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【摘要】:钢结构在建筑设计领域的应用越来越广泛，本文对钢结构厂房设计中存在的问题进行了分析探讨，从结构设计、保温隔热设计、屋面设计等几方面提出一些在设计中应注意的问题和建议，指出厂房结构方案的选择主要从工艺流程、建筑节能设计、技术经济分析等方面综合考虑确定，对于进一步提高钢结构厂房的设计应用技术水平具有一定指导意义。
【关键词】：钢结构；厂房设计；注意问题
中图分类号：S611 文献标识码：A文章编号：
引言
近几十年来，由于我国经济的飞速发展，钢结构在建筑领域起到了至关重要的作用，无论在工业建筑还是在民用建筑中，钢结构以其突出的特点占领的市场越来越广。其特点有：整体刚度和抗震性能好、施工周期短、自重轻、承载力高、造价低、现场工作量小、工厂化程度高。因此，在大跨度及超高层建筑中逐渐代替了钢筋混凝土结构，但是钢结构也存在着易腐蚀、防火性能差等缺点，只有在设计中根据其特点扬长避短才能更好地发挥钢结构的作用。
一、结构设计中应注意的问题
1、厂房结构选型中应注意的问题
厂房结构方案的选择与确定，一般是从满足工艺流程、结构设计分析、节能设计分析、技术经济分析等几个方面综合起来考虑确定的。
可供选择的结构方案：
、格构式钢框架。它使用桁架和钢缀条柱构成平面框架，以双层保温压型钢板作为墙体和屋盖的围护。
、柱—网架结构。它采用钢筋混凝土柱或轻钢作为承重结构，屋盖承重采用钢网架，屋盖采用双层保温压型钢板，墙体选用保温压型钢板或砌体结构。
现行方案一般具有结构轻盈、经济性好的优点。制造与安装的周期短，造价比较低，外形和内部都十分美观，符合建设单位的要求，所以得以实施。但是已建结构也有它固有的缺点，主要表现在结构刚度比较差。厂房的生产是在一个高速发展领域中，产品本身具有高替换性，因此这些问题将不会对生产的正常进行造成很大的影响。
2、门式刚架的受力分析过程要点
假若计算时屋面活载是均匀分布的，如果荷载取值过大，安全度随之较大，导致用钢量也增大，规程Ⅰ规定:当采用压型钢板的轻型屋面时，屋面竖向活荷载的标准取值应为0.5kN/m2，包括檩条、屋面板的计算，当钢屋架构件荷载的水平投影面积大于60m2时，屋面竖向均布活载标准取值不应小于0.3kN/m2。
荷载效应组合必须遵守的原则:
（1）、积灰荷载、屋面均布活荷载或雪荷载中的较大值，要同时进行考虑；
（2）、屋面均布活荷载与雪荷载不用同时进行考虑，只需要取两者中的较大值；
（3）、检修或施工的集中荷载，不用与檩条自重、屋面材料以外的其他荷载同时考虑；
（4）、多台吊车的组合安装必须符合现行国家标准12J的规定；
（5）、风荷载与地震荷载不同时考虑。
3、结构体系的布置与门式刚架柱网尺寸的选择
结构体系的选择。墙梁和檩条既是承受水平和竖向荷载的构件，也是刚架之间相互连系的构件。厂房的纵向水平力由支撑体系承受，在第二柱间或每个温度区段端部柱间都应设置屋盖横向支撑，其余位置每隔40m左右设置一道横向支撑，以使整个房屋形成空间稳定结构。横向温度区段不大于150m。
门式刚架柱网的布置必须满足厂房工艺的使用要求，门式刚架的间距一般是6m~9m，合理间距建议采用8m~9m。工程中构件使用的多少，将与安装、加工的工程量、造价及施工进度有直接的关系，一个工程采用9m柱距比采用6m柱距时的檩条、刚架、吊车梁等构件需求数量减少约30%，虽然其截面有所增大，但其对降低工程造价、缩短施工周期的有利影响十分明显。门式刚架的比较经济的跨度建议在21m~24m之间采用，其合理的最大跨度不宜大于36m。
4、墙梁、檩条及拉条应注意的问题
门式刚架轻型钢结构厂房中的墙梁和檩条通常采用实腹式带Z形和卷边C形冷弯薄壁型钢，其优点是惯性矩及截面回转半径相对较大，整体的刚度比较好，并且能够充分发挥出材料的性能，但是它截面抗扭刚度相对较小，对偏心荷载非常敏感，因此在计算时要考虑约束翘曲应力及可能发生的扭转变形。在墙梁、檩条、拉条一类的围护构件设计时应注意以下几点:
