1.隨著近年來(lái)鋼結(jié)構(gòu)的迅速發(fā)展，和普通鋼筋混凝土廠房相比，鋼結(jié)構(gòu)廠房?jī)?yōu)勢(shì)越發(fā)突出：

　　a.自重輕，可減輕建筑物結(jié)構(gòu)質(zhì)量約30%，特別在地基承載力低和地震設(shè)防烈度較高的地方，其綜合經(jīng)濟(jì)優(yōu)于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)體系。

　　b.布置靈活，開(kāi)間大，可提高建筑實(shí)用面積3%~5%.

　　c.可以工廠化批量生產(chǎn)，施工簡(jiǎn)單，安裝快捷，大大縮短施工周期。

　　d.鋼結(jié)構(gòu)體系屬于環(huán)保型綠色建筑體系， 鋼材本身是一種高強(qiáng)度高效能的材料， 具有很高的再循環(huán)價(jià)值， 并且不需要制模施工。

　　以上特點(diǎn)使鋼結(jié)構(gòu)的運(yùn)用越來(lái)越廣泛，在廠房中的應(yīng)用也日漸增多。但也存在

　　著防火性能較差、容易腐蝕等缺點(diǎn)，在設(shè)計(jì)中根據(jù)其特點(diǎn)揚(yáng)長(zhǎng)避短才能更好地發(fā)揮鋼結(jié)構(gòu)的作用，現(xiàn)在就鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房在設(shè)計(jì)中的幾個(gè)問(wèn)題作簡(jiǎn)單闡述。

　　2. 設(shè)計(jì)中的問(wèn)題

　　2.1建筑立面設(shè)計(jì)

　　2.1.1輕鋼結(jié)構(gòu)的建筑主要有把握以下4個(gè)方面的特征：規(guī)模、線條、色彩、變化。

　　2.1.2鋼結(jié)構(gòu)廠房的立面主要由工藝布置來(lái)決定，在滿足工藝的要求下力求立面簡(jiǎn)潔恢宏同時(shí)使節(jié)點(diǎn)盡量簡(jiǎn)單統(tǒng)一。彩色壓型鋼板使得輕鋼廠房的建筑表現(xiàn)得體形輕盈色彩豐富，明顯優(yōu)于傳統(tǒng)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的沉重單一。在輕鋼廠房的設(shè)計(jì)中常采用跳躍性色彩和冷色調(diào)，重點(diǎn)突出主要出入口、 外天溝、收邊泛水等地方，既體現(xiàn)了現(xiàn)代化廠房的恢宏氣勢(shì)，又豐富了立面效果。

　　2.1.3傳統(tǒng)的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)廠房，外墻維護(hù)為磚砌體，外裝修為涂料或面磚，輔以色帶。由于混凝土屋面采光效果不理想，設(shè)計(jì)時(shí)通常在墻面設(shè)置大量的采光窗。但對(duì)于圍護(hù)墻為彩色壓型鋼板的鋼結(jié)構(gòu)廠房來(lái)說(shuō)則不然，線條是表現(xiàn)輕鋼結(jié)構(gòu)建筑風(fēng)格最獨(dú)特的特征，均勻的線條或橫或豎，使得輕鋼結(jié)構(gòu)建筑富有流暢的金屬質(zhì)感，體現(xiàn)了強(qiáng)烈的現(xiàn)代工業(yè)氣息。若在墻面設(shè)置大量采光窗，則破壞了墻面的線條造型。因此，輕鋼結(jié)構(gòu)屋面可以大量使用屋面采光板，采光均勻，同時(shí)兼可解決廠房通風(fēng)問(wèn)題。

　　2.2屋面支撐系統(tǒng)及屋面設(shè)計(jì)

　　2.2.1屋蓋支撐系統(tǒng)的布置應(yīng)根據(jù)廠房跨度、高度、柱網(wǎng)布置、屋蓋結(jié)構(gòu)形式、吊車噸位和所在地區(qū)的抗震設(shè)防烈度等條件來(lái)決定。一般情況下無(wú)論有檁或無(wú)檁體系的屋蓋結(jié)構(gòu)均應(yīng)設(shè)置垂直支撐;在無(wú)檁體系中，大型屋面板有三點(diǎn)和屋架焊接，可起到上弦支撐作用，但考慮到施工條件的限制和安裝需要，無(wú)論有檁或無(wú)檁體系屋蓋均應(yīng)在屋架上弦和天窗架上弦設(shè)置上弦橫向支撐。對(duì)于屋架間距不小于12m的廠房或廠房?jī)?nèi)設(shè)有特重級(jí)橋式吊車或廠房?jī)?nèi)有較大振動(dòng)設(shè)備的均應(yīng)設(shè)置縱向水平支撐。

