铸造车间结构选型

刘小龙（机械工业第四设计研究院，河南洛阳市 471039）

铸造车间结构选型

刘小龙（机械工业第四设计研究院，河南洛阳市 471039）

在新建铸造项目中，厂房结构形式如何选择，一直困扰着许多用户。本文结合实际情况，详细介绍了铸造车间结构的几种形式，分析了各自的利弊，旨在对今后遇到该类问题如何解决，提供一定的帮助。

铸造车间；厂房结构；耐腐蚀性；保温性;使用寿命

1 概述

铸造生产中将产生大量的粉尘和热量，如果车间通风除尘系统不够完善，将导致车间温度过高，工人劳动条件恶劣；同时，时间一长，会造成车间屋面积灰。因此，对铸造车间结构形式提出了特殊的要求。另外，由于铸造熔炼的特殊性，铸造车间按照《全国民用建筑工程设计技术措施结构》规定，铸造车间宜定为中等侵蚀性，需要屋面具有一定的强度和耐腐蚀性。为此，对于新建铸造项目，铸造车间选用何种结构形式，一直是困扰用户和设计单位的一个难题。下面笔者根据实际经验，介绍铸造车间几种结构形式的优缺点，供选型时参考。

2 各种结构形式优缺点比较

目前，铸造车间的结构形式主要有：钢筋混凝土结构、钢和钢筋混凝土组合结构、全钢结构。下面分别从耐腐蚀性、造价、工期、美观度、保温效果等方面分析比较。

2.1 耐腐蚀性

通常钢筋混凝土柱子、屋架要比钢结构柱子、屋架耐腐蚀性强，但不管采用何种形式，其耐久性都较高，不会影响厂房寿命。影响厂房寿命的多是屋面板，按照铸造车间的特点，屋面板一般宜选用轻质、高强、耐久、保温、隔热、隔声、抗震、防水、防腐等性能的材料，同时要求材料构造简单、施工方便、并能工业化生产。目前铸造车间屋面使用的有预应力大型屋面板、压型钢板，个别也有用钢骨架轻型板、太空板的。这些屋面形式的耐腐蚀性和造价见表1。

表1 屋面板耐腐蚀性和造价、适应场合比较表

预应力大型屋面板是一种较为普遍使用的屋面形式，由于其承载能力、耐腐蚀性、耐久性均能达到设计规范要求，因此广泛应用，其使用已有50多年的历史；缺点是自重大、制作繁杂。对于压型钢板屋面和钢骨架轻型板、太空板屋面，由于是近年来才使用的材料，其耐腐蚀性有待时间验证，因此，表1中按“一般”处理。

2.2 造价比较

下面是某24m跨、屋架下弦标高12.5m、柱距6 m、起重机起重量10t、A6工作制的铸造车间假设采用钢筋混凝土结构、钢和钢筋混凝土组合结构、全钢结构的地面以上结构造价比较。

（1）钢筋混凝土结构

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

每根钢筋混凝土吊车梁：需用混凝土2.75m3，钢筋247.1kg；

每榀预应力钢筋混凝土屋架：需用混凝土4.51m3，钢筋1035.24kg；

钢天窗架：每个789kg；

大型屋面板：选用1.5m×12m大型屋面板，每块混凝土 0.511m3，钢筋 49.28kg；

结构综合单价：混凝土1400元/m3，钢筋6500元/t；

结构综合造价：395元/m2。

（2）钢结构、大型屋面板方案（以梯形钢屋架为例）

每根钢柱：2401kg；

每根钢吊车梁：713kg；

每榀梯形钢屋架：3378kg；

钢天窗架每个789kg；

大型屋面板：混凝土0.511m3，钢筋49.28kg；

综合单价：混凝土1400元/m3；钢材6000元/t；

结构综合造价：562元/m2。

（3）全钢结构（采用门式钢屋架）

每根钢柱：2401kg；

每根钢吊车梁：713kg；

每榀门式钢屋架：1664kg；

钢天窗架每个789kg；

除屋面外钢材折合65.8kg/m2；

综合单价：钢材5500元/t，压型钢承板（保温+防水）屋面250元/m2；

结构综合造价：612元/m2。

由此可见，三种结构形式虽然钢材采用了不同的价格，但仍然是钢筋混凝土结构、钢和钢筋混凝土组合结构、全钢结构的造价依次递增。

2.3 工期

全钢结构厂房构件可以工厂化制作，制作完毕后运至现场安装。钢屋架、钢柱工厂制作可以和厂房基础同时施工，并且钢结构具有重量轻、刚度大、易吊装等优点。因此，全钢结构厂房建设周期相对较短。

