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在建筑的行業中,鋼結構的運用頻率相對較大,鋼結構廠房工程構建過程中也離不開鋼結構的輔助。正因如此,有關人員務必對鋼結構廠房工程施工技術應用要點進行深度研究,以及對施工的質量管理需要嚴格對待。
1鋼結構廠房工程施工管理的重要規則
1.1質量上的原則
從表層上解析“建筑工程,質量第一”的含義,實質上就是鋼結構廠房工程建設過程中始終把質量放置在首要位置.同時也應該深度認識到工程成本、質量與施工進度三者之間存在的關系。絕不能在鋼結構廠房工程建設期間為了盡早交工而不斷加快施工速度而沒有對工程質量嚴格把關,以及為了壓縮工程建設期間資金投入量而選購劣質建材等現象。
1.2預防的原則
鋼結構廠房工程的實施涉及的施工范圍比較廣泛、實施工程的工程量大,而且它的施工質量的管理是一個動態可變化和我們人為可以預估的,可以人為控制的管理的重要過程。所以,施工的單位在實施鋼結構廠房工程施工的管理中,需要嚴格的按照我們國家相關的規章制度進行嚴肅的加強管理,對鋼結構廠房工程實施的過程中會出現的一些問題實施預防。并且采取有效的針對性的實施措施進行施工處理,使之能夠有效的避免鋼結構廠房工程在施工的過程中出現質量上的隱患,能夠保證鋼結構廠房工程施工的全過程能夠高速快捷的、有效的進行。
2鋼結構廠房的工程施工技術管理重點
2.1焊接技術的管理
在鋼結構廠房施工的管理過程中,其中重中之重就是焊接技術。并且,鋼結構廠房工程對鋼結構焊接施工的質量要求是非常高的。在焊接施工前,前期的準備的工作必須做好。并且要非常嚴格的按照焊接工程技術實施焊接。在此同時要對每一個焊接的過程進行有效的監控,在焊接的工程實施之后還要對每一個工程施工質量進行認真把關,其宗旨在于使被焊接工程與鋼結構廠房運行需求相匹配。總結長期的實踐經驗,發現多數鋼結構廠房工程鋼結構在建設期間,會采用自動埋弧焊接或半自動的氣體保護焊機焊接方式,但是部分施工單位在設備設施不齊全的情況下依然沿用著人工焊接這一傳統方法的方法,在焊接存在的質量問題還是突出在手工焊縫中。在此具體的包含了焊縫的尺寸不達標、錯邊、夾渣等等。為了有效的避免上面出現的問題,我們應該做好以下幾方面人工作:①對工程焊接所需材料質量進行嚴格把關在材料入廠之前對其質量證明書進行二次檢查;②編制并執行持證上崗機制,也就是說技術人員只有在獲得上崗證書的情況下采能夠參與進工程焊接施工進程中,這就要求技術人員不斷提升業務水平與職業素質;③加大對焊接施工進程監管力度,從而確保技術人員能夠嚴格按照規程進行操作,確保工程焊接質量的同時,維護了施工人員人生安全性;④在焊接工程的施工完成之后,認真對工程焊接質量進行檢查與校對,重點是參照工程標準對焊縫規格大小、表層形態等內容進行檢查。
2.2臨時支架安裝上的管理
當下,鋼結構廠房工程建設期間通常會應用臨時支架結構,支架結構安設方法大體上有兩種,即標準與非標準。在對臨時支架結構安設過程中一定要貫徹落實有關規則,既能夠使支架滿足工程建設標準,有能夠使其高度能夠快捷整改。此外,在對臨時支架結構安設期間,一定要參照鋼結構廠房工程施工現場實況,選擇最適方位,在安設工序結束以后還要采取一定的有效的加固措施進行安裝處理,以方便增強其工程的安穩性與實用性,并與施工規范相吻合。
2.3屋面彩鋼板安裝的管理
鋼結構廠房結構的屋面施工期間選用彩色鋼板是極為常見的現象,在銜接屋面彩色鋼板和鋼柱頂的環節中灌注一定量劑是不可缺少的工序。并且,在屋面鋼板安設程序結束以后,應對鋼板和鋼柱頂實施加固措施,對螺栓穩固性進行整體性檢測,若發現異常現象就應馬上進行有效的措施進行處理,當以上的工程都完成施工之后才可以進行焊接的施工進程。在彩鋼板的運送和吊裝的過程中工作人員必須小心謹慎、不能出現差錯。那么在保證有效的施工安裝的安全的情況下,還應該加強鋼度上良好的夾具。為了有效的防止屋面的彩色鋼板被銹蝕,那么就應該在彩鋼板的儲存過程中保證存放倉庫的干燥和整潔性。而且要在安裝和運輸的過程中一定要避免彩鋼板的碰撞問題。以防對彩色鋼板的質量造成不好的影響。那么在進行屋面的彩色鋼板分割時,要把彩鋼板的表面及時的清理干干凈凈。必須按照要求中的方向和排列次序進行有效的安裝施工。在此為了防止屋面彩鋼板在工程實施之后出現漏雨漏水等問題,就應該增強墻體和屋面彩色鋼板銜接位置的緊密性。在一般情況下,為了按照要求完成施工工程并且保證質量,應該注意下列幾方面:包角板、水切以及彩色鋼板等應該固定的非常牢固沒有松動;墻體的彩板波紋線的垂直度等等。
3鋼結構廠房工程施工質量的管理
3.1創建健全的施工質量的管理制度
為了使鋼結構廠房的整體施工質量滿足相關規范,所以就要依據鋼結構廠房的實際的狀況創造建設科學、健全的工程施工的質量管理制度,有效的制定比較合理,可以行的通的施工質量管理的目標與方案,增強對工程上所有參加施工人員的施工技術的培訓和質量上思想意識的教育,在此同時要完善施工質量的考核與獎罰的制度。針對那些違背了施工規章制度的施工人員,要采用法律的手段和其經濟的手段進行適度處置。從而降低工程施工期間技術人員盲目施工現象出現的概率,也使鋼結構廠房施工作業在質量有所保障的情況下平穩運行。
3.2工程施工中的質量管理
鋼結構廠房中工程施工質量管理工作涵蓋的內容是多樣的,例如對施工規程的相關工程作業程序、中間材質與成品間各項工作運行質量進行嚴格管理。具體是參照工程施工規劃,結合技術要求與標準,對每一子工程運行質量進行管理,確保每一子工程施工質量滿足工程建設需求。與此同時,也要保證相鄰工序施工交接質量,只有在前一道施工作業滿足工程標準的情況下方可進行下一道施工程序。上述質量管理措施的實施,是使每一道施工工序質量符合鋼結構質量要求的有效辦法,隱蔽施工工程最容易表現的鋼結構的施工的質量問題。也是經常被忽略的。因此,在這一道工序結束后,必須組織有效的檢驗和收查。同時做好記錄。在這一道工序的施工初期應確保施工檢查工作開展的全面性,并辦理簽證進行備案。對參與鋼結構廠房結構施工的技術人員進行培訓,使他們對工程焊接、螺栓安裝等技術標準與質量要求有整體行認識,并樹立質量管理工作意識,從而使工程施工質量得到基礎性保障。這樣所有分部工程的質量才能保證,在此整個質量才能得到有效的保證。
3.3鋼結構工程施工后的質量的管理
鋼結構廠房施工末期緩解,工程施工單位工作的重點在于售后服務與質量管理方面上,對施工工程運營期間的質量進行密切監管。對于已經竣工的工程內部質量進行全面檢驗。派遣專業人員對對鋼結構工程沒有完工的作業項目狀態進行檢查,并明確為完成子工程數量,為后續施工計劃的編制提供指導,與此同時也確保相關缺陷發現與處理的時效性,進一步優化鋼結構廠房工程施工質量。
4結束語
綜合全文論述的內容,對鋼結構廠房施工質量管理的必要性與措施有更為全面的認識。工程質量管理人員在后續實踐中也應該不斷總結管理經驗,應用高端管理手段,從工程準備階段、材料進廠、工程施工進程以及竣工時段的質量進行嚴格管理。也要明確質量控制的關鍵點,從設計,工程的施工,以及工程的技術方面還有經驗進行有效的管理,保證鋼結構工程施工的科學合理規范性。
參考文獻
[1]盧維勤.鋼結構廠房安裝施工方案優化技術分析[J].建筑安全,2015(04).
