行詳細(xì)有效的分析，建筑鋼結(jié)構(gòu)的抗力、受拉力壓力以及力的安全有效傳遞則不能得到保證，如此鋼結(jié)構(gòu)的安全性能及使用壽命將會(huì)受到影響。此外，結(jié)構(gòu)布置與實(shí)際使用狀況經(jīng)常會(huì)存在不相符的情況，此時(shí)設(shè)計(jì)者要針對(duì)有沖突位置進(jìn)行優(yōu)化，使之逐步趨向于合理化。

（3）結(jié)構(gòu)件焊接技術(shù)

鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)是影響構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)性能的重要因素，尤其是鋼柱與鋼梁之間的焊接，應(yīng)注意使用的引狐板長(zhǎng)度應(yīng)達(dá)到焊縫厚度的3倍以上，且在后期切除引狐板后保留5mm以上的長(zhǎng)度。此外在進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)分段焊接時(shí)，要嚴(yán)格保證從結(jié)構(gòu)件中間向兩側(cè)對(duì)稱焊接，并注意打底焊道以及蓋面焊道的焊接質(zhì)量。此外，建筑鋼結(jié)構(gòu)施工時(shí)還有鋼結(jié)構(gòu)防腐技術(shù)以及鋼結(jié)構(gòu)墻板安裝技術(shù)等，均對(duì)建筑鋼結(jié)構(gòu)的安全性能以及施工質(zhì)量產(chǎn)生重要影響。

（4）鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)防火方面的對(duì)策

鋼結(jié)構(gòu)建筑在防火性能上要弱于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)建筑，通常在鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)中采用的防火措施有以下兩種：第一種，采用保全板，將其合理設(shè)置在鋼結(jié)構(gòu)建筑中，以此起到防火作用；第二種，在鋼結(jié)構(gòu)的不同部位涂抹厚薄不均的防火涂料，并采用裝飾漆涂抹露明部位。當(dāng)然這只是常規(guī)的方法，為了更好地確保鋼結(jié)構(gòu)防火性能的提升，就必須加強(qiáng)防火墻、防火門的設(shè)置，并配備自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)和獨(dú)立的水幕以及防火帶等進(jìn)行防火分區(qū)的設(shè)置，并在此基礎(chǔ)上加強(qiáng)防火涂料的應(yīng)用，以達(dá)到對(duì)鋼材進(jìn)行防火保護(hù)的目的，且在火災(zāi)探測(cè)報(bào)警技術(shù)和煙氣控制技術(shù)的幫助下及時(shí)的發(fā)現(xiàn)和處理可能出現(xiàn)的火災(zāi)，確保其防火性能得到有效的提升。

結(jié)束語

通過對(duì)建筑鋼結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及施工原則、設(shè)計(jì)要點(diǎn)及施工技術(shù)的分析可知，目前我國建筑鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)及施工仍存在著不少尚未解決的問題。因此需要在鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過程中，必須將整體與細(xì)節(jié)進(jìn)行有機(jī)協(xié)調(diào)，設(shè)計(jì)人員要充分考慮到設(shè)計(jì)過程中各個(gè)方面的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，針對(duì)遇到的問題及時(shí)跟蹤并改進(jìn)，如此才能有效的提升建筑鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)及施工質(zhì)量。

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