冶金工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計要點研究

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摘要:社會不斷的進(jìn)步，經(jīng)濟(jì)也不斷的發(fā)展，我國在工業(yè)方面的建設(shè)得到了充分發(fā)展，在科學(xué)技術(shù)方面也取得了進(jìn)步，對于工業(yè)建筑在功能上的要求，也是日益趨向多元化、復(fù)雜化，進(jìn)而導(dǎo)致了冶金工業(yè)建筑在結(jié)構(gòu)設(shè)計當(dāng)中，需要考慮的因素越來越多，因此對工業(yè)建筑在設(shè)計方面帶來了很多嶄新的挑戰(zhàn)。因此，文章分析了在工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時所需要注意的內(nèi)容，并針對冶金工業(yè)建筑在支撐系統(tǒng)設(shè)計、次梁設(shè)計、結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析、伸縮縫設(shè)計、鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕設(shè)計、抗震設(shè)計、建筑防火、防水設(shè)計等多方面設(shè)計要點展開了深入分析，以供各位業(yè)界同仁參考。

關(guān)鍵詞:冶金工業(yè);工業(yè)建筑;支撐系統(tǒng);次梁;結(jié)構(gòu)設(shè)計;設(shè)計要點

1引言

冶金工業(yè)在我國的生產(chǎn)企業(yè)當(dāng)中，屬于非常重要的一個組成部分，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方面，相比于其他行業(yè)存在著一些差別，因此本文針對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計要點方面進(jìn)行了分析。

2冶金工業(yè)的建筑在結(jié)構(gòu)設(shè)計方面的概述

隨著社會的不間斷發(fā)展以及科學(xué)技術(shù)的不間斷進(jìn)步，對金屬的原材料的要求方面也在逐漸的提升，就某種程度而言對冶金工業(yè)在發(fā)展方面起到了帶動作用，然而在重工業(yè)的生產(chǎn)當(dāng)中作為一種重要的方式，冶金工業(yè)在生產(chǎn)方面的流程、工藝通常會對冶金工業(yè)的建筑在解耦股方面造成一定的影響。

3冶金工業(yè)的建筑當(dāng)中對結(jié)構(gòu)設(shè)計的要點分析

3．1支撐系統(tǒng)的設(shè)計

在冶金工業(yè)領(lǐng)域中，對于冶金建筑支撐系統(tǒng)的設(shè)計，為了讓鋼結(jié)構(gòu)建筑在整體結(jié)構(gòu)方面的穩(wěn)定性得到有效的保障，并且能夠滿足各種類型的機械設(shè)備在使用時的具體要求，應(yīng)該按照冶金建筑結(jié)構(gòu)的跨度、振動、吊車等這些設(shè)備去科學(xué)、合理地布置支撐系統(tǒng)。鋼結(jié)構(gòu)建筑在支撐系統(tǒng)方面通常分為兩種:分別是屋蓋支撐和柱間支撐。屋蓋支撐的系統(tǒng)通常是由豎向、縱向、橫向，這三種類型在支撐、系桿所組成的，屋蓋上弦支撐布置如圖1所示，屋蓋上弦支撐布置如圖2所示。建筑的具體結(jié)構(gòu)、吊車系統(tǒng)、柱網(wǎng)的具體布置等，對屋蓋在支撐方面是起著決定性作用的因素。屋蓋在結(jié)構(gòu)方面分為無檁和有檁兩種體系，都是需要設(shè)置垂直支撐。柱間支撐作用是保證房屋的縱向穩(wěn)定和空間剛度，為了確保房屋承重結(jié)構(gòu)的正常工作，沿房屋縱向柱之間設(shè)置柱間支撐，并與屋蓋支撐協(xié)調(diào)布置，一般與屋蓋上弦橫向支撐、下弦橫向支撐及豎向支撐設(shè)置在同一個柱距內(nèi)。柱間支撐承受房屋端部山墻風(fēng)力、吊車縱向剎車力、地震作用和溫度作用。端部的柱間支撐宜設(shè)置在房屋端部第一開間或第二開間。當(dāng)房屋無吊車時，柱間支撐間距宜取30～45m之間;當(dāng)房屋有吊車時，吊車梁以上至屋架下弦之間的上段柱的柱間支撐與無吊車時的柱間支撐設(shè)置相同，吊車梁以下至柱腳的下段柱的柱間支撐且宜設(shè)置在溫度區(qū)段的中部，間距不超過50m。