關鍵詞:建筑;鋼結構;廠房;消防設計
中圖分類號: TU392.5;TU27 文獻標識碼: A 文章編號: 1673-1069(2017)01-53-2
0 引言
近年來,我國工業發展十分迅速,工業生產規模不斷擴大,工業建筑逐漸增多,鋼結構廠房的設計為工業建筑開辟了新的發展方向。鋼結構廠房的優點在于施工操作簡單、施工周期短,能夠有效控制建筑成本,同時可以實現結構的大跨度設計,使得廠房造型更加美觀。但是,鋼結構材料的耐火性較差,并且在防火分區上具有一定難度,對廠房的火災問題難以進行及時有效的應對,因此,加強鋼結構建筑的防火設計成為工業廠房建筑的重點和難點問題,相關設計人員要充分結合鋼結構廠房的特點,積極探索有效措施,提升鋼結構廠房的消防能力,保障內部生產安全。
1 鋼結構廠房簡介
鋼結構廠房是一種指以鋼材為主要承重骨架的建筑。鋼結構廠房采用單跨、多跨形式,有單層、多層、高層等結構。大多數鋼結構廠房的屋面采用彩鋼板,常見的彩鋼板有單層彩鋼板和夾芯彩鋼板,夾芯彩鋼板是在兩層彩鋼板之間以巖棉、聚苯乙烯等為芯材的彩鋼板。鋼結構廠房具有明顯的優勢:一是鋼材料強度大,適合承重和跨度較大的構造;二是,鋼結構施工較為簡單,節省施工成本,縮短施工周期;三是鋼結構體系符合綠色環保理念,具有較強的循環利用價值。
鋼結構廠房雖然優點很多,符合現代化工廠的發展需求,但是其最大的缺點是耐火性差,火災撲救比較困難,所以鋼結構廠房火災容易造成大面積蔓延。火災中鋼結構建筑構件會出現變色、彎曲變形、局部倒塌、大面積倒塌等現象,并且都遵循物理學的力學原理,即倒向失去支撐的方向,對工業生產造成嚴重的經濟損失,同時威脅員工的生命財產安全[1]。因此,鋼結構廠房要加強消防設計,提升整個建筑的防火能力,保障工房內的各項生產活動順利進行。
2 鋼結構廠房的分區防火設計
鋼結構廠房在消防設計中設計防火分區,能夠在火災發生時,將火災控制在一定范圍內,組織火災蔓延,減少經濟損失,還能夠保護人員安全,具有十分重要的意義。
2.1 防火墻構成的防火分區設計
防火墻的設置能夠通過隔離控制阻止火勢蔓延,在一般的民用建筑中獲得了廣泛應用,將其應用于鋼結構廠房消防設計中,雖然有一定作用,但是弊端更為明顯。鋼結構廠房內部主要是生產機械設備、生產原料以及工業成品,這些物資的擺放嚴格按照相關的生產流程,方便流水線作業,因此各個工作區域之間具有密切的聯系,防火墻的設置在一定程度上會造成生產線的中斷,不利于工業產品的生產管理,因此,需要相關設計人員進行全面、綜合的分析[2]。
2.2 防火卷簾的防火分區設計
通常而言,大部分民用建筑采用防火卷簾或防火門來實現防火分區的設計,但是在鋼結構廠房消防設計中存在一定的不足。鋼結構廠房具有跨度大的特點,采用防火卷簾設計,會增加安裝成本,造成資源浪費,同時由于廠房空間較大,防火卷簾難以得到全面、有效的控制,容易產生卡槽等問題。例如,鋼結構廠房中如果設置一個20米寬的防火卷簾,如果出現停電或操作失誤問題,由于結構較大,人工難以實現控制,使得火災得不到有效控制,對員工安全和企業財產造成威脅[2]。
2.3 自動噴水滅火的防火分區設計
自動噴水滅火設計主要是通過大量的水資源來澆滅火災,需要建立專用消防水池。鋼結構廠房一般空間設計較大,自動噴水滅火面臨一定困難。在鋼結構廠房整個車間的各個部位,都需要安裝自動噴水滅火裝置,擴大防火分區的面積,但是在實際的應用中還具有以下兩點問題:一是自動噴滅火系統的相關設計規范規定高度超過8米的建筑不鼓勵安裝閉式噴頭,但我國大部分鋼結構廠房高度在8米以上;二是對于一些防火等級較高的建筑難以滿足防火分區面積要求,例如丙類三級單層鋼結構廠房面積為9000平方米時,自動噴水滅火裝置防火分區最高面積為6000平方米,難以滿足防火要求[3]。
2.4 獨立水幕的防火區設計
在鋼結構廠房消防設計中,獨立水幕具有良好的應用空間。獨立水幕消防設計的優點在于:與防火墻相比,不用隔離生產流水線,就能夠實現防火墻的效果,同時擺脫了廠房跨度的約束,具有良好的隱蔽性,不影響正常的生產活動,并且在火災發生時能夠快速反應,實現鋼結構廠房的防火分區工作。根據現場實際的應用情況分析,獨立水幕還是存在一定缺陷:首先,獨立水幕在防火過程中需要大量的水源儲備,水池造價成本較高;其次,廠房局部發生火災后,獨立水幕進行作業,很可能使得周圍的設備受到水流沖擊,造成設備損壞,因此,在實際的消防設計中,還需要結合具體情況進行分析。
3 加強鋼結構廠房消防設計的措施
3.1 對鋼結構噴涂防火材料
在鋼結構廠房消防設計中,對鋼結構噴涂防火材料,能夠起到良好的消防作用。我國目前鋼結構防護涂料包括薄蛐汀⒑褳啃土街鄭在火災發生時,防火涂料吸熱膨脹發泡,進而發揮隔熱效果,表面鋼結構受熱變形,從而達到良好的防火保護作用,同時還能夠起到一定的裝飾作用[3]。鋼結構還可以進行外包防火層處理,可以通過現澆成型和表面噴涂兩種方法進行外包操作,其中現澆成型主要采用混凝土材料,可以用鋼絲網或者鋼筋來加強,提高外包層的強度,有效避免混凝土收縮造成的裂縫;表面噴涂法主要是對鋼結構進行噴涂石灰水或者石膏砂,在噴涂過程中加入珍珠巖或者石棉,增加強度。
3.2 健全消防安全運行機制
鋼結構廠項消防功能的關鍵還在后期的管理,相關企業要加強安全責任制度建設,讓各個層級的部門簽訂安全責任書,明確各個部門的消防責任,并采取有效的獎懲機制,調動員工消防安全工作的積極性和創造性;構建自上而下的安全防火委員會,完善相關的領導部門和輔助部門,不斷優化消防工作領導辦法,貫徹落實“隱患險于明火,防范勝過救災”管理理念,發揮領導部門的帶頭作用,協調好各個部門的消防安全檢查工作;針對鋼結構廠房內的重點部位,要安排經驗豐富、素質過硬、操作熟練的消防人員,加強消防巡檢工作,從而構建完備的消防管理組織體系,為企業的安全生產提供可靠保障。
3.3 加強消防安全宣傳
預防性消防安全檢查工作僅僅依靠消防人員的力量是不夠的,還必須加強消防安全宣傳,提高鋼結構廠房內所有工作人員的消防安全意識。企業要以激發員工學習熱情和工作積極性為根本宗旨,采用豐富靈活、實效性強的宣傳形式,提高宣傳效果,例如,定期在公告牌上張貼消防安全標語和注意事項,在企業的官網上不定期更新消防安全管理知識,還可以通過建立企業QQ群、微信群進行宣傳教育,讓消防人員交流工作經驗,為其他部門人員提供指導。企業可以通過案例豐富消防安全宣傳內容,通過組織全員經驗交流會議,總結和分享本單位或其他單位的防火救災事件,從中分析經驗和教訓,讓員工切實體會到消防安全檢查工作的重要性。
3.4 加大監督檢查力度
鋼結構廠房還需要提高預防性消防安全檢查水平,及時消除安全隱患,避免火災事故的發生。首先,堅持“四個結合”,即重點抽查與平時檢查相結合、指導性檢查與監督性檢查相結合、常規性檢查與季節性檢查相結合、綜合治理與專項治理相結合,針對重點消防部位和關鍵時期提高預防性安全檢查力度,提高鋼結構廠房的防范和控制火災的綜合能力;其次,堅持“三個參與”,企業要積極主動的參與消防產品的資質審核和質量檢測、廠房改造和擴建工程項目審核、重大項目消防安全設計預審等工作中,并加強咨詢,提供指導,有效避免和控制先天性火災隱患。
4 結束語
總而言之,鋼結構廠房的消防設計指一項系統而復雜的工作,需要相關單位結合生產企業的實際情況以及廠房的規劃需求,進行科學、合理的設計,生產企業也要積極配合做好消防安全管理工作,從而保障鋼結構廠房的消防性能。
參 考 文 獻
[1] 孫紅梅.輕鋼結構廠房消防設計探討[J].現代經濟信息,2015(24):290+292.