（1）、风荷载的标准值必须按规程的规定计算；尽量少采用双层拉条，以避免对施工中造成的不便。
（2）、通过稳定计算解决檩条在风吸力组合作用下下翼缘受压问题；
（3）、檩条在风吸力作用下的稳定性可采用《冷弯薄壁型钢结构设计规范》以及《钢结构设计规范》中的公式进行验算。
二、钢材的保温隔热与防火
钢材的导热性能一般都很高，导热系数为50w(m.℃)。在受热温度达到100℃以上时，抗拉强度就大大会降低，塑性随之增大；当温度上升到250℃时，钢材抗拉强度会稍有提高，但是塑性却会降低，出现蓝脆现象；当温度达到500℃时，钢材强度会降到很低，导致钢结构塌落。由此可见，当环境温度达到150℃以上时，就必须对钢结构做隔热防火设计。其具体做法为：在钢结构外侧包混凝土、耐火砖、硬质防火板材等，或者在钢结构上刷厚涂型防火涂料，其厚度按《钢结构防火涂料技术规程》进行计算。
三、屋顶设计的问题
屋盖支撑系统的布置应当根据厂房高度、跨度、屋盖结构形式、柱网布置、吊车吨位、所在地区的抗震设防烈度等条件来决定。通常情况下，在有檩或无檩体系的屋盖结构设计中，均应设置垂直支撑；在无檩体系中，大型屋面板一般都有三点和屋架焊接，能起到对上弦的支撑作用，但考虑到安装的需要和施工条件的限制。在有檁或无檩体系屋盖设计中，均应在天窗架上弦及屋架上弦设置上弦横向支撑。对于厂房内设有特重级桥式吊车、屋架间距不小于12m的厂房、厂房内有较大振动设备的都必须设置纵向水平支撑。
屋面的防水及排水设计在屋面设计中十分重要，在《屋面工程技术规范》中规定，屋面坡度最小为5％，尤其在积雪较多的地区，坡度更应当适当加大。单坡屋面的长度设计决于降雨所形成的最大水头高度及所在地区的温差。根据工程设计经验分析，单坡屋面长度不宜超过70m。目前，钢结构屋面的主要做法有两种：
（1）、复合柔性屋面：主要由屋面彩钢板内板、保温层、隔气层、卷材防水层组成。
（2）、刚性屋面：双层彩色压型钢板内夹保温棉；
四、防锈处理措施
钢结构表面如果直接暴露在大气中就会发生锈蚀现象，当钢结构厂房钢结构处在潮湿环境中或者空气中有侵蚀性介质时，钢结构厂房的锈蚀现象就会越来越严重。一旦钢结构发生锈蚀，就会导致构件截面减小，同时会使钢构件表层局部产生锈坑，使结构过早发生破坏。因此，防锈蚀措施对钢结构厂房构件来说至关重要，应根据厂房环境条件和侵蚀介质情况在总图布置、材料选择、工艺布置等方面采取相应对策，并提出有效的措施确保厂房结构的安全。一般钢结构的防腐通常采用防锈面漆和底漆，厚度及涂装层数一般根据其使用涂层性质和环境来决定。室内钢结构在自然大气介质作用下，一般要求的涂层厚度为100μm，即底漆、面漆分别两道。在工业气体介质作用下或者露天的钢结构，漆膜总厚度必须在150μm～200μm之间。尤其在酸性环境中的钢结构，特别要求使用氯磺化防酸漆。钢柱柱脚在地面以下部分要求用C20以上的混凝土进行包裹处理，其保护层厚度至少50mm。
五、立面设计应注意的问题
轻钢结构的建筑的主要特征：规模、色彩、线条、变化。钢结构厂房的立面设计主要是由工艺布置决定的，在设计中既要满足工艺的要求，同时也要使节点尽量简单统一以保持立面简洁。彩色压型钢板体现出轻钢厂房建筑的体形轻盈、色彩丰富的特点。轻钢厂房设计中经常采用冷色调及跳跃性色彩，为了重点突出外天沟、主要出入口、收边泛水等地方，既能丰富立面效果，也体现出现代化厂房的恢宏气势。
结束语
总之，钢结构在现代化工程建设中的应用越来越广泛，从厂房、住宅到商场，对于钢结构建筑的设计应用已经成为当前建筑领域的研究热点。钢结构具有用钢量少，安装设计时间短，工业化生产程度高等突出优点。钢结构厂房在满足工艺布置的前提下，选择合适的结构体系不仅能使结构受力合理、安全可靠，而且能有效降低结构造价。
参考文献：
GB50009-2001建筑结构荷载规范(2006年版)【S】．
GB50017—2003钢结构设计规范【S】．
刘霄，杨红旗，杨国海.轻型钢结构厂房的设计与研究[J].山西建筑，2006-07-10
