浅谈单层轻钢结构用于棉纺织工业厂房的设计

1、浅谈单层轻钢结构用于棉纺织工业厂房的设计张韶辉 ,陈铭(青岛市纺织工业设计院 ,山东 青岛 266011)摘要 :针对棉纺织工业生产的特点 ,结合生产实际 ,介绍了轻钢结构用于棉纺织工业生产厂房的设计 。关键词 :棉纺织工业厂房 ;钢结构 ;平剖面形式 ;防火 ;采光节能 ;内部环境 ;设计中图分类号 : tu39215文献标识码 :b文章编号 :100923028 (2004) 0220021203有资料显示 :我国年钢产量已高达 112 亿吨 ,而钢材在建筑钢结构中的使用量所占比例不到1 % ,距发达国家相差十几倍甚至二十几倍 。为此 国家建设部及国家冶金工业局专门成立了建筑钢 领导小组

2、,从而促进在建筑上用钢的比例 ,也使得钢结构建筑成为我国重点发展的对象 。 轻钢结构因其重量轻 、抗震性好 、工业化生产程度高 、施工速度快 、造价低 ( 相对砖混结构) 、可 再生重复利用等优势 ,在整个建筑行业使用日益广泛 ,也对长期采用砖混及钢筋混凝土排架结构 的棉纺织厂设计带来了较大的冲击 。光很强的白色物品 ,必须避免眩目的光线和产生阴影 ,因此要求采光充足均匀 ,无眩目 。1 . 5棉纤维为易燃品 ,因此建筑设计时要注意采 用防火 、防爆措施 。2钢结构在棉纺织生产厂房中的应用2 . 1 我国纺织厂房主要建筑形式随着纺织工业科技高速发展 ,要求纺织厂房 具有高度的空间灵活性及使用功

3、能多样化 ,以适 应工艺不断变化 ,设备不断更新的需要 。以前 ,我国纺织厂房主要建筑形式有 : 钢筋混凝土结构单 层锯齿形厂房 ,单层无窗厂房 ,多层厂房等 。这些 建筑形式虽然经过多年不断改进 ,做法已近成熟 , 但由于钢筋混凝土结构存在施工周期长 ,结构占 用生产面积较多 ,建筑构件较笨重等缺点 ,越来越多的厂房开始选用柱网较大 ,装有吊顶的单层钢结构无窗厂房 。2 . 2 单层钢结构无窗厂房用于棉纺织厂的优越 性根据纺织工业生产连续性强 、车间机器多 、厂 房建筑面积大 、温湿度稳定 、无眩目采光等特点 , 宜采用密闭2无窗厂房 。无窗厂房的四周都布置有辅助生产的附房 ,屋顶部分的热工

4、性能也比较 容易保证 。因而能保证车间内温湿度和清洁度更 加稳定 ,照度更加均匀 ,也改善了车间生产劳动环境 ,有利于提高劳动生产率和产品质量 。我国国1 棉纺织厂生产的主要特点1. 1 棉纺织工业是多机台连续生产 ,各道工序之间联系非常紧密 ,半成品的供应相当紧凑 ,单层厂 房占地面积较大 。5 万纱锭单纺厂占地约20 0003 0000 m2 左右 。1. 2 为保证产品质量和工人健康 ,棉纺织生产工 艺对车间内的温湿度有较严格的要求 ,必须从厂 房的建筑形式和构造上满足空调保温要求 。1. 3 棉纺织工业生产过程中飞花多 、灰尘多 ,为 保证产品质量和工人身体健康 ,必须有除尘措施 ,使