關鍵詞:廠房工程;鋼結構;大跨度;施工要點;研究分析
鋼結構廠房是在工業發展推動下,為了滿足現代生產以及生活的需求,提高廠房結構的抗震性以及防噪音性能、環保性 隔熱保暖性能等各種性能特征,在工業廠房建筑中推廣應用并迅速發展的一種結構形式,鋼結構廠房在施工建設中不僅速度比較快、建筑形式靈活,具有較高的抗震與環保性能,并且在實際工業廠房施工建設中非常受歡迎。尤其是近年來,隨著我國建筑行業的不斷發展進步,鋼結構形式在建筑施工與工業廠房中的應用也越來越廣泛,對于我國社會經濟的發展增長以及人們生活水平的提高改善等,都有著積極的作用和意義。
1 工業廠房的施工建設特征分析
對于工業廠房的施工建設特征總結與分析,需要從建筑形式以及結構、設計等方面進行分別概括,在此基礎上再對于工業廠房的綜合特征進行總結分析。
首先,從建筑形式上來講,工業廠房的施工建設要求有較大的空間構成,這主要與工業廠房的作用用途有很大的關聯。在工業生產中,工業廠房主要是進行冶金以及機械等車間型式之一,為工業車間為了滿足工業生產的需求,通常對于空間的要求都比較大,因此,進行工業廠房的施工建設中,為了滿足不同工業生產類型的需求,通常需要進行較大空間設計與建設構成。如下圖1所示,為某工業廠房的建筑剖面示意圖。
其次,從結構形式上來講,工業廠房在施工建設中,對于廠房結構構件的承載能力要求都比較高,這主要是由于工業廠房在實際生產應用中,由于一些生產或者是存放設備與產品的外形尺寸比較大并且比較比較重,因此,施加于工業廠房結構中的荷載作用也就比較大,這就需要工業廠房建筑在施工建設中,結構構件需要具有較大的承載力,以滿足對于生產以及存放產品的承載需求。此外,結合工業廠房在實際應用中的作用特征,進行工業廠房建筑結構的施工建設中,還需要有較大的跨度與高度,以滿足外形尺寸比較大和重型工業產品與設備的存放生產等。最后,工業廠房在實際生產應用中,還會經常遇到吊車以及動力機械設備等施加于廠房結構的荷載作用,以及這些機械設備在工業廠房中的生產應用等,這也強調了工業廠房在結構上不僅需要較大的承載力,并且廠房跨度與高度也需要滿足相關的生產應用需求。如下圖2所示,為工業廠房的單跨桁架示意圖。
最后,在進行工業廠房建筑的施工設計中,通常情況下,對于工業廠房的定型設計往往會采用構配件標準化、系列化以及通用化、生產工廠化和便于機械化施工的建造方式,進行施工設計與建設實施。
總之,結合上述對于工業廠房建筑形式與結構、設計方面的特征論述可以看出,工業廠房工程主要具有跨度大以及廠房高度比較高、承受的荷載作用比較大等實際特征,而根據這一實際特征,就需要在工業廠房施工設計中,對于結構構件的內力以及截面尺寸等設計比較大,進而工業廠房施工建設中對于結構材料的耗費使用也就相對比較多。最后,工業廠房的結構設計中,柱是進行屋面荷載以及墻體荷載、吊車荷載、地震作用等荷載作用承受實現的主要構件,同時工業廠房的結構基礎受力比較大,因此對于地質勘查的要求也比較高。
2 鋼結構工業廠房優勢分析
結合鋼結構工業廠房在實際中的建設應用情況,與其他結構形式的廠房工程相比,首先,鋼結構廠房的自重比較輕,并且結構的柔性以及抗震性能也都比較好;其次,鋼結構工業廠房在建設施工中安裝比較方便,并且施工工期也比較短;最后,對于鋼結構廠房來講,其結構設計與施工建設中所應用的輕鋼結構其實也是一種綠色環保結構,本身具有較高的利用價值。而且在實際施工建設中,由于工業廠房的作用限制,使得廠房跨度比較大,并且在廠房中運行的起重吊車的噸位比較高,再加上工業廠房的施工場地往往比較小,并且施工工期比較短,因此,實際施工建設與設計中,多選擇門式鋼架結構進行施工建設與應用。總之,與其他結構形式相比,鋼結構廠房不僅結構性能比較好,并且施工建設也比較簡單和方便,同時還具有較大環保價值與作用意義,具有較為突出的施工建設應用優勢。
3 大跨度鋼結構工業廠房的施工要點分析
結合鋼結構工業廠房施工建設的主要流程與環節,鋼結構工業廠房的結構裝配對于廠房工程的施工建設安全與質量可靠性有著直接的作用和影響,因此,鋼結構裝配是工業廠房施工建設中的一個重要環節,在實際施工建設中應注意從以下幾個方面進行質量控制與管理,并把握好相關的施工要點,以保證工業廠房施工建設的順利與安全可靠。
3.1 鋼結構焊接前后的要點分析。通常情況下,進行鋼結構焊接施工中首先要注意對于鋼結構材料和焊接材料之間的一致性進行考慮,同時注意保證焊縫外的清潔度,并選擇合適的參數進行焊接施工,以保證所焊接鋼架結構能夠滿足工程力學性能。其次,鋼結構焊接完成后,通常需要進行一些機械加工方式,但是由于鋼結構零件的技術并不高,因此可以使用裝焊接胎夾具,以合適的裝配基準和裝配工藝進行機械加工。此外,在鋼結構焊接中,為了保證鋼結構具有良好的力學性能,同時能夠符合相關的尺寸要求,進行鋼結構裝配施工中,將裝焊加工零件的操作作為最后一道工序進行完成實現,以避免鋼結構變形發生。
3.2 鋼結構裝配工藝尺寸選擇與施工要點。進行鋼結構裝配施工中,應注意選擇合理裝配尺寸,以滿足鋼結構的工序尺寸能夠滿足生產需求,同時保證鋼結構裝配中的累積誤差能夠實現最小化。其次,進行鋼結構裝配中,還應注意結合工業設計要求,進行定量公差尺寸安排,在進行多個零件組裝時,組裝完成的構件尺寸需滿足相關規定的尺寸要求。
其次,進行鋼結構裝配施工中,結合工業廠房的鋼結構屋架形式,放樣時應注意進行一定的收縮量預留,放樣連接板則需要通過電焊定位放置在平臺,型鋼定位通過擋鐵進行完成和實現。在進行第二個屋架架設施工中,將第一拼裝屋架底模作為基準進行固定完成,然后進行屋架的裝配焊接。焊接時注意保證焊接處的干凈度,注意焊接操作規范。
4 結語
總之,隨著建筑行業發展,大跨度鋼結構在建筑施工中的應用將越來越廣泛,進行大跨度鋼結構施工要點分析,有利于保證大跨度鋼結構施工質量,促進在建筑施工中的應用和發展。
參考文獻
關鍵詞:鋼結構 廠房設計 技術要求
中圖分類號:TU391文獻標識碼: A 文章編號:
隨著市場經濟的不斷發展以及我國綜合國力的提升,國內的大型鋼結構廠房的需求量不斷增加,鋼結構廠房在企業擴大生產經營規模中得到廣泛的應用,當前需要加強對鋼結構廠房設計的經驗進行總結,不斷創新技術。
一、工程簡介
某大型有色礦山生產用房主要從事銅鉬礦石選礦生產使用,為擴大生產規模決定興建面積35000平方米的鋼結構廠房,該工程于2012年4月完工,主要的鋼結構設計平面圖如下。該鋼結構體系采用彩鋼夾芯板等新型的墻體材料進行維護,突出了時代感。
二、廠房設計技術要點研究
該廠房工程的負荷量大,能否達到廠房使用的要求就必須重視鋼結構的設計,主要設計要點如下:
(一)廠房結構設計
一是加強處理了廠房的縱向伸縮縫問題,其縱向270m的設計于廠房的規范要求符合,設計時因為考慮了鋼結構產鋼的荷載較大以及跨度交款,根據《鋼結構設計規范》(GB50017-2003)對廠房的多項參數進行控制和取用,在這一范圍內,又必須以《鋼結構設計規范》(GB50017-2003)為依據減少鋼材的用量,即在廠房的98.4m處位置設縫,注意將縫分開,如此能降低工程造價,減少工程設計難度。
二是在進行結構布置時,無論是哪種類型鋼結構廠房,一定要重視縱向支撐體系以及鋼架體系的設計,構建穩定的鋼結構,一定要選取合理科學的布置信形勢以及廠房支撐形式,在可靠安全的基礎上設計使用功能,延長廠房使用壽命。
三是在對鋼結構的加工質量進行設計控制時,須重視鋼結構原材料從采購開始一直到成品出廠的把關,尤其重視廠房結構轉換梁的構件以及“十字形”截面柱的尺寸精度。
(二)廠房支撐體系設計