《钢结构设计手船》编辑委员会．钢结构设计手册(第三版)【K】目．北京：中国建筑工业出版社，2004．
崔佳，等．钢结构设计规范理解与应用．北京：中国建筑工业出版社，2004．
【关键词】：钢结构；厂房设计；注意问题
中图分类号：S611 文献标识码：A文章编号：
引言
近几十年来，由于我国经济的飞速发展，钢结构在建筑领域起到了至关重要的作用，无论在工业建筑还是在民用建筑中，钢结构以其突出的特点占领的市场越来越广。其特点有：整体刚度和抗震性能好、施工周期短、自重轻、承载力高、造价低、现场工作量小、工厂化程度高。因此，在大跨度及超高层建筑中逐渐代替了钢筋混凝土结构，但是钢结构也存在着易腐蚀、防火性能差等缺点，只有在设计中根据其特点扬长避短才能更好地发挥钢结构的作用。
一、结构设计中应注意的问题
1、厂房结构选型中应注意的问题
厂房结构方案的选择与确定，一般是从满足工艺流程、结构设计分析、节能设计分析、技术经济分析等几个方面综合起来考虑确定的。
可供选择的结构方案：
、格构式钢框架。它使用桁架和钢缀条柱构成平面框架，以双层保温压型钢板作为墙体和屋盖的围护。
、柱—网架结构。它采用钢筋混凝土柱或轻钢作为承重结构，屋盖承重采用钢网架，屋盖采用双层保温压型钢板，墙体选用保温压型钢板或砌体结构。
现行方案一般具有结构轻盈、经济性好的优点。制造与安装的周期短，造价比较低，外形和内部都十分美观，符合建设单位的要求，所以得以实施。但是已建结构也有它固有的缺点，主要表现在结构刚度比较差。厂房的生产是在一个高速发展领域中，产品本身具有高替换性，因此这些问题将不会对生产的正常进行造成很大的影响。
2、门式刚架的受力分析过程要点
假若计算时屋面活载是均匀分布的，如果荷载取值过大，安全度随之较大，导致用钢量也增大，规程Ⅰ规定:当采用压型钢板的轻型屋面时，屋面竖向活荷载的标准取值应为0.5kN/m2，包括檩条、屋面板的计算，当钢屋架构件荷载的水平投影面积大于60m2时，屋面竖向均布活载标准取值不应小于0.3kN/m2。
荷载效应组合必须遵守的原则:
（1）、积灰荷载、屋面均布活荷载或雪荷载中的较大值，要同时进行考虑；
（2）、屋面均布活荷载与雪荷载不用同时进行考虑，只需要取两者中的较大值；
（3）、检修或施工的集中荷载，不用与檩条自重、屋面材料以外的其他荷载同时考虑；
（4）、多台吊车的组合安装必须符合现行国家标准12J的规定；
（5）、风荷载与地震荷载不同时考虑。
3、结构体系的布置与门式刚架柱网尺寸的选择
结构体系的选择。墙梁和檩条既是承受水平和竖向荷载的构件，也是刚架之间相互连系的构件。厂房的纵向水平力由支撑体系承受，在第二柱间或每个温度区段端部柱间都应设置屋盖横向支撑，其余位置每隔40m左右设置一道横向支撑，以使整个房屋形成空间稳定结构。横向温度区段不大于150m。
门式刚架柱网的布置必须满足厂房工艺的使用要求，门式刚架的间距一般是6m~9m，合理间距建议采用8m~9m。工程中构件使用的多少，将与安装、加工的工程量、造价及施工进度有直接的关系，一个工程采用9m柱距比采用6m柱距时的檩条、刚架、吊车梁等构件需求数量减少约30%，虽然其截面有所增大，但其对降低工程造价、缩短施工周期的有利影响十分明显。门式刚架的比较经济的跨度建议在21m~24m之间采用，其合理的最大跨度不宜大于36m。
4、墙梁、檩条及拉条应注意的问题
门式刚架轻型钢结构厂房中的墙梁和檩条通常采用实腹式带Z形和卷边C形冷弯薄壁型钢，其优点是惯性矩及截面回转半径相对较大，整体的刚度比较好，并且能够充分发挥出材料的性能，但是它截面抗扭刚度相对较小，对偏心荷载非常敏感，因此在计算时要考虑约束翘曲应力及可能发生的扭转变形。在墙梁、檩条、拉条一类的围护构件设计时应注意以下几点:
（1）、风荷载的标准值必须按规程的规定计算；尽量少采用双层拉条，以避免对施工中造成的不便。
（2）、通过稳定计算解决檩条在风吸力组合作用下下翼缘受压问题；
