鋼結(jié)構(gòu)工廠的完善是一個(gè)很漫長而艱巨的任務(wù)，同時(shí)也是一個(gè)研究的新趨勢，具有很大的社會(huì)意義。現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房因其施工速度快、自重輕、抗震性能好、環(huán)保等特點(diǎn)在建筑工程中已被廣泛認(rèn)可,在工業(yè)廠房設(shè)計(jì)中逐漸代替了笨重的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)而得到了普遍應(yīng)用，本文就鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房的地基、屋面、防震等設(shè)計(jì)進(jìn)行了簡要分析研究。

　　工業(yè)建筑雜志社于2000年組建成立，是中冶集團(tuán)建筑研究總院的委托法人單位，中國鋼結(jié)構(gòu)協(xié) 會(huì)的常務(wù)理事單位。編輯出版并發(fā)行《工業(yè)建筑》(月刊)、《鋼結(jié)構(gòu)》(雙月刊)、《環(huán)境工程》、《冶金環(huán)境保護(hù)》四本雜志;承擔(dān)冶金部環(huán)境保護(hù)綜合利用信息網(wǎng)的運(yùn)營工作;中國鋼協(xié)房屋建筑鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會(huì)、中國環(huán)境科學(xué)學(xué)會(huì)環(huán)境工程分會(huì)、中國金屬學(xué)會(huì)冶金環(huán)境保護(hù)分會(huì)等3 個(gè)協(xié)(學(xué)會(huì))的秘書處掛靠在雜 志社。另外，承擔(dān)中冶集團(tuán)建筑研究總院及中國鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會(huì)指定的任務(wù)。業(yè)務(wù)范圍涉及土木建筑、環(huán)境保護(hù)兩大領(lǐng)域。

　　引言：

　　鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件可以工廠化批量生產(chǎn)，施工簡單，安裝快捷，大大縮短施工周期;其次，鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房在自重方面：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;在環(huán)保方面，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。所以鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房越來越多。

　　一、鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房的設(shè)計(jì)原則

　　為了保證鋼結(jié)構(gòu)廠房的空間工作,提高其整體剛度,承受和傳遞縱向水平力,防止桿件產(chǎn)生過大的變形,避免壓桿失穩(wěn),以及保證結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性,應(yīng)根據(jù)廠房結(jié)構(gòu)的形式,車間吊車的設(shè)置,振動(dòng)設(shè)備以及廠房的跨度、高度,溫度區(qū)段的長度等情況布置可靠的支撐系統(tǒng)。廠房每一溫度區(qū)段應(yīng)設(shè)置穩(wěn)定的柱間支撐系統(tǒng),并與屋蓋橫向水平支撐的布置相協(xié)調(diào)。下柱支撐的位置是決定廠房縱向結(jié)構(gòu)變形方向的重要因素,并影響溫度應(yīng)力的大小,下柱支撐應(yīng)盡可能設(shè)在溫度區(qū)段的中部,使吊車梁等縱向構(gòu)件能隨著溫度變化比較自由地向區(qū)段兩端伸縮。當(dāng)溫度區(qū)段的長度不大時(shí),一般在溫度區(qū)段的中部設(shè)置一道下段柱支撐,但溫度區(qū)段的長度大于150 米時(shí),為了保證廠房的縱向剛度,應(yīng)在溫度區(qū)段內(nèi)設(shè)置兩道下段柱支撐,其位置應(yīng)盡可能布置在溫度區(qū)段中間三分之一的范圍內(nèi),為了避免過大的溫度應(yīng)力,兩道支撐的中心距離不宜大于72 米。另外鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房圖紙的設(shè)計(jì)也非常重要，無論在什么樣的工程中，圖紙是工程施工的依據(jù)。在鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房的設(shè)計(jì)期間，要組織施工單位專業(yè)技術(shù)人員對圖紙進(jìn)行會(huì)審,檢查施工圖紙中的“錯(cuò)、漏、碰、缺”,力爭把問題解決在施工之前,減少因圖紙問題對工程質(zhì)量、進(jìn)度的影響。鋼結(jié)構(gòu)工程要針對制作階段和安裝階段分別編制施工組織設(shè)計(jì),其中制作工藝內(nèi)容應(yīng)包括制作階段各工序、各分項(xiàng)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)要求,以及為保證產(chǎn)品質(zhì)量而制訂的各項(xiàng)具體措施。

　　二、地基設(shè)計(jì)