作為鋼結構廠房設計的關鍵部分,鋼結構廠房支撐體系主要是支撐廠房的各個平面框架,構成較為穩定的廠房鋼結構系統,兼有承擔傳遞地震力、風荷載以及溫度應力等,支撐體系還要提供一個穩定安全的支撐力,確保鋼結構系統的穩定。該廠房支撐體系還要在承擔100噸的縱向荷載力。在廠房的柱頂、屋梁以及各個梁祝的外側設計剛性系桿,在屋面以及有支撐的柱間設計系桿,另外設計支撐體系時,利用均衡布置法,沿鋼結構廠房縱向屋檐處,從水平位置設計三道支撐,橫面上的柱間以及屋面設計支撐,這樣建立起“三橫四縱”支撐系統,再通過系桿、支撐以及鋼架形成穩定體系。
(三)廠房屋面設計以及屋面支撐系統的設計
該工業廠房的支撐系統主要是以廠房的高度、跨度、屋面的結構、所在區域的地震設防度以及柱間布置為依據。該廠房在內無檁、有檁屋蓋體系都會設置垂直方向的支撐,無檁廠房含屋架焊接,有上弦支撐功能,鋼結構廠房的屋面須在天窗架以及屋架設計橫向支撐,一般屋架間距高于13m的廠房或者含有較大的振動設備的廠房則必須設置縱向的水平支撐。
大型鋼架結構的屋面防水、排水設計也是廠房屋面設計的重點。從《屋面工程技術規范》規定來看,廠房的屋面坡度最低為5%,該廠房處于冬天積雪較多區域,坡度設計適當進行了增加。通常單坡廠房屋面長度由該廠房所在地的降雨水頭高度情況以及最大溫差決定,從廠房設計的經驗來看,一般屋面的坡度長度應保持在70m范圍內。市場上的鋼結構廠房屋面存在2中做法,一是設計為剛性屋面,即該工業廠房使用的壓型鋼板內含保溫綿,另外一個是柔性屋面,即保溫層、鋼板內板以及防水層組成的屋面。
(四)構件吊裝工藝設計
大型鋼結構廠房的結構構件含屋架、支撐、檁條、梁柱、墻架以及天窗架等等,不同構件尺寸、形式安裝標高各有不同,為保證經濟合理,須應用不同的吊裝方法以及起重機械。
該廠房在吊裝廠房鋼柱時,由于占地面積大,設計時使用的是塔式以及自行式起重機安裝鋼柱,吊裝方法為滑行吊裝法以及旋轉式吊裝法。一般吊裝重型鋼柱則采用雙機抬吊法。在起吊鋼柱時雙機共同吊起鋼柱,達到一定的離地高度之后停止,接著主吊機單獨吊起鋼柱,當豎直吊起鋼柱時,拆掉另一臺機器的鋼絲繩,主機繼續吊起鋼柱達到指定位置,對鋼柱的垂直度進行校正,保證偏差在20mm范圍內。校正鋼柱、固定鋼柱過程中,須對鋼柱的垂直偏差程度進行檢查,一旦超出指定范圍,用千斤頂校正。
在設計大型鋼結構廠房時,如果有起重較重的吊車要求,在進行廠房設計時必須重視吊車荷載對廠房結構的影響,保證鋼結構的穩定安全,海牙控制鋼梁降低造價,如該廠房吊車荷載中的柱頂位移必須符合規范內容,在這一條件下,靈活控制綴條等構件的細長比。
三、結語
我國應用大型鋼結構廠房時間較短,還須加強設計經驗和技巧。鋼結構的設計在廠房總體設計中非常關鍵,需要堅持實用性、經濟型原則下,根據廠房所在地的氣候以及客觀條件下,因地制宜完成建筑結構的設計。
參考文獻:
[1] 谷民. 冶金工業鋼結構重防腐涂料的施工質量控制[J].山東冶金,2009:124-126;
關鍵詞 : 動車運用所鋼結構廠房質量控制注意事項施工安全
Abstract: this paper introduces the move by gen car steel structure plant construction, put forward based reiteration steel structure, column, beam of assembly, roof installation and quality control precautions, through the related theoretical calculation confirmed this project steel structure construction technology of rationality, summarizes the construction process of the steel structure workshop, and puts forward the corresponding technical measures, for the following the baptism of related projects do provide the basis.
Keywords: move the car by steel structure plant quality control note construction safety
中圖分類號:O213.1 文獻標識碼:A 文章編號:
1工程概況
1.1工程簡介
本工程(動車運用所)位于杭州市艮山門站到達場內,滬杭上下行線之間,面積為13747 m2,施工作業全部集中在滬杭線與到達場中間的狹窄空間內,上有鐵路高壓接觸網,下有縱橫交錯的各種管線,距離股道最近僅有1米,車輛密度大,每隔四五分鐘就有一趟列車通過,再加上材料、機械設備等沒有汽車進出通道,其施工環境之惡劣,被稱為全國11個動車運用所之最,工期最為緊迫、安全危險大,施工難度大。
1.2設計標準
動車運用所鋼結構廠房采用單跨雙坡門式剛架結構,廠房跨度32m,長度441m,柱距9m,檐高7.5m,屋面坡度1/10。剛架由等截面的梁、柱組成,柱腳采用鉸接。材料采用Q235鋼材。屋頂和內墻采用75mm厚EPS夾芯板,外墻采用0.6mm厚鍍鋅彩板,檁條采用高強度鍍鋅冷彎薄壁卷邊Z形鋼檁條。
自然條件:基本風壓:W0=0.5KN/m2,基本雪壓0.3 KN/m2,地面粗糙度B類。
2施工流程
2.1 施工流程
圖1施工流程圖
3施工方案
3.1施工準備
3.1.1 技術準備
組織所有參建技術人員做好圖紙會審,對提出的問題經討論報業主單位、設計單位,經設計交底答疑明確后再確定施工方案組織施工。
3.1.2 機具準備
按照施工方案要求的設備進行采購,經報批后投入使用。
3.1.3 構件進場、驗收及堆放
(1)進場前,組織有經驗的材料員對供應商進行考察,以招標形式確定合格供應商。
進場后,嚴格檢查金屬墻面板材,屋面所使用的鋼柱、鋼梁、鋼支撐、型鋼和輔助材料、
密封材料應有產品合格證和性能檢測報告,材料的品種、規格、性能等應符合國家現行標準和設計要求。
(2)材料進場后應進行外觀質量檢查,不合格的材料不得使用。
(3)金屬板進場后按照《建設施工質量驗收及評定規程》DL/T5210.1-2005 表5.11.21第1 部分:土建工程有關內容應進行外形尺寸和外觀質量檢查。
(4)彩色壓型板在裝車、卸車時都要輕拿輕放,嚴禁運輸或搬運時單頭在地上拖拉;鋼絲繩綁扎點必須采用角鋼或橡膠襯墊護角加以保護。
(5)彩色壓型板應堆放在平整、堅實、排水暢通的場地上。分層堆放,堆放高度不大于1.5m
并應鋪墊木條,墊木間距不大于1.5m。室外堆放應用帆布遮蓋。
3.2復測
3.2.1基礎復測
用水平儀對基礎杯頂標高進行復測,取最高點數據,并做好記錄。
用經緯儀對基礎軸線進行復測,在每個基礎軸線做好中線標識,并用紅漆標識。
3.2.2 基礎頂面的支承面、地腳螺栓位置質量標準
(1)支承面的標高偏差:≤ ±3.0mm;
(2)支承面的水平度偏差:≤ L/1000mm;
(3)螺栓中心偏移:≤ 5.0mm。
3.2.3 柱腳驗算
柱腳節點見下圖:
圖2 柱腳節點圖
(1) 基礎混凝土
基礎混凝土抗壓承載力fc=12N/mm²,采用4×M20錨栓
柱腳內力計算:底板反力f=120.78×103÷650×350=0.77N/mm²
底板厚度計算:按一邊支承計算
M=1/2fc²=0.55×0.77×175²=11790.6N.mm
T==18.6mm
因此采用 T =20mm
3.3 框架柱、梁的排桿、組裝
(1)根據圖紙軸線和廠家構件安裝說明,繪制構件平面排桿圖。
(2)構件組裝場地應平整、堅實,按照“構件平面排桿圖”進行一次就近堆放,減少場內二次倒運。
(3)排桿時應將構件墊平、排直,每段鋼柱應保證不少于兩個支點墊實。