钢筋混凝土结构厂房，通常需现场制作钢筋混凝土柱、预应力混凝土屋架。一般是基础完工后，平整场地制作临时地坪，当地坪强度满足要求时，预制混凝土柱和混凝土屋架，待屋架混凝土强度达到100%时，才能进行屋架预应力张拉。当混凝土强度达到70%时，方可进行吊装。因此，钢筋混凝土结构厂房的建设周期要长于其它形式的厂房。根据实际情况，当采用钢筋混凝土厂房结构形式时，如果部分施工交叉，钢筋混凝土柱提前预制，建设周期要比钢结构厂房长2到3个月。

2.4 美观度

一般情况下，钢结构厂房外观比较漂亮，钢筋混凝土结构厂房由于受资金限制，外墙很少有贴瓷砖的，一般都是刷涂料，有的甚至不做任何处理。对此是仁者见仁，智者见智，有的人认为钢筋混凝土厂房如果处理的好，也很好看，但多数人认为不如钢结构厂房美观，图 1、2、3 分别是三种结构厂房的外观。

2.5 保温效果

总体来说，钢结构厂房的保温效果不如钢筋混凝土厂房，当然，就目前的技术来讲，钢结构厂房也能做到保温效果很好，但造价将比较高。实际应用中，采用夹心板或单层板的较多，因此，往往造成钢结构铸造车间的夏季室内温度高达42℃以上。而混凝土厂房由于保温（隔热）效果较好，夏天室内温度较低。

2.6 安全性

钢结构厂房由于钢材遇热后强度急剧下降，设计时应尽量避免铁液与厂房柱子接触，为此，工程设计时常常要将厂房柱子保护起来，关键部位要刷防火涂料。对于钢结构屋面，结构设计时一般按60kg/m2均布载荷设计，但很多钢结构厂家优化设计时给优化掉了，因此，下雪压跨的、刮风刮跑的现象时有发生。另外，由于钢结构屋面固定形式的特殊性，很难保证不漏雨，而铸造车间最怕漏雨，一旦漏雨，轻则造成大批废品，重者将造成安全事故，对此，有经验的设计单位在关键部位，往往采用钢承板的屋面。相比之下，钢筋混凝土厂房的安全性相对较好。

2.7 后期维护

铸造车间的废气，特别是熔化车间的废气，有一定的腐蚀性，因此，钢结构厂房应定期进行维护，后期费用较高。钢筋混凝土结构厂房对车间环境温度不敏感，不需要定期进行维护，因此，后期费用较低。通常情况下，钢筋混凝土结构厂房寿命要比钢结构厂房寿命长。

2.8 其它

钢结构厂房可以将车间跨度做大，而钢筋混凝土结构厂房，最大只能做到30m。

采用钢结构厂房，便于后期公用管线修改。

由于近期钢结构厂房的兴起，很多地方已将钢筋混凝土厂房的构件模子损坏或销毁，能够承建钢筋混凝土结构厂房的单位已越来越少。

3 结论

铸造车间常用的结构形式有钢筋混凝土结构、钢和钢筋混凝土组合结构、全钢结构。通过以上多方面比较，可以看出钢筋混凝土结构厂房造价较低（根据实际情况，各种结构厂房钢材已选用不同的价格），其特性也适宜于铸造车间，是传统的结构形式，已历经50多年的历史，效果很好。因此，建议在建设周期、施工条件允许的条件下，铸造车间结构选型宜优先采用钢筋混凝土结构形式，其次选用钢和钢筋混凝土组合结构。另外，现代铸造车间设计时虽已采用了有效的除尘设施，但屋面积灰是难免的，屋面设计应考虑方便清理积灰。大量的废气对厂房结构具有腐蚀作用，结构防腐设计也是铸造车间设计的一项重要内容。

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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1006－9658（2011）03－3

2010－08－31

2010－129

邹荣剑（1974-），男，工程师，主要从事铸铁熔炼技术工作和质量管理工作