隨著工業的發展，建築項目日益需要滿足品質要求並遵守特定標準，以確保工程的安全與耐用性。其中，防火和各個獨立部分的安全性因素都有各自的評估標準。讓我們與海龍建設一起了解以下文章中關於鋼結構的設計標準與準則。
1. 各國鋼結構設計標準
1.1. 越南鋼結構設計標準
鋼結構設計標準 TCVN 5575:2012 源自俄羅斯。對於越南的建築標準，所有流程均需遵守設計方法與方式，包括以下安全係數：
- 荷載安全係數。
- 施工材料供應的安全係數。
- 與工作環境相關的安全係數，確保勞動安全。
因此，越南的鋼結構設計標準注重剛度與鋼結構，確保其不會過度變形。關於計算強度，根據 TCVN，其計算公式為：標準強度 / 材料安全係數。至於計算荷載，則根據公式計算：標準荷載 * 荷載可靠度係數。
根據越南鋼結構標準，TCVN 2737:1995 被用作鋼結構的計算荷載值。風荷載的風速測量是在20年週期內以3秒為間隔進行，其中越南的風係數是根據風壓而非風速計算。對於塊狀物體，空氣動力係數是基於風洞模型壓力測量結果確定的。
1.2. 美國鋼結構設計標準 AISC 89/ASD
除了越南的設計標準外，採用美國標準的鋼結構設計方法也是目前許多承包商使用的選擇。美國標準採用兩種主要計算方法：
- 方法 1：根據容許應力設計法 (ASD) 與荷載係數：據此，極限應力不得超過容許應力，計算公式為屈服應力 * (0.6 至 0.67)。
- 方法 2：根據荷載與抗力係數設計法 (LRFD)：荷載乘以 1.2 至 1.6 之間的係數；承載係數乘以 0.75 至 0.9 之間的值；其中，極限應力即為屈服極限。
Ft、Fy 和 Fb 之間的關係如下：
- 當承受拉力時，容許應力值 Ft = 0.6Fy（Fy 為鋼材的屈服強度）。
- 當承受壓力時，其數值計算方式為 Fy 乘以縱向彎曲係數。
- 對於受彎構件，極限值記為 Fb，其數值介於 0.6 至 0.67Fy 之間。
內力值（包括 M、N、Q）源自於標準載荷，不含超載係數。然而，確定內力的公式則結合了載荷組合。
根據美國標準，截面分為三類：緊湊截面、細長截面和非緊湊截面。計算緊湊截面面積時，要求充分利用材料的容許性能。反之，計算非緊湊截面面積時，需降低材料的容許應力。同樣地，細長截面也必須進一步降低。
該標準接受截面的局部屈曲，並允許截面的部分構件不參與工作，從而導致容許應力的降低。因此，產生了許多關於梁腹板/翼緣及柱腹板/翼緣細長比的規定。例如，根據 AISC 標準，若梁腹板的高厚比不超過 320，則無需加勁肋；而根據越南標準，該係數為 100。
1.3. 歐洲鋼結構設計標準 Eurocode 3
根據歐洲標準進行的鋼結構計算是基於極限狀態，包括承載能力極限狀態和正常使用極限狀態。極限應力是通過屈服強度乘以多個係數來計算的。
截面根據細長比（以寬厚比衡量）分為多個等級。第 1 級和第 2 級截面厚度較大，計算時採用較高的應力。而第 3 級和第 4 級截面細長比較高，容易發生局部失穩。這一觀點與越南設計標準及美國 LRFD 標準相似。據此，截面分為四類：緊湊、非緊湊、塑性及細長。
載荷根據 BS 6399 規定計算，包括樓面載荷、風載荷和雪載荷的確定。其中，風載荷是風速對建築物產生的壓力。計算時需注意，風載荷的空氣動力係數必須考慮建築物內部的負壓，且空氣動力係數有多個不同數值，需選擇最不利的係數值進行計算。對於 BS 6399，規定使用 50 年一遇的一小時平均風速；同時，英國標準 CP3 也採用 50 年一遇的 3 秒陣風風速。