(4)框架柱組裝時用枕木將其墊平、排直,每段鋼柱兩端保證兩根枕木墊實,且每根鋼柱組裝的枕木應保證在同一水平面上,同時應檢查并處理法蘭接觸面上的鋅瘤或其他影響法蘭面接觸的附著物。組裝后,對其柱垂直高、柱長、柱的彎曲矢高進行測量并記錄。
(5)框架梁組裝時按照設計起拱值進行起拱。在初裝時,必須在事先搭好的組裝場地內進行,且要有專門組裝平臺用靠模將梁端安裝孔進行固定,梁緊固后再拆除靠模,對組裝后的鋼梁應進行孔距幾何尺寸核對。
(6)螺栓安裝方向應一致,鋼柱法蘭由下向上穿;下平面的節點板上螺栓應由下向上穿;側面的節點板上螺栓應由里向外穿;用普通套筒扳手擰緊螺栓,其松緊程度應大致相同。
3.4鋼柱、鋼梁、鋼支撐的吊裝
(1)按照設計要求澆筑好鋼柱基礎,保證設計要求的水平度。
(2)根據場地條件宜采用旋轉法或滑移法吊裝,選擇合理吊點、吊具,進行強度和穩定性驗算,吊裝前根據構件重量、場地情況、吊機的機械性能選用合適吊機。
(3)先吊立同一軸線的橫梁或鋼柱,而后安裝其之間的斜支撐,再依次吊立相鄰軸線的橫梁或鋼柱,安裝其之間的斜撐,使其形成一個完整的鋼性體。
(4)所有橫梁應連續安裝,在鋼柱調整結束以后,如果橫梁也能順利就位,則應立即緊固和鎖緊安裝螺栓。
3.5鋼柱、鋼梁的調整、校正及位移驗算
由班組測量工對鋼柱、鋼梁進行觀測并校正,根據基礎軸線對基礎進行調整,用兩臺經緯儀同時在相互垂直的兩個面上進行立體檢測校正,為保證精度,校正工作安排在早晚進行,以避免陽光影響。
3.5.1位移驗算
3.5.1.1 屋面風荷載位移驗算
圖3 屋面風荷載位移
3.5.1.2梁梁節點驗算
梁梁節點形式見下圖
圖4梁梁節點圖
連接處選用如下組合內力值:
M=246.78KN?M,N=-57.82KN(使螺栓受壓),Q=5.79KN
采用端板厚t=26mm
端部腹板設置加勁肋,以增強腹板強度。
3.5.1.3梁柱節點驗算
梁柱節點形式見下圖:
圖6梁柱節點圖
連接處選用如下組合內力值:
M=-335.3KN?M,N=-64.30KN(使螺栓受壓),Q=115.40KN
3.6屋面彩板安裝及驗算
(1)屋面檁條安裝要求:安裝屋面板的檁條骨架必須平直、無彎曲,安裝前應檢查校正,符合規范要求后方能安裝壓型鋼板。
(2)金屬板材的吊裝應用專用吊具吊裝,不得損傷壓型鋼板。
(3)安裝前,應在屋面上架設臨時水平通道,水平通道設置應牢固可靠,并便于金屬板材的安裝。
(4)金屬板材安裝前,應設置控制線,根據板型和設計配板圖進行鋪設。
4結束語
本文通過介紹鋼結構廠房鋼構件的吊裝、定位,對主要節點的驗算,總結了關鍵點的施工安全與質量控制要點,為以后類似鋼結構的施工提供依據。
參考文獻:
[1]《鋼結構荷載規范》GB50017-2003
[2]《鋼結構施工質量驗收規范》GB50205-2001
關鍵詞:鋼結構設計 結構構造
中圖分類號:S611文獻標識碼:A 文章編號:
1 鋼結構概述
隨著社會經濟的發展,鋼結構廠房在我國建筑行業中也隨之迅速的發展,在鋼筋混凝土建筑之后,鋼結構廠房是最具革命性的建筑新發展和新應用之一。與傳統的鋼筋混凝土結構相比,鋼結構的優點主要表現在以下幾方面:一、鋼結構的強度大相同跨度的廠房鋼結構的材質更輕,從而減輕結構的自重。二、鋼結構開間和跨度可以做的更大,內部分割更靈活。三、因為鋼結構的自重輕(部分樓面采用鋼格柵、屋面墻面可以采用夾芯彩鋼板),地震作用力比混凝土結構要小,從而也減小了基礎設計的內力,降低基礎造價。四、鋼結構材料的延性好,地震作用下能吸收更多的地震能量,地震來臨的時候有相對較多的時間逃生。五、鋼結構施工速度快,對于一些資金緊張(比如建設需要大量的銀行貸款,或者急需早日投產的項目)的企業來說,這些往往是決定性的因素。
2 鋼結構設計
2.1 收集資料
鋼結構設計過程的前期資料準備工作首先就是要收集環境資料,包括:使用年限內的基本風速、風壓和雪壓;當地的土壤類別;大氣中是否含腐蝕性成分;當地地震基本烈度及建筑物抗震設防分類標準和設計基本地震加速度值等等。其次,必須收集規范和標準,目前我國現時實行的主要設計規范是《鋼結構設計規范》GB50017-2003。再次,要了解結構設計的習慣做法,例如:坡口焊與刨平頂緊的使用,插入式柱腳和錨栓式柱腳的使用,建筑墻體采用開敞還是封閉等。
2.2 確定結構體系、柱網
鋼結構體系主要由橫向結構系統和縱向結構系統組成。橫向系統的具體情況根據工藝要求、廠房剛度要求、結構受力情況、材料選用情況等確定。縱向系統一般由柱及其支撐、托架、吊車梁及制動梁或桁架、墻梁等組成。
柱網的確定一般依據工藝要求、經濟柱距及跨度、建筑美觀等方面。造價主要包括基礎費用,鋼材用量、制作安裝難度及進度等。跨度的確定一般根據工藝的要求。廠房的劃分由起重量Q確定,當Q≤20t為輕型廠房;當30t≤Q≤75t為中型廠房;當100t≤Q≤250t為重型廠房;當Q>250t為特重型廠房。根據多年設計經驗總結,經濟柱距為:重型廠房地基差時宜采用24m,中型廠房地基差時采用18m、15m,輕型廠房采用12m;地基較好時廠房一般宜采用12m、18m柱距。經濟柱距的確定還應考慮吊車軌面標高等因素。
2.3 設計荷載及荷載效應的計算
結構設計應考慮的荷載包括:風載,地震荷載,活荷載,吊車荷載。按承載能力極限狀態設計鋼結構時,應考慮荷載組合。荷載的標準值、荷載分項系數、荷載組合值系數、動力荷載的動力系數等應采用現行的國家標準《建筑結構荷載規范》GB50009中的規定。結構重要性系數γ0應采用現行國家標準《建筑結構可靠度設計統一標準》GB50068中的規定。
根據《鋼結構設計規范》GB50017中的規定,說明如何計算吊車荷載:作用于每個輪壓處的水平力標準值:Hk=αPkmax;Pkmax:吊車最大輪壓標準值;α:系數,一般軟鉤吊車α=0.1,抓斗或磁盤吊車α=0.15,硬鉤吊車α=0.2。
2.4 結構構造
鋼結構的主材是根據不同鋼型號的物理性能確定的,如:屈服強度和抗拉強度。高強螺栓是根據屈服強度、抗拉強度、承剪切能力、抗滑移能力和扭矩值來確定的。
3 鋼結構廠房設計中應注意的問題
3.1 鋼結構的腐蝕及防腐
造成鋼結構腐蝕的原因很多。首先是環境因素,鋼結構長期暴露在相對濕度比較大的環境中,就會產生腐蝕現象,而且環境中的酸、鹽等化學物質也會使鋼結構的腐蝕加速;其次是由于設計的不合理,例如:鋼架和墻體之間應該保留足夠的空間,便于維護;還有施工時控制不良,主要是由于涂料質量控制及施工過程涂膜厚度的檢查不嚴格造成腐蝕問題出現。
鋼結構的腐蝕生銹降低鋼結構的強度和承載能力,減少鋼結構的使用壽命,一旦由于腐蝕造成鋼結構變形、斷裂、垮塌就會造成難以挽回的損失,并且鋼結構腐蝕影響建筑物的美觀。因此,當務之急是做好防腐工作。選擇防腐涂料要考慮涂料的防腐年限、保光保色性、是否便于維修等。防腐蝕年限小于5年為短期防腐蝕、5年至15年為中等防腐蝕、大于15年為長效防腐蝕。室外鋼結構宜采用環氧富鋅底漆兩度、環氧云鐵中間漆兩度、聚氨酯面漆兩度,總漆膜厚度不小于150μm的長效防腐涂料。室內鋼結構宜采用鐵紅醇酸底漆一度、云鐵醇酸防銹漆一度、醇酸面漆兩度,總漆膜厚度160μm。
3.2 鋼材及連接材料的選擇
鋼結構既承受靜力荷載又承受動力荷載,必須根據其所受的荷載情況選用適當的鋼材,直接承受動力荷載的鋼材應具有較高的質量,需要驗算疲勞的鋼材對綜合性能要求更高。承重結構的鋼材根據規范宜采用Q345鋼、Q390鋼和Q420鋼。承重結構采用的鋼材應保證在抗拉強度、伸長率、屈服強度含量等方面必須符合規定,。對受拉和受彎的鋼材應選用較高質量的,防止鋼材產生斷裂。焊接結構鋼材的質量要求應高于同樣情況的非焊接結構鋼材,應保證含碳、硫、磷的量符合規定。鋼中硫含量過高會造成鋼材的熱脆現象,而磷含量過高會造成鋼材的冷脆現象,對經常處于或可能處于較低溫度下工作的鋼結構,尤其是焊接結構,應選用化學成分和力學性能質量較好的鋼材。鋼材質量等級:Q345鋼、Q390鋼和Q420鋼可分有A、B、C、D、E五級。下表描述了焊接結構和非焊接結構在不同的工作溫度下所使用的不同的鋼材質量等級。
