鑄造車間結(jié)構(gòu)選型

劉小龍（機械工業(yè)第四設(shè)計研究院，河南洛陽市 471039）

鑄造車間結(jié)構(gòu)選型

劉小龍（機械工業(yè)第四設(shè)計研究院，河南洛陽市 471039）

在新建鑄造項目中，廠房結(jié)構(gòu)形式如何選擇，一直困擾著許多用戶。本文結(jié)合實際情況，詳細介紹了鑄造車間結(jié)構(gòu)的幾種形式，分析了各自的利弊，旨在對今后遇到該類問題如何解決，提供一定的幫助。

鑄造車間；廠房結(jié)構(gòu)；耐腐蝕性；保溫性;使用壽命

1 概述

鑄造生產(chǎn)中將產(chǎn)生大量的粉塵和熱量，如果車間通風(fēng)除塵系統(tǒng)不夠完善，將導(dǎo)致車間溫度過高，工人勞動條件惡劣；同時，時間一長，會造成車間屋面積灰。因此，對鑄造車間結(jié)構(gòu)形式提出了特殊的要求。另外，由于鑄造熔煉的特殊性，鑄造車間按照《全國民用建筑工程設(shè)計技術(shù)措施結(jié)構(gòu)》規(guī)定，鑄造車間宜定為中等侵蝕性，需要屋面具有一定的強度和耐腐蝕性。為此，對于新建鑄造項目，鑄造車間選用何種結(jié)構(gòu)形式，一直是困擾用戶和設(shè)計單位的一個難題。下面筆者根據(jù)實際經(jīng)驗，介紹鑄造車間幾種結(jié)構(gòu)形式的優(yōu)缺點，供選型時參考。

2 各種結(jié)構(gòu)形式優(yōu)缺點比較

目前，鑄造車間的結(jié)構(gòu)形式主要有：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、鋼和鋼筋混凝土組合結(jié)構(gòu)、全鋼結(jié)構(gòu)。下面分別從耐腐蝕性、造價、工期、美觀度、保溫效果等方面分析比較。

2.1 耐腐蝕性

通常鋼筋混凝土柱子、屋架要比鋼結(jié)構(gòu)柱子、屋架耐腐蝕性強，但不管采用何種形式，其耐久性都較高，不會影響廠房壽命。影響廠房壽命的多是屋面板，按照鑄造車間的特點，屋面板一般宜選用輕質(zhì)、高強、耐久、保溫、隔熱、隔聲、抗震、防水、防腐等性能的材料，同時要求材料構(gòu)造簡單、施工方便、并能工業(yè)化生產(chǎn)。目前鑄造車間屋面使用的有預(yù)應(yīng)力大型屋面板、壓型鋼板，個別也有用鋼骨架輕型板、太空板的。這些屋面形式的耐腐蝕性和造價見表1。

表1 屋面板耐腐蝕性和造價、適應(yīng)場合比較表

預(yù)應(yīng)力大型屋面板是一種較為普遍使用的屋面形式，由于其承載能力、耐腐蝕性、耐久性均能達到設(shè)計規(guī)范要求，因此廣泛應(yīng)用，其使用已有50多年的歷史；缺點是自重大、制作繁雜。對于壓型鋼板屋面和鋼骨架輕型板、太空板屋面，由于是近年來才使用的材料，其耐腐蝕性有待時間驗證，因此，表1中按“一般”處理。

2.2 造價比較

下面是某24m跨、屋架下弦標高12.5m、柱距6 m、起重機起重量10t、A6工作制的鑄造車間假設(shè)采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、鋼和鋼筋混凝土組合結(jié)構(gòu)、全鋼結(jié)構(gòu)的地面以上結(jié)構(gòu)造價比較。

（1）鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)

每根鋼筋混凝土柱:下柱500mm×1000mm，上柱500mm×400mm，需用混凝土 3.3m3，鋼筋 452kg；

每根鋼筋混凝土吊車梁：需用混凝土2.75m3，鋼筋247.1kg；

每榀預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土屋架：需用混凝土4.51m3，鋼筋1035.24kg；

鋼天窗架：每個789kg；

大型屋面板：選用1.5m×12m大型屋面板，每塊混凝土 0.511m3，鋼筋 49.28kg；

結(jié)構(gòu)綜合單價：混凝土1400元/m3，鋼筋6500元/t；

結(jié)構(gòu)綜合造價：395元/m2。

（2）鋼結(jié)構(gòu)、大型屋面板方案（以梯形鋼屋架為例）

每根鋼柱：2401kg；

每根鋼吊車梁：713kg；

每榀梯形鋼屋架：3378kg；

鋼天窗架每個789kg；

大型屋面板：混凝土0.511m3，鋼筋49.28kg；

綜合單價：混凝土1400元/m3；鋼材6000元/t；

結(jié)構(gòu)綜合造價：562元/m2。

（3）全鋼結(jié)構(gòu)（采用門式鋼屋架）

每根鋼柱：2401kg；

每根鋼吊車梁：713kg；

每榀門式鋼屋架：1664kg；

鋼天窗架每個789kg；

除屋面外鋼材折合65.8kg/m2；

綜合單價：鋼材5500元/t，壓型鋼承板（保溫+防水）屋面250元/m2；

結(jié)構(gòu)綜合造價：612元/m2。

由此可見，三種結(jié)構(gòu)形式雖然鋼材采用了不同的價格，但仍然是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、鋼和鋼筋混凝土組合結(jié)構(gòu)、全鋼結(jié)構(gòu)的造價依次遞增。