　　2.2.2屋面的排水及防水設(shè)計(jì)在屋面設(shè)計(jì)中需重點(diǎn)考慮，根據(jù)《屋面工程技術(shù)規(guī)范》的規(guī)定，屋面坡度最小為5% ，在積雪較大的地區(qū)，坡度應(yīng)適當(dāng)加大。單坡屋面的長(zhǎng)度主要取決于所在地區(qū)的溫差以及降雨所形成的最大水頭高度。根據(jù)工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，單坡屋面長(zhǎng)度宜控制在 70 m以內(nèi)。

　　2.2.3目前，市場(chǎng)上鋼結(jié)構(gòu)屋面的做法常用的有兩種：a.剛性屋面：雙層彩色壓型鋼板內(nèi)夾保溫棉;b.復(fù)合柔性屋面：由屋面彩鋼板內(nèi)板、隔氣層、保溫層、卷材防水層組成。

　　2.3溫度伸縮縫的設(shè)置

　　溫度變化將引起鋼結(jié)構(gòu)廠房的變形，使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生溫度應(yīng)力，當(dāng)廠房平面尺度較大時(shí)，為避免產(chǎn)生較大的溫度應(yīng)力，應(yīng)在廠房縱橫兩個(gè)方向設(shè)置溫度伸縮縫，區(qū)段的長(zhǎng)度可以根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范來(lái)執(zhí)行。溫度伸縮縫一般采用設(shè)置雙柱的方法來(lái)處理，對(duì)縱向溫度伸縮縫也可在屋架支座處設(shè)置滑動(dòng)支座。

　　2.4結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析

　　由于計(jì)算機(jī)技術(shù)在工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域的應(yīng)用，設(shè)計(jì)手段已經(jīng)發(fā)生了天翻地覆的變化， 應(yīng)力分析的準(zhǔn)確性大大提高了，繪制施工圖的工作量大大降低了，設(shè)計(jì)人員可以把大部分的精力投入到制定方案和受力分析中，使設(shè)計(jì)出的構(gòu)件經(jīng)濟(jì)合理。在設(shè)計(jì)該廠房時(shí)，采用鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件STS，配合SATWE程序，完成建立結(jié)構(gòu)模型。輸入荷載到空間整體受力分析和桿件截面驗(yàn)算。a.在內(nèi)力分析時(shí)主要注意以下幾點(diǎn)： 網(wǎng)格生成平面簡(jiǎn)化。由于廠房的梁格布置復(fù)雜，在應(yīng)用軟件時(shí)完全按實(shí)際情況建立模型會(huì)產(chǎn)生大量的近節(jié)點(diǎn)，對(duì)分析結(jié)果不利。需要采用一些簡(jiǎn)化手段，但是不能與實(shí)際出入太大，否則就失去了計(jì)算的價(jià)值。b.利用柱間支撐簡(jiǎn)化立面網(wǎng)格。對(duì)于柱間支撐的作用，不能簡(jiǎn)單地看成是一種構(gòu)造措施，必須把它作為一種受力桿件輸入到結(jié)構(gòu)模型中。因?yàn)橹蔚膭偠戎苯佑绊懼鴱S房縱向的周期和水平位移，它對(duì)廠房縱向抗側(cè)移剛度的影響很大。柱間支撐對(duì)其兩側(cè)的柱腳會(huì)產(chǎn)生不利影響，在某些荷載組合中，柱腳錨栓會(huì)出現(xiàn)上拔力，柱腳剪力也比其他柱腳增加很多。c.柱間支撐桿件模型的確定。廠房的柱間支撐多采用剪刀撐?？梢栽O(shè)計(jì)成拉桿，也可以設(shè)計(jì)成壓桿，根據(jù)需要選擇。按拉桿設(shè)計(jì)時(shí)程序會(huì)給出強(qiáng)度驗(yàn)算不足的提示，這是由于程序無(wú)法把支撐處理成單拉桿所致。但是不會(huì)產(chǎn)生影響到結(jié)構(gòu)空間受力分析的結(jié)果。設(shè)計(jì)者應(yīng)該根據(jù)桿件的拉力手算驗(yàn)算桿件強(qiáng)度，如果柱間支撐設(shè)計(jì)成壓桿， 則可直接利用程序的驗(yàn)算結(jié)果。d.彈性樓板模型的確定。程序 SATWE采用了更為先進(jìn)的算法，可以在樓層約束作用不大的情況采用彈性樓板加以處理。工程設(shè)計(jì)中如果樓層內(nèi)設(shè)置了水平支撐， 可以近似地采用樓層水平剛度無(wú)限大的假設(shè)，也可采用彈性樓板的處理方法， 從程序計(jì)算的結(jié)果來(lái)看二者差別不大，說(shuō)明樓層內(nèi)水平支撐的效果較好，可以協(xié)調(diào)柱的變形。