如表1所示。
表1
3.3 鋼材焊接裂縫
焊縫裂紋出現的原因:(1)廠家的焊接質量較差,同時運輸過程中的振動使原始的裂縫加大甚至開裂。為了保證安全,質檢人員應該重視這些焊縫、加強對焊縫的檢驗力度,保持大板梁等長度較大鋼結構在吊裝運輸過程中受力均勻、不發生大的變形,以避免裂縫的出現。(2)焊接時焊劑焊條潮濕、焊接坡口沒有清理,在氣體保護焊時,有油污、氣體保護不當進入空氣,導致氣孔的產生,可能引起裂縫。因此在焊接前,要將焊接部位徹底清理干凈,在鋼結構制作過程中要按照焊接相關規程對鋼材進行保管存放,對于存在氣孔的部位要引起高度的注意,防止焊接裂縫產生。
4 結語
關鍵詞:輕型鋼結構;門式剛架;廠房結構設計;支撐構架;
中圖分類號:TU391 文獻標識碼:A 文章編號:
門式剛架輕型鋼結構采用的是輕型屋面,這種結構的屋面的荷載較小,減少了梁柱等構件的基本尺寸和截面,同時輕型鋼結構因自身重量較輕、材質均勻、用料節省、工業化程度高和制作安裝方便簡單等諸多優點,使門式剛架輕型鋼結構的廠房在現實廠房建造中得到了廣泛的應用。本文就對門式剛架輕型鋼架構的設計進行簡要分析。
輕型門式剛架的結構體系。
門式剛架一般情況下考慮為平面結構,由檁條和墻梁等作為橫向受力支撐的剛架結構體系。在結構中檁條不但是承受豎向和水平荷載的構件,同時也擔任了剛架之間連接的作用。廠房的縱向水平力由支撐體系承受,其余位置每隔40cm左右的距離設置一道橫向支撐,以確保整個房屋形成空間穩定性。
二、輕型門式剛架的結構設計。
2.1溫度區段的長度。
當門式剛架輕型鋼結構的屋面和外墻都采用壓型鋼板,其溫度區段長度可適當的放寬。一般輕型門式剛架的橫向溫度區段長度不要超過150m,縱向不要超過300m。需要設置伸縮縫時,應設置雙柱,或者在搭接檁條的螺栓連接處采用長圓孔,并使該處的屋面板在構造上允許脹縮。
2.2結構的構件分布。
在多跨剛架的局部抽掉邊柱或中間柱處,可布置托架或托架梁。檁條的布置應考慮采光帶、天窗、通風屋脊、屋面材料等因素的影響。屋面的荷載跟壓型鋼板的厚度、板型和檁條間的距離都有關系,要根據實際計算確定。山墻處可設置由抗風柱、斜梁和墻梁以及其支撐組成的山墻墻架,或者直接采用門式剛架。
2.3墻架的布置。
輕型門式剛架結構的側墻,在采用壓型鋼板作護面時,墻梁應設置在剛架柱的外側。它的間距隨墻板的厚度和板型而定。
2.4支撐分布。
輕型門式剛架結構需要采用各種可靠的支撐結構來加強整體的穩定性。應在橫梁頂面設置橫向水平支撐,在剛架柱之間設置支撐,房屋比較高時,柱間支撐應該分層設置。
輕型鋼門式剛架的結構設計。
3.1輕型鋼門式剛架的主要形式。
輕型鋼門式剛架的形式主要有:單脊單坡、單脊雙坡多跨與多脊多坡等。門式剛架的橫梁一般多是變截面,而剛架柱是根據建筑物不同的高度、跨度和荷載的大小與種類等諸多因素來確定是采用變截面或是等截面。剛架柱腳普遍下設計成鉸接,既降低對基礎的要求,又減少了廠房的基礎造價。剛架的構件一般采用熱軋H型鋼或實腹焊接工字型截面。根據結構內力的情況而選擇相應的截面,使材料的作用能得到充分發揮。
3.2門式剛架輕型鋼結構的受力分析和構件設計。
3.21結構的受力分析。
在對屋面荷載的計算時,應設想屋面的活載是滿布的。要是荷載量取值過大的話,雖然說安全度高,但是用鋼量會很大,嚴重造成浪費。所以,荷載效應組合應符合以下幾點原則:
1〉、當屋面均勻荷載與雪荷載不同時,取最大值。
2〉、當雪負荷與積灰負荷值差別較大時,應取最大值。
3〉、吊車的組合、安裝要負荷國家《建筑結構荷載規范》的標準。
4〉、檢修或施工荷載等集中荷載不同時,考慮最大值。
5〉、地震荷載不與風荷載同時考慮。
3.22構件的設計。
1〉、橫梁與柱端彎距,近似估計,當橫梁和柱端為變截面時,要借用計算機進行準確計算。
2〉、梁的平面外計算長度分上翼緣和下翼緣兩種不同情況。
3〉、隅撐的設計構造計算。
N=(A∕60ncosθ)
在公式中:A:橫梁受壓翼緣的截面面積。
:橫梁所采用鋼材的硬度設計值。
:橫梁所采用鋼材的屈服強度。
n—隅撐的數量。
4〉、柱腳的設計。要嚴格按照《門式剛架輕型房屋鋼結構技術規程》規定,柱的計算長度可以乘以以下系數:柱腳與基礎鉸接時0.8,柱腳與基礎剛接1.2.柱腳底板與基礎頂面預留50mm間隙。等剛架柱穩定后再用無收縮細石混凝土澆注。
3.23隅條、墻梁、拉條的設計。
輕型鋼門式剛架結構廠房中的隅條和墻梁一般情況下多采用空腹式帶卷邊C型和Z型冷彎薄壁型鋼。在對隅條、墻梁與拉條的設計時主要注意以下幾點:
①計算風荷載標準值時應按照《門式剛架輕型房屋鋼結構技術教程》的規定來計算。盡量避免采用雙層拉條,以造成施工不便。
②在風吸力作用下隅條的穩定性應采用《冷彎薄壁型鋼結構設計規范》或《鋼結構設計規范》中公式進行計算。
結構的支撐設計。
4.1屋蓋的設計。
屋蓋的支撐構件材料最好選用宜用型鋼,現在普遍采用的是圓鋼,一些地震區應根據當地的地震級別分別選用適合當地環境的鋼材。
4.2柱間的設計。
與屋蓋支撐一樣,構件材料普遍多采用圓鋼,由于柱間支撐是抗震中的主要受力構件,它不僅要經過抗震檢驗才確定其構件截面,而且還要滿足鋼材的長細比例。
吊車梁的設計。
《輕型門式剛架房屋結構技術規程》明確規定,輕型鋼廠房只可以安裝輕、中等橋式吊車,最大載重量不能超過20噸。在滿足吊車工作強度的情況下,可適當加強吊車梁翼緣寬度,以確保其安全性與穩定性。如果不設吊車等制動機械的可以減少建造的工程量,減少廠房的造價。主要要注意的是如果吊車的負載量過大,會造成結構的受力不均勻,容易產生局部結構變形塌陷的現象。
輕型鋼門式剛架廠房設計中的問題
6.1廠房投資和質量的關系
一直以來,我們都是以工程的投資量來評斷一個工程的質量,一般認為是 投資量跟工程質量是成正比的。其實不然,在現在新形勢下,追求效率才是首要目標,以最少的投資獲取最大利益。隨著科技的發展,一些新的技術和材料的出現,加快了工程的建造,使其提前投入生產,提前收獲效益。門式剛架輕型鋼結構的廠房建造就是個例子,這種結構的廠房不僅投資量小,而且建造快,質量與傳統廠房相比要高很多。
6.2廠房的結構選型
6.21傳統廠房的屋面和墻壁都是采用鋼筋混凝土,屋面很重,這種結構建造比較傳統不僅施工周期長,而且建筑物的外觀不太美觀,所以這種結構的廠房已慢慢被淘汰。
6.22格構式鋼框架和門式剛架輕型鋼結構的方案基本上是相同的,其特點是用格構式構件代替了實腹構件。建筑物也很美觀,但因其構件的制造時間比較花費時間,工作量大,施工周期較長。
6.23柱——網架架構是和門式剛架結構相對競爭的一種結構,它的特點是屋蓋采用鋼網架,上面設有雙層保溫鋼板。和門式剛架相比造價也不高,施工周期也不長,但這種結構大多適用一些高度比較大建筑。
6.24門式剛架輕型鋼結構的優點是:造價比較低;機構比較輕盈;施工周期短;外部和內部外觀較為美觀。但這種結構的缺點是:剛度有點差,一些高寒地帶常年積雪比較多的地區請慎重考慮。
廠房的結構對廠房后期建成后的應用質量很重要,所以廠房建造的結構選型工作至關重要。既要經濟適用,又要造型美觀,所以設計者在設計前應多增加在方面的認識,在節省資金的同時建造出美觀實用的廠房。
總結:
在進行輕型門式鋼架結構的廠房設計時,不僅要求設計人員具備專業的設計知識,而且要有清晰地思路,從大局著想,從細節入手,把設計做的更合理。
參考文獻:
[1]李志勇、戴建琪.探討在廠房中門式剛架輕型鋼結構的設計思路[B].四川建材,2009,08(06):152—153.