　　1.施工前準(zhǔn)備：(一)施工前應(yīng)驗(yàn)槽，將積水、淤泥清除干凈，待干燥后再鋪灰土。(二)灰土施工時(shí)，應(yīng)適當(dāng)控制其含水量，以用手緊握土料成團(tuán)，兩指輕捏能碎為宜，如土料水分過多或不足時(shí)可以晾干或?yàn)⑺疂櫇瘛；彝翍?yīng)拌和均勻、顏色一致，拌好后應(yīng)及時(shí)鋪好夯實(shí)。鋪土應(yīng)分層進(jìn)行。厚度由槽(坑)壁預(yù)設(shè)標(biāo)釬控制。(三)每層灰土的夯打遍數(shù)，應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求的干密度在現(xiàn)場試驗(yàn)確定。(四)灰土分段施工時(shí)，不得在墻角、柱墩及承重宙間墻下接縫，上下相鄰兩層灰土的接縫間距不得小于0.5m，接縫處的灰土應(yīng)充分夯實(shí)。當(dāng)灰土墊層地基高度不同時(shí)，應(yīng)做成階梯形，每階寬度不少于0.5m。(五)在地下水位以下的基槽、坑內(nèi)施工時(shí)，應(yīng)采取排水措施，使在無水狀態(tài)下施工。入槽的灰土，不得隔日夯打。夯實(shí)后的灰土3日內(nèi)不得受水浸泡。(六)灰土打完后，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行基礎(chǔ)施工，并及時(shí)回填土，否則要做臨時(shí)巡蓋，防止日曬雨淋。剛打完畢或尚未夯實(shí)的灰土，如遭受雨淋浸泡，則應(yīng)將積水及松軟灰土除去并補(bǔ)填夯實(shí)，受浸濕的灰土，應(yīng)在晾干后再使用。

　　2. 工業(yè)廠房地基的處理，在施工過程中如發(fā)現(xiàn)地基土質(zhì)過硬或過軟不符合設(shè)計(jì)要求，或發(fā)現(xiàn)空洞、暗溝等存在，應(yīng)本著使建筑物各部位沉降盡量趨于一致，以減小地基不均勻沉降的原則進(jìn)行地基處理。我們以磚井或土井的處理為例說明。磚井在溝槽中間，井內(nèi)填土已較密實(shí)，則應(yīng)將井的磚圈拆除至溝槽底以下1m(或更多)，在此拆除范圍內(nèi)用2：8或3：7灰土分層夯實(shí)至溝槽底：如井的直徑大于1.5m時(shí)，則應(yīng)適當(dāng)考慮加強(qiáng)上部結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，如在墻內(nèi)配筋或做地基梁跨越磚井。若井在基礎(chǔ)的轉(zhuǎn)角處，除采用上述拆除回填辦法處理外，還應(yīng)對基礎(chǔ)加強(qiáng)處理，(一) 當(dāng)井位于房屋轉(zhuǎn)角處，而基礎(chǔ)壓在井上部分，并且在井上部分所損失的承壓面積，可由其余基槽承擔(dān)而不引起過多的沉降時(shí)，則可采用從基礎(chǔ)中挑梁的辦法解決。(二)當(dāng)井位于墻的轉(zhuǎn)角處，而基礎(chǔ)壓在井上的面積較大，且采用挑梁辦法較困難或不經(jīng)濟(jì)時(shí)，則可將基礎(chǔ)沿墻長方向向外延長出去，使延長部分落在老土上。落在老土上的基礎(chǔ)總面積，應(yīng)等于井圈范圍內(nèi)原有基礎(chǔ)的面積(即A1+A2=A)，然后在基礎(chǔ)墻內(nèi)再采用配筋或鋼筋混凝土梁來加強(qiáng)。 如井已回填但不密實(shí)，甚至還是軟土?xí)r，可用大塊石將下面軟土擠緊，再選用上述辦法回填處理。若井內(nèi)不能夯填密實(shí)時(shí)，則可在井的磚圈上加鋼筋混凝土蓋封口，上部再回填處理。

　　三、 屋面設(shè)計(jì)

　　屋架結(jié)構(gòu)體系有無檁和有檁兩種方案。有檁體系特點(diǎn)為構(gòu)件重量輕、用料省、運(yùn)輸安裝較輕便但其屋蓋構(gòu)件數(shù)量較多、構(gòu)造較為復(fù)雜、屋蓋的橫向整體剛度較差。

　　1.屋架形式的確定，屋架形式的選擇與屋面坡度、天窗形式、與柱子的連接方式、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)以及運(yùn)輸和施工等因素有關(guān)。