3．2次梁的設(shè)計

在針對冶金建筑開始設(shè)計次梁的時候，要盡最大的可能去防止次梁出現(xiàn)過大的撓度，若出現(xiàn)撓度太大，可能產(chǎn)生危險，同時對于建筑而言，在使用的功能上會受到一定的影響。因此在冶金建筑樓層當(dāng)中，對平面梁格進(jìn)行設(shè)計布置，不僅要考慮鋼板在最大支撐上的要求，還要考慮機械設(shè)備實際的狀況。站在普板與梁二者間相互作用的角度上進(jìn)行深入分析，建筑的梁、鋼板之間有比較好的連接性，也就表明了二者之間能夠形成有效的支撐，因此不需對梁在整體的穩(wěn)定性上進(jìn)行計算。如果對鋼板、連梁在焊接的時候，在焊接了兩端而沒有焊接中間，這樣在對梁平面外的穩(wěn)定性，再進(jìn)行計算的時候，只能是根據(jù)跨中沒有側(cè)向支撐，對這種狀況進(jìn)行分析。雖說次梁所需承受的荷載不大，但是也需要對其使用軋制H型鋼，一般不采用普通的槽鋼，因為普通的槽鋼在穩(wěn)定性方面不好，不能夠滿足實際的需求。

3．3結(jié)構(gòu)內(nèi)力的分析

⑴鋼結(jié)構(gòu)冶金工業(yè)當(dāng)中的冶金建筑在布置方面有非常復(fù)雜的梁格，使用計算機對其進(jìn)行建模的時候，如果嚴(yán)格的按照實際工程的建筑情況，就需要布置很多的近節(jié)點，然而近節(jié)點一旦數(shù)量太多，就會給計算的結(jié)果帶來許多偏差。因此在鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑實施建模的時候，要適當(dāng)進(jìn)行簡化，進(jìn)而讓計算機的結(jié)果在精準(zhǔn)性方面能得到保障。⑵通過使用柱間的對立面網(wǎng)絡(luò)實施簡化，把其當(dāng)成受力的桿件，輸入到結(jié)構(gòu)的模型當(dāng)中。支撐的剛度、建筑縱向的抗側(cè)剛度，在影響方面會起著直接的作用，而且柱間的支撐還會對其兩側(cè)的柱腳，造成很不好的影響，一旦柱腳遭受了復(fù)雜荷載的影響，很容易就會導(dǎo)致柱腳的錨栓，發(fā)生比較明顯的上拔狀況，并且在作用力的影響下，柱腳所承受的剪力也會加大。⑶對柱間起到支撐作用的桿件要進(jìn)行具體的確認(rèn)，一般對于建筑柱間的支撐，通常采用的都是剪刀撐的方法，在設(shè)計時按照設(shè)計的要求，針對兩種受力在形式方面進(jìn)行選擇，分別是拉桿、壓桿［1］。如果選擇壓桿去做支撐，就能通過計算軟件的辦法，對結(jié)構(gòu)展開驗算。如果選擇拉桿去做支撐，計算軟件最終得到的結(jié)果會是強度在驗算方面不能夠滿足要求，這是計算使用的軟件很難以單拉桿的形式進(jìn)行有效處理，不會影響到計算軟件對建筑結(jié)構(gòu)在空間結(jié)構(gòu)上關(guān)于受力特性分析方面的結(jié)果。因此，在對拉桿進(jìn)行設(shè)計的時候，設(shè)計人員要選擇同筆算的方法，針對拉桿在強度方面展開驗算。

3．4伸縮縫的設(shè)計

鋼鐵在熱脹冷縮方面的性質(zhì)是非常的明顯，一旦在對鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計的時候針對溫度伸縮縫的設(shè)計沒有考慮好，那就非常有可能因為溫度發(fā)生變化，導(dǎo)致建筑出現(xiàn)變形的現(xiàn)象。鋼結(jié)構(gòu)在溫度應(yīng)力方面，產(chǎn)生的因素是非常多的。如果冶金建筑的平面尺寸較大，通常就會在建筑的橫向及縱向設(shè)置好與之對應(yīng)的伸縮縫，進(jìn)一步將建筑詳細(xì)劃分為不同的溫度區(qū)段。溫度的伸縮縫在具體部位的設(shè)置，按照鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范要求設(shè)計，橫向的伸縮縫對連接的位置可以使用槽鋼夾板和橢圓孔的滑動方式。而縱向伸縮縫通常都選擇在屋架的位置，去設(shè)置好與之對應(yīng)固定的支座［2］。