[2]邱孝郎.輕型鋼結構門式剛架廠房結構設計探討[A].中國高新技術企業,2011,10(02):02—03.
[3]周百靈、趙玉潔、丁光.河北迎新玻璃集團太陽能薄膜電池廠房設計[J].工業建筑,2011,23(02):11—13.
關鍵詞:工業建筑鋼結構設計步驟問題
中圖分類號:TU391 文獻標識碼: A 文章編號:
鋼結構作為建筑結構型式之一, 因其具有材料的強度高、塑性和韌性好、材質均勻比較符合力學計算的假定、制造簡便施工周期短、重量輕等優點, 在下列領域得到了廣泛使用。大型體育館、機場和車站候車室屋架等大跨度結構, 重型工業廠房, 受動力荷載( 如地震) 影響的結構, 高聳結構和高層結構( 高壓輸電線路的塔架和電視塔、通訊塔、氣象塔等) , 容器和其它構筑物( 油罐、氣罐、高爐等) , 輕型鋼結構。近年來, 隨著材料制造和結構加工水平的不斷改進, 以及計算機在結構設計中的應用, 鋼結構出現了許多新的結構型式。如網架結構以其受力合理、施工技術簡單、適應性強、工廠化制作、施工速度快等特點正逐步取代懸索結構。預應力鋼結構的出現, 大大減少了結構耗鋼量, 也使高強鋼材得到了充分利用。另外國外出現的簿鋼板的組合件代替傳統的型鋼及組合件作為鋼結構的受力構件, 大大減輕了構件重量和耗鋼量。
一、鋼結構設計步驟
1、判斷結構是否適合用鋼結構
鋼結構現在運用廣泛: 用于高層、大跨度、體型復雜、荷載或吊車起重量大重型廠房、大小車間等。要求能活動或經常裝拆的結構,其使用建設也常常與經濟性結合,隨著社會的逐步發展,鋼結構將慢慢成為環保節能的新趨勢。
2、結構選型與結構布置
在鋼結構設計的整個過程中都應該被強調的是“ 概念設計” ,它在結構選型與布置階段尤其重要,對一些難以做出精確理性分析或規范未規定的問題, 可依據從整體結構體系與分體系之間的力學關系、破壞機理、震害、試驗現象和工程經驗所獲得的設計思想, 從全局的角度來確定控制結構的布置及細部措施。運用概念設計可以在早期迅速、有效地進行構思、比較與選擇。所得結構方案往往易于手算、概念清晰、定性正確,并可避免結構分析階段不必要的繁瑣運算。
3、預估截面
結構布置結束后,需對構件截面作初步估算。主要是梁柱和支撐等的斷面形狀與尺寸的假定。
鋼梁可選擇槽鋼、軋制或焊接H 型鋼截面等。根據荷載與支座情況,其截面高度通常在跨度的1 /2 0 一1/50 之間選擇。翼緣寬度根據梁間側向支撐的間距按l/h 限值確定時, 可回避鋼梁的整體穩定的復雜計算,這種方法很受歡迎。確定了截面高度和翼緣寬度后,其板件厚度可按規范中局部穩定的構造規定預估。
柱截面按長細比預估。通常5 0< 入
4、結構分析
目前鋼結構實際設計中,結構分析通常為線彈性分析,條件允許時考慮P―― , p ――δ。
新近的一些有限元軟件可以部分考慮幾何非線性及鋼材的彈塑性能,這為更精確的分析結構提供了條件。
構件設計
構件的設計首先是材料的選擇。通常主結構使用單一鋼種以便于工程管理,經濟考慮,也可以選擇不同強度鋼材的組合截面。構件設計中,現行規范使用的是彈塑性的方法來驗算截面,這和結構內力計算的彈性方法并不匹配。當前的結構軟件,都提供截面驗算的后處理功能。由于程序技術的進步,一些軟件可以將驗算時不通過的構件, 從給定的截面庫里選擇加大一級,并自動重新分析驗算,直至通過,如sa p 2000等。這是常說的截面優化設計功能之一。它減少了結構師的很多工作量。
6、節點設計
連接節點的設計是鋼結構設計中重要的內容之一。在結構分析前,就應該對節點的形式有充分思考與確定。常常出現的一種情況是,最終設計的節點與結構分析模型中使用的形式不完全一致,這必須避免。按傳力特性不同,節點分剛接,鉸接和半剛接。剛接節點要傳遞節點彎矩、剪力、軸力,彎矩通常用翼緣板承受,腹板考慮剪力及軸力。鉸接節點在翼緣處將彎矩釋放,故不連接翼緣。如下圖:
梁與柱的剛性連接構造
梁與柱的鉸接連接構造
7、圖紙編制
鋼結構設計出圖分設計圖和施工詳圖兩階段,設計圖為設計單位提供,施工詳圖通常由鋼結構制造公司及設計院根據設計圖編制。
二、鋼結構設計中應注意的問題
1、廠房的鋼結構設計與工藝設計相協調
鋼結構工業廠房是企業生產區域的一個模塊,廠房都是為生產服務的。廠房結構設計不符合要求常表現為:鋼支架分布不合理,墻體厚度、高度、寬度指標不足等。鋼結構的形式包括空間桁架、框架、平面桁架、輕鋼、索膜、網架、塔桅等,設計師應根據企業的建廠條件和具體要求選擇結構,對于懸掛荷載偏大的應選擇網架結構,從而減小建筑荷載。此外,廠房結構選型還可以通過采用不同的材料來做支撐結構,具體選擇應根據其使用要求,合理選擇焊接鋼管、無縫鋼管等材料來滿足結構需要。無縫鋼管具有中空截面,可以用作輸送流體的管道;鋼管與圓鋼等實心鋼材相比,在抗彎抗扭等強度時,由于其質量較輕,用于廠房結構可增強鋼結構的穩定性。因此,在廠房設計中首先要滿足工藝要求,結構設計也一定要滿足工藝條件,特別是在方案設計階段,設計人員應多參與工藝協調,多了解工藝布置,以便減少設計和施工不必要的麻煩。而一些企業在進行鋼結構廠房設計時,沒有從大局上把握設計思路,造成廠房占地位置劃分不合理或企業生產區域的面積不能充分利用。
2、結構計算時應多因素考慮
目前結構計算大多采用結構設計計算程序進行計算,如何對計算結果進行分析、評價是一個非常重要的方面,必須根據工程設計的經驗對計算結果進行分析和判斷。荷載計算是結構計算的前提條件,荷載取值的準確性直接關系到結構計算結果的可靠性,工藝條件中的荷載問題,如某個工程工藝提出樓面均布荷載為15KN/m2,而根據工藝的設備重量和布置圖,根據規范給出樓面等效荷載的計算方法,計算出的樓面均布荷載按10KN/m2考慮就可以。但近兩年來,我國大部分地區常出現強降雪天氣,導致很多廠房、場館倒塌,因此設計人員一定要根據當地的雪荷載情況取其中的最大值,以確保建筑安全。其次,強柱弱梁是設計要遵循的原則,強節點弱構件也是要重點考慮的問題。在很多情況下,構件滿足設計要求,但是節點卻不能滿足抗震要求。強柱弱梁指節點處柱端實際受彎承載力要大于梁端實際受彎承載力,由于廠房的梁柱中心線一般不能重合,而且柱的截面和節點偏心都比較大,對柱節點核心區的構造和受力往往都有一定的不利影響。此時我們一般采用增大柱端彎矩設計值的方法。其目的表現在調整后,柱的抗彎能力比之前強了,而梁不變,即柱的能力提高程度比梁大,這樣梁柱一起受力時,梁端可以先于柱屈服。
3、鋼結構工業廠房的防火設計
鋼結構工業廠房防火能力比較差,當鋼材受熱溫度在100℃以上時,隨著溫度的升高,鋼材的抗拉強度會降低,塑性會增大;當溫度超過250℃時,鋼材就會出現徐變現象;當溫度達到500℃時,鋼材強度立即會降到很低,甚至會導致工業廠房塌落。因此,我們一定要依據《建筑設計防火規范》,確定出廠房生產火災危險性等級,從而使鋼結構達到防火等級的耐火極限要求。同時,設計人員在設計時要選用鋼結構防火保護方法對鋼結構采取相關的保護。目前,鋼結構廠房保護最常用的方法是在鋼結構表面涂上鋼結構防火涂料,發生火災時它可以作為耐火隔熱保護層,從而提高鋼構件的耐火極限,滿足國家相關規范的要求。
參考文獻:
[1] 徐敏,李秋起.防止鋼結構脆性破壞的措施[J]. 中國建筑金屬結構. 2008(01)
[2] 陸榮海.鋼結構廠房的雨水排水系統設計[J]. 給水排水. 2008(01)
作者信息
張運龍:山東省冶金設計院股份有限公司土建一室 ,山東 濟南 250101工程師
關鍵字:大跨度,超高重,鋼結構,廠房
Abstract: with the development of technology, there are more and more heavy machinery to help people finish all kinds of production and construction, greatly reduced the artificial labor. So to load up heavy machinery production needs a large construction industry workshop, which involves a lot of large span heavy steel structure workshop high. At present, the construction of the factory building many technical problems have been conquer, this paper for big span structure factory building high the heavy steel structure design of the widespread use of technical solution to this discussion.