（3）、檩条在风吸力作用下的稳定性可采用《冷弯薄壁型钢结构设计规范》以及《钢结构设计规范》中的公式进行验算。
二、钢材的保温隔热与防火
钢材的导热性能一般都很高，导热系数为50w(m.℃)。在受热温度达到100℃以上时，抗拉强度就大大会降低，塑性随之增大；当温度上升到250℃时，钢材抗拉强度会稍有提高，但是塑性却会降低，出现蓝脆现象；当温度达到500℃时，钢材强度会降到很低，导致钢结构塌落。由此可见，当环境温度达到150℃以上时，就必须对钢结构做隔热防火设计。其具体做法为：在钢结构外侧包混凝土、耐火砖、硬质防火板材等，或者在钢结构上刷厚涂型防火涂料，其厚度按《钢结构防火涂料技术规程》进行计算。
三、屋顶设计的问题
屋盖支撑系统的布置应当根据厂房高度、跨度、屋盖结构形式、柱网布置、吊车吨位、所在地区的抗震设防烈度等条件来决定。通常情况下，在有檩或无檩体系的屋盖结构设计中，均应设置垂直支撑；在无檩体系中，大型屋面板一般都有三点和屋架焊接，能起到对上弦的支撑作用，但考虑到安装的需要和施工条件的限制。在有檁或无檩体系屋盖设计中，均应在天窗架上弦及屋架上弦设置上弦横向支撑。对于厂房内设有特重级桥式吊车、屋架间距不小于12m的厂房、厂房内有较大振动设备的都必须设置纵向水平支撑。
屋面的防水及排水设计在屋面设计中十分重要，在《屋面工程技术规范》中规定，屋面坡度最小为5％，尤其在积雪较多的地区，坡度更应当适当加大。单坡屋面的长度设计决于降雨所形成的最大水头高度及所在地区的温差。根据工程设计经验分析，单坡屋面长度不宜超过70m。目前，钢结构屋面的主要做法有两种：
（1）、复合柔性屋面：主要由屋面彩钢板内板、保温层、隔气层、卷材防水层组成。
（2）、刚性屋面：双层彩色压型钢板内夹保温棉；
四、防锈处理措施
钢结构表面如果直接暴露在大气中就会发生锈蚀现象，当钢结构厂房钢结构处在潮湿环境中或者空气中有侵蚀性介质时，钢结构厂房的锈蚀现象就会越来越严重。一旦钢结构发生锈蚀，就会导致构件截面减小，同时会使钢构件表层局部产生锈坑，使结构过早发生破坏。因此，防锈蚀措施对钢结构厂房构件来说至关重要，应根据厂房环境条件和侵蚀介质情况在总图布置、材料选择、工艺布置等方面采取相应对策，并提出有效的措施确保厂房结构的安全。一般钢结构的防腐通常采用防锈面漆和底漆，厚度及涂装层数一般根据其使用涂层性质和环境来决定。室内钢结构在自然大气介质作用下，一般要求的涂层厚度为100μm，即底漆、面漆分别两道。在工业气体介质作用下或者露天的钢结构，漆膜总厚度必须在150μm～200μm之间。尤其在酸性环境中的钢结构，特别要求使用氯磺化防酸漆。钢柱柱脚在地面以下部分要求用C20以上的混凝土进行包裹处理，其保护层厚度至少50mm。
五、立面设计应注意的问题
轻钢结构的建筑的主要特征：规模、色彩、线条、变化。钢结构厂房的立面设计主要是由工艺布置决定的，在设计中既要满足工艺的要求，同时也要使节点尽量简单统一以保持立面简洁。彩色压型钢板体现出轻钢厂房建筑的体形轻盈、色彩丰富的特点。轻钢厂房设计中经常采用冷色调及跳跃性色彩，为了重点突出外天沟、主要出入口、收边泛水等地方，既能丰富立面效果，也体现出现代化厂房的恢宏气势。
结束语
总之，钢结构在现代化工程建设中的应用越来越广泛，从厂房、住宅到商场，对于钢结构建筑的设计应用已经成为当前建筑领域的研究热点。钢结构具有用钢量少，安装设计时间短，工业化生产程度高等突出优点。钢结构厂房在满足工艺布置的前提下，选择合适的结构体系不仅能使结构受力合理、安全可靠，而且能有效降低结构造价。
参考文献：
GB50009-2001建筑结构荷载规范(2006年版)【S】．
GB50017—2003钢结构设计规范【S】．
刘霄，杨红旗，杨国海.轻型钢结构厂房的设计与研究[J].山西建筑，2006-07-10
《钢结构设计手船》编辑委员会．钢结构设计手册(第三版)【K】目．北京：中国建筑工业出版社，2004．
崔佳，等．钢结构设计规范理解与应用．北京：中国建筑工业出版社，2004．