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关注厂房安全(第二期):钢结构厂房概述及存在的安全隐患分析
2022 / 08 / 11

本期我们针对钢结构厂房的基本概念、分类、特点及常见安全隐患进行论述,以便大家形成整体的认知。下期我们将针对上述的安全隐患进行钢结构厂房检测鉴定相关内容的分享,欢迎大家关注与探讨。


1、钢结构厂房


钢结构厂房主要是指主要的厂房承重构件是由钢材组成的,包括钢柱,钢梁,钢结构基础,钢屋架,钢屋盖等。注意,钢结构厂房的墙体也可以采用砖墙围护。

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该体系具有自重轻、安装简便、施工周期短、抗震性能好、环境污染少等综合优势,与钢筋混凝土结构相比,更具有在“高、大、轻”(质量轻、强度高、跨度大)三个方面发展的独特优势,已经成为厂房建造的主流形式之一。

2、钢结构厂房的特点


钢结构厂房主要特点有:
1、质量轻,强度高,跨度大。
2、塑性好、韧性好,不会因偶然超载或局部超载而突然断裂,对动荷载的适应性较强。
3、施工工期短,相应降低投资成本。
4、防火性差,不耐腐蚀,温度低的地区不宜使用钢结构(易发生冷脆),但新型材料的使用可有效改善这两种情况。
5、整体抗震性能强,抗震及抵抗水平荷载的能力更强,适用于抗震烈度为8度以上的地区。
6、绿色环保,满足生态环境要求。

3、钢结构厂房组成


钢结构厂房的搭建主要是由基础预埋件、钢柱和钢梁、墙屋面、钢屋盖这四大部分组成。


1、基础预埋件,一般埋在地下,主要用处是固定钢梁,可以起到稳定钢结构厂房主体结构的作用。

2、钢柱和钢梁是厂房的主要承重构件,主要承担整个钢结构纵向负荷,其作用是承受钢结构厂房来自于外界和车间行车负荷,确保钢结构厂房骨架的纵向不变,承受纵向压力。

3、墙体屋面,主要承担厂房外界的横向负荷。它一方面与钢柱和钢梁等组成纵向结构,提供水平牵引力;另一方面又把独立的平面结构连成空间整体结构,提供了厂房所必需的纵向刚度、整体性和稳定性。厂房的屋盖结构对整个结构的稳定性起着至关重要的作用。

4、钢屋盖主要承担厂房外界纵向负荷。除了为厂房遮风挡雨,它的主要作用还有承担和传递水平荷载,保证结构的空间整体作用。

只有了解了结构组成内容,对于设计建造、结构维护、功能改造甚至是检测鉴定才能做到心中有数,做出科学、合理的判断。

4、钢结构厂房分类


钢结构厂房可根据层数与跨度进行分类(详细细分类型,我们后面会进行讲解,持续关注了解更多),明确每一种类型的概念及特点,在使用、维护就会更加合理、有效。

1、根据厂房层数可分为单层和多层两类:

1)多层工业厂房
多层工业厂房绝大多数见于轻工、电子、仪表、通信、医药等行业,此类厂房楼层一般不是很高。


多层钢结构厂房的底层,多用于布置对外运输频繁的原料粗加工、设备较大、用水较多的车间或原料和成品库;顶层则多用于布置面积较大车间(例如加工装配车间);其他各层根据生产线作出安排,各层间主要依靠货梯连系,楼梯宜靠外墙布置。多层厂房的层高一般为4~5米,层高设置需要综合考虑设备和悬挂运输机的整体高度。

多层厂房平面有多种形式,最常见的有内廊式(不等跨布置,中间跨作通道);统间式(交通运输布置在厂房的一侧或者交通运输及辅助用房布置在厂房的中部);混合式和套间式的布置(多适用于大面积灵活布置的生产车间)。

2)单层工业厂房:
单层厂房是指层数为一层的厂房,一般常用于机械加工、冶金、纺织等行业,并且根据生产的需要,更多的是多跨度单层工业厂房,即紧挨着平行布置的多跨度厂房,各跨跨度视需要可相同或不同。

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2、根据厂房跨度分为单跨和多跨厂房两类:

厂房两列支柱之间的距离叫做跨度,我们称之为一跨。

单跨钢结构厂房是在厂房横向上有两个支承点的厂房,支承点距称为跨度,是一种最简单的厂房。根据具体的实际面积来进行科学的划分,在划分使用功能时要考虑到人流分布以及通风、消防通道的预留。

多跨钢结构厂房是在横向上有两个以上支承点的厂房,根据跨度和高度的不同,又可以分为等高多跨、不等高多跨、附跨(附属用房跨度)等,更多应用于轻工业、电子、仓储等产业。

单跨钢结构厂房


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多跨钢结构厂房


5、钢结构厂房安全隐患及分析


钢结构厂房优势很多,但由于历史原因(无正规设计、无正规施工、无正规监理)或者在后期使用、维护及改造中的不规范等新问题,部分建筑存在极大的结构安全隐患。主要安全隐患分为结构失稳、构件强度问题、基础稳定三类问题。

一、结构失稳
失稳又可以分为局部失稳和整体失稳这两种,一般先是局部失稳,然后再变成整体失稳。其受到的影响因素有很多,比如载荷变化、钢材初始缺陷,以及支承情况等。钢结构的稳定可分为结构整体稳定和构件本身稳定两种情况。

1、结构整体稳定,在结构的纵向,主要依靠结构的支撑系统来保证,如钢柱的柱间支撑,钢屋架的上、下弦水平支撑和垂直支撑等。支撑系统能否可靠地传递结构纵向的水平荷载(风荷载、地震荷载、厂房吊车荷载等)。横向,依靠结构自身(框架或排架)的刚度来保证,主要要考虑结构自身能可靠地传递结构横向的水平荷载。

积雪导致厂房整体坍塌

2、构件本身稳定,主要由构件组成部分的自身刚度来保证,要保证构件本身及其组成部分(杆件或板件)在荷载作用下不发生屈曲而丧失稳定(这种情况主要发生在受压或压弯构件上)。

需要注意的是并不是所有的构件都在屈曲后立即丧失承载能力,因此及时的定期排查和检测是可以发现一些正在发展的失稳情况,避免更大损失。


二、构件强度问题
强度问题其实就是指结构或者单个构件在稳定平衡状态下由荷载所引起的最大应力是否超过建筑材料的极限强度。极限强度的取值取决于材料的特性,对混凝土等脆性材料,可取它的最大强度,对钢材则常取它的屈服点。构件强度低,则会使结构承载力不足,显著影响结构正常使用功能和抗震能力。

三、基础稳定
基础的稳定问题其实就是基础、地基是否能满足强度和变形要求。不满足则容易出现整体沉降和不均匀沉降,上部结构表现出倾覆和过度的塑性变形而不适于继续承载等问题,从而影响结构正常使用功能和抗震能力。


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