冶金工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)探析

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摘要:社會(huì)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(duì)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(jì)當(dāng)中，需要考慮的因素越來越多，因此對(duì)工業(yè)建筑在設(shè)計(jì)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(jì)時(shí)所需要注意的內(nèi)容，并針對(duì)冶金工業(yè)建筑在支撐系統(tǒng)設(shè)計(jì)、次梁設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析、伸縮縫設(shè)計(jì)、鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕設(shè)計(jì)、抗震設(shè)計(jì)、建筑防火、防水設(shè)計(jì)等多方面設(shè)計(jì)要點(diǎn)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(jì);設(shè)計(jì)要點(diǎn)

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(gè)組成部分，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，相比于其他行業(yè)存在著一些差別，因此本文針對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)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(jì)方面的概述隨著社會(huì)的不間斷發(fā)展以及科學(xué)技術(shù)的不間斷進(jìn)步，對(duì)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(duì)冶金工業(yè)在發(fā)展方面起到了帶動(dòng)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(huì)對(duì)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(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要點(diǎn)分析

3．1支撐系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

在冶金工業(yè)領(lǐng)域中，對(duì)于冶金建筑支撐系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，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(jī)械設(shè)備在使用時(shí)的具體要求，應(yīng)該按照冶金建筑結(jié)構(gòu)的跨度、振動(dòng)、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(duì)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(gè)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(shí)，柱間支撐間距宜取30～45m之間;當(dāng)房屋有吊車時(shí)，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(shí)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(jì)

在針對(duì)冶金建筑開始設(shè)計(jì)次梁的時(shí)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(xiǎn)，同時(shí)對(duì)于建筑而言，在使用的功能上會(huì)受到一定的影響。因此在冶金建筑樓層當(dāng)中，對(duì)平面梁格進(jìn)行設(shè)計(jì)布置，不僅要考慮鋼板在最大支撐上的要求，還要考慮機(jī)械設(shè)備實(shí)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(duì)梁在整體的穩(wěn)定性上進(jìn)行計(jì)算。如果對(duì)鋼板、連梁在焊接的時(shí)候，在焊接了兩端而沒有焊接中間，這樣在對(duì)梁平面外的穩(wěn)定性，再進(jìn)行計(jì)算的時(shí)候，只能是根據(jù)跨中沒有側(cè)向支撐，對(duì)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(duì)其使用軋制H型鋼，一般不采用普通的槽鋼，因?yàn)槠胀ǖ牟垆撛诜€(wěn)定性方面不好，不能夠滿足實(shí)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(jì)算機(jī)對(duì)其進(jìn)行建模的時(shí)候，如果嚴(yán)格的按照實(shí)際工程的建筑情況，就需要布置很多的近節(jié)點(diǎn)，然而近節(jié)點(diǎn)一旦數(shù)量太多，就會(huì)給計(jì)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(shí)施建模的時(shí)候，要適當(dāng)進(jìn)行簡化，進(jìn)而讓計(jì)算機(jī)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(duì)立面網(wǎng)絡(luò)實(shí)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(huì)起著直接的作用，而且柱間的支撐還會(huì)對(duì)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(huì)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(huì)加大。⑶對(duì)柱間起到支撐作用的桿件要進(jìn)行具體的確認(rèn)，一般對(duì)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(jì)時(shí)按照設(shè)計(jì)的要求，針對(duì)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(jì)算軟件的辦法，對(duì)結(jié)構(gòu)展開驗(yàn)算。如果選擇拉桿去做支撐，計(jì)算軟件最終得到的結(jié)果會(huì)是強(qiáng)度在驗(yàn)算方面不能夠滿足要求，這是計(jì)算使用的軟件很難以單拉桿的形式進(jìn)行有效處理，不會(huì)影響到計(jì)算軟件對(duì)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(duì)拉桿進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，設(shè)計(jì)人員要選擇同筆算的方法，針對(duì)拉桿在強(qiáng)度方面展開驗(yàn)算。

3．4伸縮縫的設(shè)計(jì)

鋼鐵在熱脹冷縮方面的性質(zhì)是非常的明顯，一旦在對(duì)鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候針對(duì)溫度伸縮縫的設(shè)計(jì)沒有考慮好，那就非常有可能因?yàn)闇囟劝l(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(huì)在建筑的橫向及縱向設(shè)置好與之對(duì)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(jì)規(guī)范要求設(shè)計(jì)，橫向的伸縮縫對(duì)連接的位置可以使用槽鋼夾板和橢圓孔的滑動(dòng)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(duì)應(yīng)固定的支座［2］。

3．5鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕的設(shè)計(jì)

如果冶金建筑所處的環(huán)境比較潮濕，且環(huán)境對(duì)構(gòu)件具有腐蝕性，若未對(duì)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(qiáng)度方面被迫降低，建筑在使用壽命逐漸被縮短，因此針對(duì)此問題必須予以高度的重視。在對(duì)腐蝕的問題進(jìn)行考慮的時(shí)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(huì)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(duì)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(shí)，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(shí)，涂層的總厚度數(shù)值要在120μm，有時(shí)候數(shù)值還會(huì)超過了200μm。柱腳埋在地面以下的那些部分，要選擇強(qiáng)度等級(jí)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(jì)

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?yàn)樵O(shè)計(jì)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(duì)鋼結(jié)構(gòu)的冶金建筑在抗震方面實(shí)施設(shè)計(jì)的時(shí)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(qiáng)度不夠，通常都是支撐系統(tǒng)穩(wěn)定性不夠強(qiáng)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(duì)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(shí)，其所產(chǎn)生的地周疲勞現(xiàn)象還是非常明顯的，在對(duì)連接點(diǎn)展開設(shè)計(jì)時(shí)必須要確保節(jié)點(diǎn)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(jì)

⑴防火的設(shè)計(jì)當(dāng)溫度超過了100℃的時(shí)候，鋼材在抗拉方面的強(qiáng)度會(huì)隨著溫度逐漸的升高而降低，這時(shí)塑性就會(huì)增大。當(dāng)溫度到達(dá)250℃時(shí)，鋼材會(huì)發(fā)生藍(lán)脆的狀況，這時(shí)塑性就會(huì)降低、抗拉的強(qiáng)度就會(huì)增加。當(dāng)溫度到達(dá)500℃時(shí)，鋼結(jié)構(gòu)就會(huì)因?yàn)殇摬牡膹?qiáng)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(shí)候，就必須要做好防火的設(shè)計(jì)工作，設(shè)計(jì)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(jì)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(duì)排水系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，必須根據(jù)當(dāng)時(shí)實(shí)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(duì)冶金工業(yè)的建筑中，實(shí)施結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)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(jì)，在整體上得到一個(gè)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(shí)現(xiàn)，相應(yīng)的設(shè)計(jì)人員也必須要緊跟時(shí)展的步伐，不斷地推動(dòng)工業(yè)建筑的發(fā)展。

參考文獻(xiàn):

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［5］王建群，李大浪，黃恒平，等．冶金礦山大型鋼井架模塊化設(shè)計(jì)研究與應(yīng)用［J］．有色冶金設(shè)計(jì)與研究，2015，36(04):49-51+55．

作者:多豪學(xué) 單位:西北礦冶研究院