5、车间内空气含尘量控制在允许浓度范围内 。1. 4 棉纺织工业生产是机械化生产和手工操作 高度结合 ,加工的半成品又很纤细 ,而且多半是反布置上有最大的灵活性 。无窗厂房可以显著简化承重结构和维护结构 的构造 ,从而为使用大跨度的轻钢结构形式提供了条件 。轻钢结构用于纺织厂房 ,其优越性体现在 :2. 2. 1轻钢结构柱网尺寸大 , 便于工艺设备排列及设备更新 。图 1 剖面示意图与传统结构形式相比 , 可以提高 5 %2. 2. 28 %的使用面积 。4 轻钢厂房的防火设计2. 2. 3与钢结构配套使用的轻质墙板 、复合屋面板等采用新型材料 ,符合节能建筑的要求 ,满足棉纺织厂对空调温湿度的要

6、求 。轻钢结构具有较多的优点 ,但却存在建筑耐火等级较低的重大缺陷 。棉纺厂房耐火等级为二 级 ,而轻钢构件若不加处理仅为四级耐火等级 ,这 给消防设计带来一定困难 。钢结构的防火措施主 要有 :防火喷漆 ,防火板外包 ,外包钢等 。目前较 多使用在钢结构表面喷涂防火保护层的做法 。通 过在柱 、梁 、檀条 、顶棚等表面覆以 l g 防火隔热 涂料或 g6023 型过氯乙稀防火涂料等保护层 , 可 使钢结构耐火极限达到 1153 h ,从而使建筑物 的耐火等级达到二级 。通过在钢结构中添加微量的 cr 、mo 、nb 等合 金元素开发出了耐火温度为 600 的建筑用耐火 钢 ,该钢在 600

7、的高温屈服强度保持在室温的2/ 3 以上 。应用耐火钢可缩短建造周期 , 减轻建 筑物重量 ,增加建筑的安全性 ,降低成本 ,具有显 著的经济和社会效益 。棉纺织厂房除滤尘等局部有易燃易爆的危险性 , 需 做 防 爆 设 计 外 ( 泄 压 面 积 与 体 积 之 比 为2. 2. 4钢结构构件及其配套技术相应部件绝大部分可以实现工厂化制作 ,工业化生产程度高 ,现场湿作业少 ,符合环保建筑的要求 。2. 2. 5体系自重轻 ( 约为混凝土结构的一半) ,可以大大减少基础的造价 。结构体系施工周期短 ( 约为混凝土结构2. 2. 6的 1/ 3 至 1/ 2) ,可以大大缩短投资资金的占有周期

8、 ,提高资金的投资效益 。2. 2. 7具有“绿色建筑”美誉的钢结构 , 其材料可再生利用性 、可改造性为我国实施可持续发展战略提供了很好的条件 。3单层钢结构无窗厂房的平 剖面形式纺织厂生产的连续性强 ,从原料到成品宜在一个作业场内进行 。一般纺织厂由生产车间和附 房组成矩形或块状的平面形式 。在车间四周一般围绕有空调 、滤尘等辅助生产房屋 、车间办公室和工人生活室 ,形成了室内外的天然隔断层 ,因此增 强了厂房维护结构的热工性能 。为了降低成本 , 同时由于空调室 、滤尘室等附房的设备安装要求 ,附房大多采用砖混结构 。 位于附房中间占据绝大部分面积的生产车间采用门式钢架的轻钢结构形式 ,

9、其经济跨度约为1530 m ;经济柱距约为 69 m 。图 1 是这种厂 房的剖面示意图 。周围的附房做了夹层 ,作为主风道 ;支风道吊挂在“z”形或“c”形钢檩条上 。由 于是无窗厂房 ,吊顶高度一般控制在 415 m 以上 。 而主车间与附房之间的高差 ,恰好安装排风排烟 风机 ,以解决日常换气及火灾后车间的排烟等问2 3 )0105 011 m / m, 其余部位火灾危险性分类均属于丙类 。若厂房为二级耐火等级 ,则单层防火2 (分区最大允许占地面积为 8 000 m 不设自动喷淋时) 。一般棉纺织厂的占地 面 积 均 大 于 8 000m2 ,这就要求各道工序之间以防火墙分开 ,其上的