3．5鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕的設(shè)計

如果冶金建筑所處的環(huán)境比較潮濕，且環(huán)境對構(gòu)件具有腐蝕性，若未對鋼結(jié)構(gòu)的表面部位進(jìn)行全方位的處理，導(dǎo)致其直接暴露在空氣之中，就很容易產(chǎn)生腐蝕等較為嚴(yán)重的問題。導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)在強度方面被迫降低，建筑在使用壽命逐漸被縮短，因此針對此問題必須予以高度的重視。在對腐蝕的問題進(jìn)行考慮的時候，要把環(huán)境的條件、腐蝕物性質(zhì)進(jìn)行相互的結(jié)合，既要讓建筑在內(nèi)部的布置上確?？茖W(xué)、合理，也要讓冶金建筑在結(jié)構(gòu)上保持安全、可靠。通常的情況下，都會選擇涂刷防銹的油漆進(jìn)行防腐蝕，鋼構(gòu)件在使用條件上，對涂層的層數(shù)、厚度方面，均起著決定的作用。鋼構(gòu)件工作在室內(nèi)時，涂層在厚度上大概在120μm左右，通常有兩道面漆和兩道底漆。鋼構(gòu)件工作在室外時，涂層的總厚度數(shù)值要在120μm，有時候數(shù)值還會超過了200μm。柱腳埋在地面以下的那些部分，要選擇強度等級較低的混凝土進(jìn)行包裹，厚度必須高于50mm，包裹的混凝土高出室外地面不應(yīng)小于150mm，室內(nèi)地面不宜小于50mm。在存在腐蝕物質(zhì)的環(huán)境當(dāng)中，進(jìn)行工作的鋼構(gòu)件，受力焊縫的厚度、型鋼的厚度，不能低于8mm。

3．6抗震的設(shè)計

鋼結(jié)構(gòu)的冶金建筑在抗震方面的性能很好，但是當(dāng)下很多鋼結(jié)構(gòu)廠房因為設(shè)計不夠合理，所以其自身的性能沒有得到發(fā)揮，進(jìn)而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的破壞比較嚴(yán)重［3］。針對鋼結(jié)構(gòu)的冶金建筑在抗震方面實施設(shè)計的時候，需要注意以下問題:⑴冶金建筑在總體結(jié)構(gòu)、質(zhì)量方面，分布要足夠均勻，讓支撐裝置的受力更加均勻、變形更加協(xié)調(diào)。冶金建筑出現(xiàn)破壞的原因，并不是強度不夠，通常都是支撐系統(tǒng)穩(wěn)定性不夠強所導(dǎo)致的，因此應(yīng)盡最大可能去避免由于其整體分布不夠均勻，對冶金建筑抗震的性能造成影響［4］。⑵鋼結(jié)構(gòu)的冶金建筑處在地震情況時，其所產(chǎn)生的地周疲勞現(xiàn)象還是非常明顯的，在對連接點展開設(shè)計時必須要確保節(jié)點的穩(wěn)定性，構(gòu)件需要完全進(jìn)入了塑性的工作狀況，才能讓抗震的性能得到充分的發(fā)揮［5］。

3．7防火、防水的設(shè)計

⑴防火的設(shè)計當(dāng)溫度超過了100℃的時候，鋼材在抗拉方面的強度會隨著溫度逐漸的升高而降低，這時塑性就會增大。當(dāng)溫度到達(dá)250℃時，鋼材會發(fā)生藍(lán)脆的狀況，這時塑性就會降低、抗拉的強度就會增加。當(dāng)溫度到達(dá)500℃時，鋼結(jié)構(gòu)就會因為鋼材的強度不夠高而出現(xiàn)垮落的現(xiàn)象。因此鋼結(jié)構(gòu)表面的溫度高于200℃的時候，就必須要做好防火的設(shè)計工作，設(shè)計的方法通常有兩種:其一，在鋼材構(gòu)件的表面涂刷上防火的涂料;其二，在鋼構(gòu)件外表面包裹上一層耐火磚。⑵防水的設(shè)計鋼結(jié)構(gòu)的冶金建筑的排水系統(tǒng)主要包含:內(nèi)排水的系統(tǒng)、外排水的系統(tǒng)這兩種。通過室內(nèi)的管道排出雨水的，屬于內(nèi)排水的系統(tǒng)。通過冶金建筑屋頂?shù)奶鞙?，從而讓雨水可以排到室外設(shè)置的雨水管道中，屬于外排水的系統(tǒng)。在對排水系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計的時候，必須根據(jù)當(dāng)時實際的地形、氣候等條件，防止泛水、冒水的狀況發(fā)生。

4結(jié)語

綜上所述，在對冶金工業(yè)的建筑中，實施結(jié)構(gòu)設(shè)計的時候，要充分考慮到使用的環(huán)境、材料、力學(xué)等各種方面的問題，不斷地去優(yōu)化工業(yè)建筑的結(jié)構(gòu)，讓工業(yè)建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計，在整體上得到一個有效的提高，進(jìn)而讓工業(yè)建筑的技術(shù)性、積極性能夠得到科學(xué)的實現(xiàn)，相應(yīng)的設(shè)計人員也必須要緊跟時展的步伐，不斷地推動工業(yè)建筑的發(fā)展。

作者:多豪學(xué) 單位:西北礦冶研究院