容許位移計算為使用載荷（活載荷）產生的最大值，且不適用超載係數。該標準允許的變形量大於 TCVN，例如吊頂梁為 L/360（TCVN 為 L/400）；次梁為 L/200（TCVN 為 L/240）。特別是，該標準僅適用於計算活載荷，不包含如 TCVN 所規定的全部載荷。
BS 6399 中的安全係數根據不同載荷類型進行調整。例如，恆載的安全係數 (HSAT) 為 1.4（TCVN 為 1.2）；活載為 1.6（TCVN 為 1.2 或 1.3）；風載為 1.4（TCVN 為 1.2）。同時，BS 6399 中的材料安全係數為 1，因為在計算材料強度時已進行調整。而根據 TCVN，材料安全係數根據鋼材類型在 1.05 至 1.1 之間波動。此外，BS 標準沒有針對建築功能和結構工作係數的安全係數，而 TCVN 則有相關應用與規定。
綜合比較 BS 與 TCVN 的安全係數 (HSAT)，可見 TCVN 的 HSAT 小於 BS。因此，在相同材料、承受相同標稱載荷的情況下，按 TCVN 計算的結構將消耗較少的材料。
2. 各國設計載荷標準
各國的設計載荷均遵循各自的標準。以下是一些國家設計載荷標準的範例：
- 越南：TCVN 2737:1995
- 美國：UBC 97; MBMA 2002; IBC 2006
- 英國：BS 6399: Part 2: 1997 – Load for Building: Part 2 – Code of practice for wind loads; BS 6399: Part 1: 1984 – Design loading for buildings: Part 1 – Code of practice for dead and imposed loads.
- 歐洲：EN 1991-1-4:2005 A1
- 澳洲：AS/NZS 1170.1:2002, AS/NZS 1170.2:2011
設計載荷取決於建築物所受的外部影響，包括施工場地條件及氣候影響。儘管各國有各自的標準，但應用基本原則對於確保安全並避免施工過程中出現危險錯誤至關重要。
安裝工業建築時應注意什麼？
1. 分析建設區域：
- 地質條件：確保地基具備承受工程載荷的能力，避免沉降或傾斜。
- 周邊環境：確定噪音、粉塵、廢氣等影響因素，確保符合環境保護法規。
- 交通運輸：便於材料、設備及成品的運輸。
- 法律法規：申請施工許可並遵守相關規定。
2. 選擇建築材料：
- 耐用性：能夠承受大載荷、惡劣天氣條件及生產環境。
- 防火性：確保發生火災時人員與財產的安全。
- 防水性：防止雨水、化學品滲入，保護工程結構。
- 環保性：優先選用可回收、低污染的材料。
3. 安全施工流程：
- 員工培訓：提升工人的勞動安全知識與技能。
- 配備防護用品：提供充足的勞動防護設備，如安全帽、護目鏡、手套、安全鞋等。
- 施工監理：確保遵守安全流程，預防勞動事故。
- 使用現代化機械：將危險工序自動化，降低勞動者風險。
4. 符合標準：
- 技術標準：尺寸、結構、載荷、水電系統等。
- 安全標準：消防、防雷、逃生系統等。
- 環境標準：減少噪音、粉塵、廢氣等。
5. 補充注意事項：
- 智慧設計：優化使用面積，節約能源，創造舒適的工作環境。
- 水電系統：確保安全，滿足工廠使用需求。
- 廢棄物處理系統：遵守環境保護法規。
- 定期維護保養：確保安全並延長工程使用壽命。
工業建築的安裝是一個複雜的過程，要求嚴格遵守安全、技術與環境法規。遵循上述注意事項將有助於確保工廠的品質、安全性及運作效率。
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