10、门洞口 ,采用耐火极限不低于 112 h 的甲级防火 门 ,以满足防火规范的要求 。因目前的生产设备价格都较高 ,生产原料 、半 成品及成品湿润后损失较大 ,不建议防火门采用 水幕 ,以免局部较小的火灾 ,冒然启动水幕 ,则大 水造成的损失会比局部火灾的损失大 。不小于 5 万纱锭的棉纺织厂开包及清花车间应设置自动火灾报警系统和自动灭火装置 ,设置烟感器 、温感器短绒的有效措施 。而轻钢结构及复合屋面板的采用 ,为棉纺织厂解决飞花飞尘问题提供了有利的 条件 。过去的混凝土结构 ,由于材料的限制 ,柱 、梁截面较大且表面不很光滑 ,容易导致飞花 、飞尘的积聚 ,影响自动集尘的效果 ,而轻钢结构和

11、复合 屋面板的应用 ,减少了车间内障碍物的面积 ,并且 表面具有不沾尘 、耐脏的特点 ,有利于除尘 。简洁轻巧的门式钢架一改往日混凝土结构笨 重的外观 ,加上防水涂料淡雅的色彩 ,使厂房内部 呈现一派轻松宜人的氛围 ,美观大方 。5厂房的采光 节能设计棉纺织厂中 ,对采光要求最高的车间为细纱车间和织布车间 。无窗厂房采用荧光照明 ,它具 有高度的照明质量 ,发光效率也比较高 ,其光谱曲 线接近天然光的光谱曲线 ,照明器具热度小 ,有利于温度的控制 。 为满足工艺过程对温湿度的要求 ,以及为工人劳动创造良好的卫生条件 ,现代化的纺织厂内 均设有机械化或自动化的空气调节设备 。空调能 耗量在建筑物

12、总能耗中占有最大的比重 ,而改善建筑外围护结构的热工性能 ,历来是空调节能的 一个主要途径 。无窗厂房由于四周均为砖混结构 附房 ,从而解决了墙体保温的问题 。其复合层面 板外板采用 016 mm 厚的镀铝锌板 ,内板采用 015 mm 厚镀铝锌板 。屋面板内为离心玻璃丝棉 , 经防潮 、防腐贴面处理 ,传热系数 k 015w/ m2 k ,满 足节能及保温要求 。钢结构屋面设计中 ,采用截 断冷桥的措施 ,解决了屋顶的凝露滴水问题 。7结论轻钢结构用于棉纺织厂房 ,在方便工艺设计 、节能 、节约投资 、缩短施工周期 、有利环保等方面 具有明显的优点 ,但仍是一个新生事物 ,仍然需要 在设计

13、、使用中不断探索 ,积累经验 ,解决厂房设计及使用中发现的新问题 。新技术 、新材料的应 用 ,给设计者提供了崭新的舞台 ,也给设计者带来 了新的挑战 ,只要我们努力探索 ,勇于创新 ,轻钢 结构的纺织厂房用于棉纺织厂会日渐完善 、合理 , 为纺织业的振兴做出更大的贡献 。6厂房内部环境设计参考文献 :棉纺织厂在加工纤维的过程中散发出来的飞花和灰尘都是对人体有危害的物质 ,因此 ,在现代 化纺织厂中 ,都采取了防止散发和积极收集灰尘1 赵焕金 ,潘利国. 轻钢型结构厂房在纺织工业中的应用 j .山东纺织科技 ,2003 , (5) :37 38 .brief introduction on c

14、otton mill buil ding designof single2storey light2steel structurezhan g s hao2hui , chen ming(qingdao textile industry design institute , qingdao 266011 ,china)abstract :based on the characteristics of textile production process and combined with the practice ,the designof light2steel structure building applicable to the cotton mill is discussed.key words :cotton mill building ; steel structure ; level and section