　　2.5節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

　　節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)的原則首先是安全，其次是經(jīng)濟(jì)，并且應(yīng)該與施工安裝水平相一致。在廠房中最重要的節(jié)點(diǎn)是框架梁與柱的連接節(jié)點(diǎn)。按連接的轉(zhuǎn)動(dòng)剛度和連接構(gòu)造之間的關(guān)系劃分為剛性連接，柔性連接和半剛性連接。目前用的最多的節(jié)點(diǎn)是剛性連接和柔性連接，半剛性連接使用的較少。對(duì)于節(jié)點(diǎn)的安全性，通常包含強(qiáng)度和延性兩個(gè)方面。延性好的節(jié)點(diǎn)在地震作用下的變形能力強(qiáng)，不會(huì)發(fā)生脆性破壞， 是一種理想的節(jié)點(diǎn)形式。半剛性連接節(jié)點(diǎn)，尚沒(méi)有適當(dāng)?shù)挠?jì)算模型，應(yīng)用受到了限制。柔性連接能傳遞軸力、剪力和很小的彎矩，可以近似看成是鉸接。剛性連接節(jié)點(diǎn)大體上有三種類型：全焊接連接、栓焊混合連接和全螺栓連接。

　　2.6鋼材的保溫隔熱與防火

　　鋼材具有很高的導(dǎo)熱性能，其導(dǎo)熱系數(shù)為 50 w(m.℃)，當(dāng)受熱達(dá)到100℃以上時(shí)，其抗拉強(qiáng)度就會(huì)降低，塑性增大;溫度達(dá)到250℃時(shí)，鋼材抗拉強(qiáng)度會(huì)稍提高，但塑性卻降低，出現(xiàn)藍(lán)脆現(xiàn)象;溫度達(dá)到500℃時(shí)，鋼材強(qiáng)度降至很低，會(huì)致使鋼結(jié)構(gòu)塌落。所以當(dāng)鋼結(jié)構(gòu)所處環(huán)境溫度達(dá)到150℃以上時(shí)，就必須做隔熱防火設(shè)計(jì)。其做法一般為：鋼結(jié)構(gòu)外側(cè)包耐火磚、混凝土或硬質(zhì)防火板材、或者鋼結(jié)構(gòu)刷厚涂型防火涂料，厚度按《鋼結(jié)構(gòu)防火涂料技術(shù)規(guī)程》計(jì)算。

　　3. 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的發(fā)展方向

　　目前， 鋼結(jié)構(gòu)廠房的應(yīng)用越來(lái)越多，但是造價(jià)仍是發(fā)展的制約因素。如何設(shè)計(jì)出安全、用鋼量少、施工安裝簡(jiǎn)便的鋼結(jié)構(gòu)廠房是設(shè)計(jì)人員的共同目標(biāo)。 在相同條件下，控制用鋼量就可以有效地控制造價(jià)。借助計(jì)算分析程序，我們可以很好地控制構(gòu)件的用鋼量。但是節(jié)點(diǎn)的用鋼量或節(jié)點(diǎn)的造價(jià)需要我們仔細(xì)比較才能確定。 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)考慮當(dāng)前的國(guó)情，大多數(shù)施工安裝企業(yè)的鋼結(jié)構(gòu)制作安裝化程度不高，構(gòu)件加工的精度比較低， 尚屬于粗放型經(jīng)營(yíng)階段。如果全部采用高強(qiáng)螺栓連接目前還是不合適的。首先是成本高，再者施工企業(yè)的制作安裝水平跟不上，不僅不能保證質(zhì)量，還給施工增加了難度。但是，這些企業(yè)擁有大量技術(shù)熟練的焊接技工，現(xiàn)場(chǎng)焊接的安裝水平很高，有豐富的同類工程施工經(jīng)驗(yàn)。 因此，在當(dāng)前采用焊接連接的節(jié)點(diǎn)型式仍擁有廣闊的市場(chǎng)。

　　4.結(jié)語(yǔ)

　　隨著建筑型式越來(lái)越豐富，實(shí)用、節(jié)能、施工快捷和建筑輕巧美觀等將會(huì)是很重要的建筑指標(biāo)，意味著鋼結(jié)構(gòu)普遍應(yīng)用將成為鋼結(jié)構(gòu)廠房的設(shè)計(jì)趨勢(shì)。鋼結(jié)構(gòu)廠房的設(shè)計(jì)，應(yīng)根據(jù)其特點(diǎn)進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使設(shè)計(jì)安全可靠，經(jīng)濟(jì)合理且美觀大方。