　　2. 檁條形式的確定 檁條宜優(yōu)先采用實(shí)腹構(gòu)件，檁距及跨度較大時(shí)也可以采用空腹式或格構(gòu)式構(gòu)件。檁條一般設(shè)計(jì)成單跨簡支構(gòu)件，實(shí)腹式檁條也可以設(shè)計(jì)成連續(xù)構(gòu)件。

　　3.結(jié)構(gòu)方案的設(shè)計(jì)要點(diǎn)和計(jì)算方法 ，(一) 支撐的布置 支撐的布置必須根據(jù)廠房的柱網(wǎng)布置、廠房的跨度和高度、屋面材料、屋蓋結(jié)構(gòu)形式、屋架間距、吊車起重量及其工作制、有無懸掛起重運(yùn)輸設(shè)備或其它振動(dòng)設(shè)備、地震設(shè)防烈度等具體情況綜合考慮。(二)屋架縱向支撐屋架縱向支撐應(yīng)設(shè)在傳遞排架橫梁支座反力的平面內(nèi)，與橫向支撐組成封閉型的支撐框架，以增強(qiáng)廠房骨架的空間剛度。(三)屋架垂直支撐及系桿 由于本工程在屋架端部設(shè)有托架，可兼作垂直支撐。根據(jù)屋架垂直支撐布置原則，例如，若屋架跨度小于30米，僅需在跨度中央設(shè)置一道垂直支撐。為保證溫度區(qū)段內(nèi)所有屋架受壓弦桿在安裝和使用階段的穩(wěn)定或減少受拉弦桿的長細(xì)比，應(yīng)在廠房兩端屋架橫向支撐桁架節(jié)點(diǎn)間沿縱向設(shè)置通長的水平系桿。(四)支撐桿件的設(shè)計(jì)，支撐桿件一般按長細(xì)比選擇截面，若壓桿的容許長細(xì)比為200，有重級工作制吊車的廠房拉桿的容許長細(xì)比為350，其余情況拉桿的容許長細(xì)比為400。交叉斜桿和柔性系桿按拉桿考慮，非交叉斜桿和橫桿以及剛性系桿按壓桿考慮。當(dāng)支撐桁架跨度較大、風(fēng)載較大或承受地震力以及做彈性支承時(shí)，尚應(yīng)計(jì)算其內(nèi)力。(五)檁條的設(shè)計(jì)，檁條一般垂直于屋頂坡面放置，此時(shí)，檁條承受雙向彎曲其豎向荷載的坡向分力，在計(jì)算檁條時(shí)應(yīng)完全計(jì)入。

　　四、對鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房抗震性設(shè)計(jì)的重點(diǎn)

　　在總體布置方面要求廠房結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和剛度均勻分布,使廠房受力均勻,變形協(xié)調(diào),盡量避免因結(jié)構(gòu)剛度不均勻?qū)�抗震造成不利影響，廠房橫向結(jié)構(gòu)宜采用剛架或者使屋架與柱有一定固結(jié)的框架,以便充分利用鋼結(jié)構(gòu)的受力性能并減少橫向結(jié)構(gòu)變形;其次，鋼結(jié)構(gòu)廠房的破壞一般情況不是由于桿件強(qiáng)度不足而常常因?yàn)闂U件失穩(wěn)而造成,所以合理布置支撐系統(tǒng),保證廠房結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性,對鋼結(jié)構(gòu)廠房尤為重要;最后，在地震作用下,存在著低周疲勞作用,設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意其對廠房的影響。對結(jié)構(gòu)連接點(diǎn)的設(shè)計(jì),應(yīng)保證節(jié)點(diǎn)的破壞不先于結(jié)構(gòu)構(gòu)件的全截面屈服,應(yīng)使結(jié)構(gòu)構(gòu)件能進(jìn)入塑性工作,充分吸收地震能量發(fā)揮其抗震能力。

　　五、結(jié)束語

　　我國的工業(yè)建設(shè)得到了極大的發(fā)展，眾多工廠不斷竣工。每一間工業(yè)廠房都是由許多分部分項(xiàng)工程(如土石方工程、砌體工程、地基基礎(chǔ)與樁基礎(chǔ)土建工程、鋼筋混凝土工程、結(jié)構(gòu)安裝工程、屋面工程、裝飾工程等)組成，每個(gè)分部分項(xiàng)工程的特點(diǎn)、規(guī)模和實(shí)際情況各不相同，都可以應(yīng)用不同的施工技術(shù)和施工機(jī)具來完成。