2.3 工期

全鋼結(jié)構(gòu)廠房構(gòu)件可以工廠化制作，制作完畢后運至現(xiàn)場安裝。鋼屋架、鋼柱工廠制作可以和廠房基礎(chǔ)同時施工，并且鋼結(jié)構(gòu)具有重量輕、剛度大、易吊裝等優(yōu)點。因此，全鋼結(jié)構(gòu)廠房建設(shè)周期相對較短。

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)廠房，通常需現(xiàn)場制作鋼筋混凝土柱、預(yù)應(yīng)力混凝土屋架。一般是基礎(chǔ)完工后，平整場地制作臨時地坪，當?shù)仄簭姸葷M足要求時，預(yù)制混凝土柱和混凝土屋架，待屋架混凝土強度達到100%時，才能進行屋架預(yù)應(yīng)力張拉。當混凝土強度達到70%時，方可進行吊裝。因此，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)廠房的建設(shè)周期要長于其它形式的廠房。根據(jù)實際情況，當采用鋼筋混凝土廠房結(jié)構(gòu)形式時，如果部分施工交叉，鋼筋混凝土柱提前預(yù)制，建設(shè)周期要比鋼結(jié)構(gòu)廠房長2到3個月。

2.4 美觀度

一般情況下，鋼結(jié)構(gòu)廠房外觀比較漂亮，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)廠房由于受資金限制，外墻很少有貼瓷磚的，一般都是刷涂料，有的甚至不做任何處理。對此是仁者見仁，智者見智，有的人認為鋼筋混凝土廠房如果處理的好，也很好看，但多數(shù)人認為不如鋼結(jié)構(gòu)廠房美觀，圖 1、2、3 分別是三種結(jié)構(gòu)廠房的外觀。

2.5 保溫效果

總體來說，鋼結(jié)構(gòu)廠房的保溫效果不如鋼筋混凝土廠房，當然，就目前的技術(shù)來講，鋼結(jié)構(gòu)廠房也能做到保溫效果很好，但造價將比較高。實際應(yīng)用中，采用夾心板或單層板的較多，因此，往往造成鋼結(jié)構(gòu)鑄造車間的夏季室內(nèi)溫度高達42℃以上。而混凝土廠房由于保溫（隔熱）效果較好，夏天室內(nèi)溫度較低。

2.6 安全性

鋼結(jié)構(gòu)廠房由于鋼材遇熱后強度急劇下降，設(shè)計時應(yīng)盡量避免鐵液與廠房柱子接觸，為此，工程設(shè)計時常常要將廠房柱子保護起來，關(guān)鍵部位要刷防火涂料。對于鋼結(jié)構(gòu)屋面，結(jié)構(gòu)設(shè)計時一般按60kg/m2均布載荷設(shè)計，但很多鋼結(jié)構(gòu)廠家優(yōu)化設(shè)計時給優(yōu)化掉了，因此，下雪壓跨的、刮風(fēng)刮跑的現(xiàn)象時有發(fā)生。另外，由于鋼結(jié)構(gòu)屋面固定形式的特殊性，很難保證不漏雨，而鑄造車間最怕漏雨，一旦漏雨，輕則造成大批廢品，重者將造成安全事故，對此，有經(jīng)驗的設(shè)計單位在關(guān)鍵部位，往往采用鋼承板的屋面。相比之下，鋼筋混凝土廠房的安全性相對較好。

2.7 后期維護

鑄造車間的廢氣，特別是熔化車間的廢氣，有一定的腐蝕性，因此，鋼結(jié)構(gòu)廠房應(yīng)定期進行維護，后期費用較高。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)廠房對車間環(huán)境溫度不敏感，不需要定期進行維護，因此，后期費用較低。通常情況下，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)廠房壽命要比鋼結(jié)構(gòu)廠房壽命長。

2.8 其它

鋼結(jié)構(gòu)廠房可以將車間跨度做大，而鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)廠房，最大只能做到30m。

采用鋼結(jié)構(gòu)廠房，便于后期公用管線修改。

由于近期鋼結(jié)構(gòu)廠房的興起，很多地方已將鋼筋混凝土廠房的構(gòu)件模子損壞或銷毀，能夠承建鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)廠房的單位已越來越少。

3 結(jié)論

鑄造車間常用的結(jié)構(gòu)形式有鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、鋼和鋼筋混凝土組合結(jié)構(gòu)、全鋼結(jié)構(gòu)。通過以上多方面比較，可以看出鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)廠房造價較低（根據(jù)實際情況，各種結(jié)構(gòu)廠房鋼材已選用不同的價格），其特性也適宜于鑄造車間，是傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式，已歷經(jīng)50多年的歷史，效果很好。因此，建議在建設(shè)周期、施工條件允許的條件下，鑄造車間結(jié)構(gòu)選型宜優(yōu)先采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)形式，其次選用鋼和鋼筋混凝土組合結(jié)構(gòu)。另外，現(xiàn)代鑄造車間設(shè)計時雖已采用了有效的除塵設(shè)施，但屋面積灰是難免的，屋面設(shè)計應(yīng)考慮方便清理積灰。大量的廢氣對廠房結(jié)構(gòu)具有腐蝕作用，結(jié)構(gòu)防腐設(shè)計也是鑄造車間設(shè)計的一項重要內(nèi)容。

Foundry Shop Construction Selection

LIU XiaoLong
（Machine Building Industry the 4th Design Research Institute，Luoyang 471039，Henan China）

In new foundry project,how to choose the structure form of factory building has been bothering many users.Upon practical situation several structure forms of foundry have been described in details and their advantages and disadvantages analyzed aiming at offering some help to solve similar problem in the future.

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TG28;

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1006－9658（2011）03－3

2010－08－31

2010－129

鄒榮劍（1974-），男，工程師，主要從事鑄鐵熔煉技術(shù)工作和質(zhì)量管理工作