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工业钢结构厂房设计中的问题和成因

人气:发表时间:2019-09-29

  工业厂房建设中,钢结构形式应用十分普遍,这增强了厂房的实用性,有效降低了钢结构厂房的建设成本,延长了厂房的使用寿命。工业钢结构厂房建设中,钢结构设计直接影响了结构的安全性和稳定性,很多因素都会影响结构设计,同时对作业条件和基础形式均提出了十分严格的要求,因此要从多角度入手做好厂房的设计与改造工作。
  
  1、工业钢结构厂房设计的现状
  
  1.1结构布局不合理。在生产和应用中,应严格按照图纸的要求来设计厂房内部结构,确保建筑内部多个空间形成合理且协调的关系。但是,现阶段,我国钢结构工业场地建设缺乏合理性,在工程建设中无法协调空间比例,任意划分厂房空间,因此厂房空间利用的科学性也受到了极大的影响,厂房内部空间面积划分也存在较多问题。
  工业钢结构厂房
  1.2内部结构设计不科学。传统园区工业钢结构厂房建设中,钢筋混凝土结构是最为常见的结构形式。与传统的混凝土工业钢结构厂房相比,厂房的承载能力显著提高,因此钢结构厂房构件设计的质量尤为关键。但是在工业钢结构厂房设计中,依然需要不断改进和完善。比如,钢支架设计均匀度不高,墙体尺寸也无法达到设计的基本要求。
  
  1.3成本造价控制不力。在钢结构厂房设计中,成本造价问题是人们格外关注的问题。在钢结构设计中务必严格控制工程造价。但是很多厂家均无法采取有效的措施控制工程造价,甚至也出现了厂房建设造价超支的现象,部分厂房完工后造价超出预算,进而降低工程的效益,部分厂房甚至面临着返工重建的困境。
  
  2、工业钢结构厂房设计中的问题和成因
  
  钢结构设计具有复杂性和系统性,钢结构厂房的设计是工程建设的重要前提,在设计中可分为设计理念和设计结构等不同的内容。
  
  2.1设计理念不科学。若要提升工业钢结构厂房建设的质量和效果,需完善结构设计分析,明确结构形式和设计细节,树立更加科学和更加完善的设计理念,充分体现钢结构自身的优势和特点。但是在钢结构厂房设计中,设计人员只是简单地核对了设计工作,设计内容相对单一,设计中无法充分考虑问题,不重视结构设计,这使得钢结构厂房设计无法体现出其优势和价值,影响了工程设计的质量。
  
  如在钢结构厂房设计中,设计人员只是对厂房结构中的独立空间进行了简单的设计,空间分配缺乏科学性与合理性。设计的效果无法满足结构应用的需要。此外,当前,我国工业钢结构厂房设计中工程造价控制依然存在一定的不足,由此也引发了诸多的成本价差的问题,且结构工业钢结构厂房的经济效益也受到了极大的影响,降低了工程的使用价值,工程设计和建设无法满足既定的标准和要求,因此出现了返工的问题,降低了工程的进度和工程的经济效益。
  
  2.2忽视设计细节。工业钢结构厂房设计中,应当全面结合工程建设和施工的要求,不断提高工程设计水平,确保工程施工满足工程设计的要求。但在厂房结构设计中,钢结构本身灵活性较强,因此在工程施工中容易受到周边环境的影响,进而导致锈蚀等问题。钢结构与空气中的氧气和水蒸气结合后,会改变钢材料的化学性质和物理状态,这使得钢结构的稳定性和安全性将受到不同程度的影响。
  
  为了有效规避以上问题,设计人员需采取涂漆等防腐方法,阻断材料与空气及水分的接触路径,进而保证工程建设的质量及效果。同时,设计人员还需仔细考量钢结构厂房在多雨季节的防腐问题,多雨季节的空气相对湿度较高,因此在高温、高湿条件下发生了明显的变化,破坏了钢结构的性能。所以,在钢结构厂房投入使用后,务必高度重视结构的防腐工作,加强材料监管,并定期对钢结构采取防腐控制措施,最大限度的规避钢结构锈蚀问题。
  
  在钢结构厂房设计中,还需采取多种有效的防火防灾措施。设计时应充分考虑防火问题。火灾是钢结构厂房需要应对的十分重要的问题,钢结构在高温条件下会出现倒塌现象,进而造成严重的安全事故,威胁人们的生命及财产安全。对此,设计人员需采取多种措施应不断优化并完善钢结构构件的耐高温性能,降低结构受到火灾而出现变形或倒塌的几率,有效控制事故风险。
  
  3工业钢结构厂房设计改造措施
  
  工业钢结构厂房设计是一项十分复杂的工作,其涉及到多个环节和多种内容,为了提高结构设计的质量,应从防火设计、防腐设计、抗震设计、荷载设计和安全性与经济性的协调等多个方面不断优化和改进工业钢结构厂房设计,从而彻底优化设计的整体水平。
  