Key word: big span, ultra heavy, steel structure, plant
中圖分類號:TU391文獻標識碼:A 文章編號:
引言:
隨著改革開放的到來,我國的重工業得到了極大的發展,很大程度的推進了大跨度超高重的鋼結構廠房的發展,這種廠房的修建不僅方便了生產者有效地工作,更促進了我國建筑業的發展。在克服困難的發展過程中會有很多經驗和教訓,很多專家也都將自己的心得體會寫成文章供大家分享,下面就以本人做的一個單層單跨52.4m,高度60m,柱距24m,長度200的鋼結構框架工程實例來做探討。
1.設計條件
1)地震烈度7度(0.05g),基本風壓0.8kN/m²,廠房位于港口,粗糙度屬于A類;
2)廠房高51.05m處運行4臺500t吊車,高24.225m處運行2臺160t吊車,吊車均為A6類工作制,屋面墻面為輕型彩鋼板圍護。
2.結構選型
由于該廠房是屬于大跨度,且超高超重的鋼結構,要保證其結構穩定性和吊車運行的安全性,就要首先確保框架柱的剛度。其中的設計人員提出的方案為: 采用單階三肢柱,柱肢截面為HW498×432,柱綴條采用φ219×16,屋架為三肢桁架,上下弦截面為HW400×400,腹桿為φ219×10。在進行結構分析計算時,選用3D3S計算軟件,選取單榀框架進行平面分析,不考慮其空間作用,通過對此方案進行分析計算,其中位移和應力結果為:
1)在風荷載作用下,柱頂位移角為1/290;
2)大吊車水平荷載所產生的軌頂位移角為1/900;
3)柱底部的應力比為0.98。
有國內的研究人員對此進行了分析對比,總結得出以上的方案存在著下述兩個問題:
(1)按中國GB50017―2003《鋼結構設計規范》中的A.2.1條內容規定,在風荷載作用下,有橋式吊車的單層框架的柱頂位移角不宜超過1/400,上述方案超出規范限制較多。
(2)同時可以參照GB50017―2003中A.2.2條的有關規定:一臺最大吊車水平荷載所產生的軌頂位移角為1/1250,上述方案也超出較多,顯然該方案框架剛度偏小,且應力比偏高。
因此,該公司就針對這兩個問題,對結構設計方案作出了以下的調整:
方案1:原3肢柱改為4肢柱,柱肢及綴條截面均不變。
方案2:采用三階3肢變階柱,下階肢距改為5m,第二階肢距4 m,第三階肢距3.5 m,柱肢及綴條截面均不變。
方案3:采用二階變階柱,下階采用4肢柱,肢距5 m,第二階采用3肢柱,肢距3.5 m。
根據上述方案經過多方的更正和對比,得出方案1框架剛度提高不多,用剛量卻大;方案2框架剛度有較大的提高,用鋼量卻最小,但變階次數多施工比較不方便;方案3框架剛度提高最大,用剛量也增加不多。由于格構柱的剛度與柱肢距的平方成正比,因此方案2和方案3下肢肢距加大到5.0m,對鋼柱剛度提高效率最快。方案2和方案3調整后柱肢距約為最高軌道頂高度的1/10,符合經驗比值1/9~1/12,同時也比較經濟。另一方面,原方案支撐吊車梁均采用懸挑牛腿使得用鋼量相當大。調整后采用階型柱,使吊車梁中心盡量與吊車肢重合,避免偏心荷載的不利影響,同時減少用鋼量。經過對比分析,并得到外方的確認,選擇方案3作為實施方案。
結構的選型對整個工程的質量是具有很重要的意義,對同一個工程來說,在設計初期提出很多不同的方案供參考和對比,以便選出最好的保證修出高品質的工程,尤其是這種大跨度的超高重廠房,在結構選型是尤為重要。
3.設計步驟
在結構的選型完成后,開始針對整個結構的特性設計。以下就是基本的設計步驟。
3.1荷載選取
根據以上地方的特征選取的荷載如下:
恒載:0.25kN/m²;活載:屋面0.5kN/m²;風載:基本風壓ω0=0.8kN/m²。
地震作用:考慮多遇到地震,設防烈度為7度,水平地震影響系數最大值取0.12;計算振型數為9;建筑結構阻尼比為0.03;特征周期為0.45s;場地類別為Ⅲ類;地震分組為第一組。
風壓高度變化系數及風荷載體型系數均按GB50009―2001《建筑結構荷載規范》(2006年版)取用,因近海,地面粗糙度為A類。
計算時應考慮吊車輪壓的最不利位置,鋼材全部采用Q345-B,螺栓采用扭剪型高強度螺栓(10.9級)。
3.2荷載組合
根據我國的結構設計規范得到,結構設計的荷載組合為下列的幾種:1)1.20恒載+1.40活載;(1、2條荷載組合是一樣的)2)1.20恒載+1.40活載;3)1.20(1.0恒載+0.5活載)+1.30地震荷載;4)1.20恒載+1.40活載+1.40×0.6風載;5)1.20恒載+1.40吊車荷載+1.40×0.7活載+1.40×0.6風載;
3.3計算方法
現在有很多幫助工程師們進行計算的軟件工具,這些軟件具有很高的計算效率,大大地減輕了工程師在結構設計中的計算問題,同時也減少了很多因計算出得錯誤,提高了結構設計的效率。考慮到本工程的重要性和復雜性,使用3D3S(同濟大學編制)和MIDAS兩種分析軟件,采用平面結構有限元分析方法,對單榀框架進行分析。框架結構變形的分析包括恒載和活載作用下屋蓋的豎向位移,風荷載作用下的柱頂水平位移,一臺最大吊車水平荷載作用下吊車梁頂面的水平位移。柱頂位移及周期,計算結果符合規范GB50017―2003的要求,計算表明:吊車荷載和風荷載起控制作用,地震作用不起控制作用。
3.4截面設計
軟件不僅可以幫助計算,隨著技術的進步,現在的軟件可以幫助工程師進行截面的選取,工程師再根據自己的經驗來判定結果的優劣。輸入地震、風載及恒活載等參數及控制因素,初選截面由程序進行截面驗算,按GB50011―2010《建筑抗震設計規范》的規定控制梁、柱等構件翼緣的寬厚比和腹板的高厚比。根據驗算結果對桿件截面進行調整優化,使得截面變化與內力大小盡可能趨于一致。
3.5大跨度超高重鋼結構設計的發展現狀
根據以上一個較為典型的例子得到,這種大跨度的鋼結構廠房設計有了很成熟的發展,現在在很多工程的設計中都秉承著這種步驟,我國地域遼闊,在建筑物的修建上具有很強的地域性,如抗震,地質和氣候都會影響著工程,我們不能夠把所有的工程都按照同一個模式照抄照搬,要因地制宜。
另外,鋼結構體系廠房相對于傳統的結構體系相比具有基礎造價低,建筑空間利用率高,便于加工,災后容易修復,施工建造周期和資金占用時間短,環境破壞及污染少,材料的回收和再生利用率高等一系列優勢,因此在現代工廠設計中得到越來越多的采用,然而,由于輕鋼結構建筑耐火等級較低,大空間,大跨度廠房對防火要求又提出了新的要求,這些有的可以采用技術措施解決,有的還沒有完美的解決方案。在這一方面還需要更加的努力解決。
結束語:
本文是通過以某工廠的設計實例為主導,來闡述了大跨度超高重鋼結構廠房的設計步驟和一些存在問題的解決方案,最后,根據現在這種廠房的發展現狀來說明大跨度房屋的發展方向。
參考文獻: