鋼結構廠房設計現狀及優化對策分析

摘 要：我國的經濟不斷的快速發展，對于工業生產的要求也越來越高，在廠房的設計方面也有了更多不同的需求。因此，在企業建設廠房時，一般都是設計鋼結構廠房，主要是因為建設鋼結構廠房所需的時間短、硬度高又重量輕。但是鋼結構廠房在具備這些優點的同時，也有繼續優化的空間，本文就這一情況分析了鋼結構廠房的現狀，提出一些優化的對策。

關鍵詞：鋼結構；廠房設計；優化對策；

中圖分類號：TU391 文獻標識碼：A 文章編號：1674-3520（2015）-03-00-01

鋼結構廠房在建筑行業中已經屬于綠色廠房一類，與混凝土廠房相比具有極大的優勢，在未來的工業生產發展中，鋼結構廠房將會發揮出它的優勢，使之應用的更加廣泛。隨著鋼鐵的使用量不斷增加，實現批量生產鋼結構已不是難事，有簡單易組裝的特點。

一、鋼結構廠房帶來的優勢

（一）鋼結構廠房的各個鋼零件、部件都是批量生產而來，都是為了更加方便工人焊接和組裝而設計的，因此，安裝的速度比較快。在進行焊接和開孔的工作時，可以保證其質量和技術是相對成熟的。

（二）與其他結構的廠房相比，鋼結構的廠房在抗震指數上有較大的優勢，例如：混凝土結構廠房與鋼結構廠房相比后不難發現，建造混凝土廠房所花費的時間更長，重量大，且抗震能力比不上鋼結構廠房。正是由于鋼結構廠房輕，可以減少基底的反力，因此抗震能力高。

（三）眾所周知，鋼材的密度較大，強度較高，重復利用率也較大，大大減少了鋼結構的建設成本，又節約材料，避免浪費，是環保材料中的一種。

二、鋼結構廠房設計現狀，以及相關的優化對策

（一）鋼結構廠房的設計現狀

由于廠房的特殊性，一般多層的廠房空間結構都比較大，根據工藝布置的需求通常選擇框架結構，但是在條件允許的情況下，框架結構和框剪結構都可以根據實際需求來選擇。因此，鋼結構廠房需要根據以下幾個方面來布置：

1、要均勻對稱的布置柱網，鋼結構廠房才能夠提升質量和硬度，從而減少廠房空間扭轉的作用力。

2、在鋼結構廠房中，要避免出現集中應力和變形凹角的情況，更要注意豎向外挑和突變收縮的防止，否則就會導致剛突變的發生率加大。

鋼結構從整體上來說穩定性較高，但是最為關鍵的是要考慮到軸力和彎矩耦合效應，在局部就要設計穩定，到整體上的穩定性增加。目前，對鋼結構廠房的設計都沒有準確的參數以供參考，安全系數也無法準確的反映出整體和局部之間的關系，所以，為了提升安全和使用性能，就要優化設計鋼結構廠房，滿足安全需求。

（二）在鋼結構廠房的設計中，實現優化的對策

1、優化溫度伸縮縫的設計

溫度對鋼結構廠房的使用影響較大，在溫度的影響下，鋼結構極易產生變形。一般來說，環境溫度若是在短時間內發生較大的變化，溫度應力產生，通常結構都會發生變形。在關于設計鋼結構的平面面積較大的前提下，要想將鋼溫度控制在不會產生變形的范圍中，就要設置溫度伸縮縫在鋼結構廠房內的橫向或者縱向的位置上。

對于伸縮縫的位置設置，首先要將鋼結構按照結構標準原理來劃分為一點數量的單元結構，然后才開始用單柱或雙柱的處理方式來處理溫度伸縮縫。但是在處理鋼結構的縱向溫度裂縫時，不能如橫向的溫度裂縫一般，需要在屋頂支座上設定滑動支座，才能有效的處理好縱向溫度裂縫。在關鍵部位上，如框架結構交接，就要應用槽鋼夾板滑動或橢圓孔滑動的方式來設定溫度伸縮縫。

2、優化立面的設計

鋼結構廠房的建設也屬于建筑工程，因此也具有線條、規模、變化和色彩這四個特征，所以，在進行鋼結構廠房設計時，為了能夠克服傳統的混凝土鋼筋廠房在色彩上不足的缺點，就要將色彩壓型的鋼板表現力充分發揮出來。鋼結構廠房的優點使之受到的限制比其他結構的廠房少，因此，在體型變化上有較多的選擇。但是，鋼結構廠房的節點處理比較多，相應的工作量也會加大，工程造價也就隨之提高。所以，要跳躍性色彩的表現力發揮出來，在鋼結構廠房的設計中，合理的利用冷色調將之應用到設計中，從整體上完善設計，把握重點地區的設計。

3、優化支撐結構的設計。鋼結構廠房的支撐結構要考慮多種因素，綜合起來分析設計，如：廠房、設備和柱網設置等因素。一般情況下都在垂直地上支撐其檁條的設置，不需要考慮結構的檁條。在沒有檁條的結構下，為了連接屋架和屋面，就要實現上弦支撐，但是在設計時沒有完備的技術條件，就要從安裝要求出發，將上弦橫向支撐系統設置在屋架和天窗架的上弦部分。在房屋屋架間距大于12m時，需要設置縱向的水平支撐系統，同樣在設有振動設備和橋式吊車時，也要設置該系統。

4、優化屋面的設計。鋼結構廠房在屋面的設計時主要考慮因素是防水，因此，要涉及三個領域的研究：

①屋面的坡度；②單坡屋面的長度；③天溝的形式。

但是在實際觀察后發現，廠房屋面坡度為2%～3%間，不適合作為廠房的最佳坡度。所以在考慮節點處理和材料性能這兩個方面之后，分析出的最佳屋面坡度為5%。考慮到不同地區間的溫度差異，也可以做適當的調整，在偏冷地區，坡度可適當的增加。在設計時也要多方面的考慮到該地區的降雨量和溫差變化等因素。根據資料顯示，在70m以下的單坡屋面長須可以保證正常發揮廠房的功能，若是超過這個數額，就要根據實際情況進行特殊的處理。

現階段，鋼結構的屋面設計中有兩個較好的方案，對這兩個方案的選擇較為頻繁，應用也較廣。第一是彩色壓型鋼板，第二是復合柔性屋面系統。第二種方案中的屋面系統具有保溫層和卷材防水層等，在使用中更具防水功能。

5、優化隔熱和防火的設計。鋼結構廠房的缺點在于鋼的導熱性較好，所以對溫度有極高的敏感度，若是生產產品需要處于低溫環境下，就需要進行保溫和隔熱的處理，滿足生產需求。因此，在設計時要考慮到在鋼結構溫度超過150攝氏度時的優化方案。

①采用防火的材料，如厚涂型材料，來優化廠房的隔熱防火設計；②在鋼構件外部包裝防火材料，如耐火磚和混凝土等，這樣就能增加廠房的隔熱性能，避免廠房內部溫度過高的現象產生。

三、結語

對于大多數的生產企業廠房來說，鋼結構廠房可以滿足絕大多數產品的生產環境要求，為企業生產提供了諸多便利之處，發揮出了它應有的作用，因此，我們更應該重視優化鋼結構廠房的設計。