钢结构厂房设计与选址指南:大跨度框架结构与地震区避免策略
- admin
- 2025-02-27
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1.结构体系
钢结构厂房由于工艺布置的需求,通常是大空间且大跨度的。其结构一般会采用框架结构,在层数较多且工艺条件允许时,也能够采用框剪结构。结构布置的原则为:要尽量让柱网做到对称且均匀布置,让建筑的刚度中心与质量中心接近,以此来减小建筑的空间扭转作用。结构体系需要简洁、规则钢结构加强筋设计原则,传力要明确。避免出现凹角和收缩,防止应力集中和突变,同时避免外挑和内收的竖向变化过多,力求沿竖向的刚度不突变或少突变。因为多层厂房跨度方向尺寸较大,所以柱子较少;而柱距方向尺寸较小,柱子就较多。通常是进行横向控制,让纵横向的抗震能力大致相同,这样不仅有利于抗震,还能使设计更经济合理。
2.选址
厂房设计选址很重要。要尽量避开地震区,因为地震区房屋的伸缩缝是合一的。当厂房较长时,宜采取以下一些构造措施和施工措施,以减少设置伸缩缝及防震缝的数量:在施工中,每隔 40m 设置一道后浇带,其宽度为 800mm 到 1400mm;后浇带的位置应设在结构受力影响最小的区段。在温度影响较大的顶层、底层、山墙和内纵墙端开间的墙体等部位,要适当提高配筋率。还要加厚屋面隔热保温层或设置架空层,形成通风屋面。
3.防火设计
钢结构工业厂房的防火能力不佳。所以,钢结构需要进行隔热设计以及防火设计。
根据《建筑设计防火规范》,需正确定义建筑物生产的火灾危险性类别,然后合理确定建筑的耐火等级。厂房生产的火灾危险性被分为甲、乙、丙、丁、戊五类。若确定工程为二级耐火等级,就应严格按照二级耐火等级加涂防火涂料来进行防护,以此让钢构件达到二级防火等级的耐火极限要求。
设计时需选用合适的钢结构防火保护方法来对钢结构进行有效保护,也就是要把钢结构的耐火极限提升至规范所规定的值,以避免钢构件遇火出现变形塌落的情况。当下,保护钢结构厂房最为常用的办法是在其表面涂抹钢结构防火涂料,当发生火灾时,这种涂料能充当耐火隔热保护层,从而有效地提高钢构件的耐火极限,满足现行国家规范的要求。使用防火涂料时,要注意防火涂料与底层防腐涂料需相互匹配,不能与底层防腐涂料发生化学反应,以防影响防腐防火效果。在设计过程中,需根据不同建筑对构件耐火极限的要求,经过科学比较,选出最为恰当的防火保护方法,以满足经济和安全的要求。
钢结构建筑设计时需合理划分建筑物的防火分区,并且要对每个防火分区的面积进行严格管控。同时,还需控制每个分区的疏散口数量以及疏散距离,而安全出口指的是符合防火规范规定的疏散楼梯、能够直通室外地平面或安全区域的门。钢结构建筑自身有弱点,所以在设计时需充分考虑人员疏散因素。要将人员密度指标与钢结构建筑特点综合考量,加强对安全疏散路线、疏散距离、疏散宽度的设计要求,科学设置疏散指示标志,让人员能快速疏散至安全地带,以此大大降低人员伤亡和财产损失。
4.防腐设计
钢结构表面若直接暴露在大气中钢结构加强筋设计原则,就会发生锈蚀。当钢结构厂房的空气中存在侵蚀性介质,或者钢结构处在潮湿的环境中时,钢结构厂房的锈蚀现象会更加明显且严重。钢结构的锈蚀一方面会导致构件截面减小,另一方面会使钢构件表层局部出现锈坑。在构件受力时,这种锈坑会引起应力集中现象,从而使结构过早地遭到破坏。因此,要对钢结构厂房构件的防锈蚀问题给予足够重视。应依据厂房侵蚀介质情况和环境条件,在总图布置、工艺布置、材料选择等方面采取相应对策和措施,以此来确保厂房结构的安全。为防止金属表面锈蚀,通常会采用防锈防腐涂料对其进行涂装保护。而保护层透气,会成为造成金属表面失去阴极保护并加快锈蚀速率的诱因。防腐涂层要有效地屏蔽水蒸气、氧气、氯离子等的侵蚀并起到物理防锈作用,就需要具备致密、疏水性强、附着力好、电阻大或涂层足够厚这些条件。一般情况下,室内钢结构在自然大气介质作用下,要求涂层厚度达到 100μm,也就是底漆两道且面漆两道。露天的钢结构或者处于工业大气介质影响下的钢结构,需要漆膜的总厚度在 150μm 到 200μm 之间。在酸这种环境中的钢结构,需要使用氯磺化防酸漆。钢柱的柱脚处于地面以下的部分,要用不低于 C20 的混凝土进行包裹,并且其保护层的厚度不能小于 50mm。
5.电梯间的位置安排
多层厂房因为设备和货物很重,存在竖向运输的需求,所以都要安装电梯。钢筋混凝土电梯井筒的刚度非常大,在进行结构设计时,应当充分考虑电梯井筒对建筑物产生的偏心影响,并且在结构布置方面要尽量不让电梯井筒处于建筑物的角部和端部。
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