浅谈工业厂房钢结构设计要点

浅谈工业厂房钢结构设计要点
2024年11月13日 14:35 广东建科建筑设计院

钢结构因为方便加工、性能优良,可以循环使用等优势,已经广泛运用于工业厂房建设工程中。在对厂房结构进行设计时,要求设计单位重点提高钢结构设计的受力性及安全性,一方面避免钢结构受到外部因素影响发生腐蚀、变形,另一方面延长厂房使用年限。下面浅谈一下工业厂房钢结构设计要点:

1、防火设计

钢结构与混凝土建筑结构相比,钢结构的性能优势较为明显,具体体现在结构的可塑性和稳定性上。但是钢结构防火性能远不如混凝土结构,据相关研究表明,温度达到100摄氏度时,抗拉性能有所下降,而温度升至250摄氏度钢材塑性和韧性出现下降,一旦温度达到500摄氏度钢材会彻底丧失性能而发生坍塌。

基于此,钢结构设计要以厂房安全为前提,使用防火涂料避免火灾范围扩大,结构钢柱在一级防火中若要达到三小时的耐火极限,则应该涂抹厚型防火材料,通常厚度为23毫米。

2、防腐设计

一旦钢结构遭到腐蚀,会影响到钢材构件原有截面面积。腐蚀问题如果发生在材料表面,很有可能直接影响到工业厂房使用安全性,一方面造成结构受力性能下降,另一方面缩减其使用周期。之所以会发生腐蚀现象,主要是因为所处环境潮湿。

基于此,立足于钢结构腐蚀产生原因优化防腐设计,确保厂房建筑使用周期。通常选择的方法如下:(1)隔离钢结构和氧元素;(2)涂刷防腐材料。与此同时,防腐设计还要对环境因素综合考量,这样才会保障设计的有效性与科学性。

3、抗震设计

工业厂房应结合所在区域位置的抗震要求,就其钢结构进行抗震设计。作为设计人员,在实际设计中应率先确定荷载传力路径,以确保结构整个受力路径是清晰的。基于结构形式设置横向和纵向结构,严格将厂房变形控制在要求范围之内,防止由于部分构件、结构破坏而引发结构抗震性能丧失。发生地震时建筑结构遭受损伤,多数情况下是由于其受力构件无法满足强度要求,受到地震力的影响使结构稳定性遭受破坏,故而出现倒塌。鉴于此,设计钢结构工业厂房,应保障结构受力的合理性与科学性,从而提高钢结构的抗震稳定性。

4、荷载设计

1)厂房自重

其属于厂房基本荷载,即建筑物自身重量。有关自重设计,应科学参考相关的准则及规范,全面分析和精准计算工业厂房自重,进而保障钢结构设计的稳定性与合理性。

2)风荷载

影响风荷载的因素较多,比如厂房的面积、高度、体形系数与所在地理位置等。关于分析与计算风荷载,应该综合考量不同的风速与风向,还要获悉荷载合力。

3)雪荷载和地震荷载

在工业厂房钢结构设计中,不能忽视对这两种荷载的考虑。其中雪荷载,指的是由雪的重量向厂房施加的荷载,其直接影响到厂房承载能力。至于地震荷载,指的是由于地震施加的动态荷载,因此要重点关注结构自身的抗震性能,以提升工业厂房整体的安全性能。

4)设备荷载

工业厂房中的设备类型及数量均会对荷载的大小、方向造成影响,因此直接影响钢结构的设计与施工。由此,既要详细分析设备荷载类型还要进行准确计算。工业厂房的建设时,既要保证设计采用科学方案同时又要落实施工监管,一方面保障工业厂房的稳定性,另一方面为生产运营予以必要支撑。

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