  3.1防火设计。与传统的结构形式相比,温度对钢结构的影响较为明显,故而钢结构设计难度较大。设计人员在结构设计中要将结构的防火性能作为设计的重点,不断完善结构的防火与隔热设计。在结构设计中,要全面考虑工业钢结构厂房的主要用途和火险类型,并以此为基础确定钢结构厂房的防火等级,以规范和设计的基本要求保证防火设计的科學性与合理性。在钢结构防火设计中,设计人员通常在结构表面涂抹适量的防火涂料,以优化结构的防火性能。同时,设计人员还要结合厂房的结构形式和具体情况,采取科学有效的预防措施,如完善厂房安全出口与疏散楼梯的设计。若发生火灾,则可有效保证人员疏散的及时性,不断优化钢结构防火设计水平。
  钢结构厂房施工
  3.2防腐设计。钢结构金属构件在长期的应用中会受到多种因素的影响,进而容易出现结构腐蚀问题,而腐蚀问题的出现则会直接影响结构的使用性能,威胁结构安全。鉴于此,在工业钢结构厂房设计中,设计人员应不断增强自身的结构防腐意识和理念,充分了解腐蚀对结构性能产生的负面影响,进而采取多种措施不断完善防腐设计。同时,充分结合以往的工程案例仔细分析出现腐蚀问题的原因,最大限度规避腐蚀问题。另外,在工程设计中,应科学设计结构防腐涂层,提升防腐涂层的粘结性和疏水性,隔绝氧气、氧离子等物质与钢结构中的金属接触途径,最终不断提高结构的防腐性。
  
  3.3抗震设计。钢结构厂房抗震设计与厂方的质量及安全有着十分紧密的联系。现如今,我国的地震灾害发生频率明显提高,工业钢结构厂房设计中的抗震设计也受到了人们的高度重视。在设计工作中,一方面要为钢结构厂房提供充足的活动空间,另一方面还应完善结构受力,充分展现钢架的优势。立足于横向结构和纵向结构两个方面,避免厂房结构变形,进而增强结构的抗震性能。现阶段,支撑结构强度无法满足工程使用的要求是导致建筑结构地震损害的主要原因,由此也引发了诸多的安全事故。为此,在结构设计中应首先明确结构传力的特点,合理布置支撑结构,有效减小地震对结构所产生的负面影响。同时,采取有效措施不断提高构件连接的紧密性和牢固性。构件连接设计的过程中应充分结合工程施工的概况和条件科学选择连接方式,同时在选择连接方式时,还应结合承压力和剪切力等因素的要求,保证连接位置的合理性。   3.4荷载设计。荷载设计对专业性要求较高,同时也需要结合实际采取科学的计算方法完成数据计算,这可有效提高钢结构荷载设计的准确性与科学性。现阶段,结构设计中,设计人员通常采用专业软件来完成设计环节,荷载取值时,应考虑工程所在地的自然环境和气候特点。如工程所在地降雪量较大,则应适度提高钢结构屋面的积雪荷载,确保结构荷载的最大值可承载积雪的压力和负面影响。
  
  3.5协调结构的安全性与经济性。在工业钢结构厂房结构设计过程中,一方面要充分保证结构安全,另一方面还要不断提高结构的安全性。钢结构厂房内部的装饰比较简单,所以施工方法的合理性、操作的便捷性以及结构布置的科学性对钢结构厂房的经济性起到了决定性的作用。如在某工程设计中,设计人员从结构形式出发,采用了轻型门式钢架和钢框架结构的形式,且在选择设计形式时充分结合了工程设计的多个影响因素,以此来不断提高结构的经济性。如只按照钢框架结构来完成设计工作,厂房的用钢量较多,每平米用钢量在50kg以上。在厂房设计中若局部以钢框架结构来设计,其他部分采用门式钢架设计形式,则厂房的用钢梁則为每平米45kg。在设计中还应科学地设计抗风柱、水平支撑、柱间支撑等多个构件,选择合理的结构参数,合理地进行结构选型,也可以降低厂房用钢量,从而有利于提高厂房的经济性。除此之外,设计中,若计算结果不符合要求,设计人员为确保结构的安全性,一般会应用加大构件截面的方法,但通常截面增加多,应力比增加少,故而在结构设计中应及时调整结构形式,多次计算,有效减少结构的用钢量,不断增强结构的经济性。
  
  现如今,我国工业发展水平显著提高,工业钢结构厂房建设数量不断增多,规模不断扩大,高质量和高水平的厂房设计有利于提升厂房的整体性能,并为施工作业人员提供更加便捷和安全的操作环境。最近几年,工业钢结构厂房设计中,钢结构形式得到了广泛应用,且随着科技的发展,技术水平也在不断提高,多种新型技术出现在了钢结构厂房设计中,所以我们也应以多个角度完善工业钢结构厂房设计,以此提高工业钢结构厂房的性能和质量。
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