多層鋼結構工業廠房設計分析

文/陳瑩、林成、孫光躍 山東省冶金設計院股份有限公司　山東萊蕪　271104

多層鋼結構工業廠房設計分析

文/陳瑩、林成、孫光躍 山東省冶金設計院股份有限公司山東萊蕪271104

隨著社會和經濟的快速發展，工業發展得到了經濟保障，從而工業廠房也如雨后春筍般增長。最近幾年，輕鋼結構廠房在工業廠房中憑借自身特點、優勢脫穎而出。輕鋼結構廠房不但展現了鋼結構的特點，而且保證了建筑物的安全性，提高了工業建筑效率。本文結合作者經歷，以多層鋼結構廠房進行討論分析。

多層鋼結構；分析；工業廠房

在改革開放后，中國經濟得到極力的發展，工業廠房建設朝著鋼結構設計發展，其鋼結構廠房憑借其穩定、安全、方便等特點，鋼結構可以在工業上大量生產、儲存、運輸，并且對環境污染小，材料還可以回收利用，在國家倡導綠色環保、節約的政策影響下，得到了工業建筑設計師的青睞。因此多層鋼結構廠房在中國大地拔地而起。在我國建筑史上成為新型的建筑類型。

1、多層鋼結構工業廠房的特點

1.1其主要使用的材料為工業上的輕鋼，輕鋼和我們常說的鋼材差不多，不但包含了普通鋼材的穩定安全性，也具有自身獨特性，例如：質量輕，便于運輸，另外，對于多層鋼結構廠房來說，便是個優勢，減輕了工業廠房自身的重量，使建筑物穩定性得到了提高。

1.2另外，鋼結構廠房另外獨特的優勢體現在其主要采用輕型圍護結構，使用的材料為夾芯金屬板，其鋼結構穩定性好，承重高，而且還質量輕，在施工時，可以快速安裝，又不像混凝土建筑提前打地基，節省了施工時間。在經濟快速發展的今天，效率就是金錢，從而效益得到了提高。

1.3多層鋼結構廠房可以根據用戶的用途快速的拼裝成所需要的結構。充分的結合了廠房實際的用途和作用。可以使層與層之間的空間變得更大。但對其自身的穩定不受影響。

2、多層鋼結構工業廠房設計分析

在施工多層鋼結構工業廠房時，設計師要考慮全局，不但要考慮廠房的安全性能也要考慮整體的美觀。通常，當廠房整體框架出來之后，設計師就要對廠房的重點部位要進行反復計算和論證討論以及科學分析穩定性。

2.1多層鋼結構工業廠房設計理念

2.1.1建筑結構要整體化

一般的鋼結構都是在建筑后再結構的而設計順序，而多層鋼結構廠房得力于軟件的先進性，設計師可以對整個建筑施行結構一體化設計，現在國外都是基于這樣理念，而國內依然根據傳統的設計習慣。從而對建筑的風格就很難以保證。另外，國內對圍護系統和整體結構分開設計的方法也是不合理的，通常都是組合在一起來設計，才可以保證完整性。

2.1.2截面設計具體化

通常，多層工業鋼廠房使用的鋼材料種類不易過多，一般不要超過5種，使用的鋼材種類越少，對鋼材的準備就越充分，一般對于鋼材盡量都是統一規格使用。另外，對于C級別的螺栓和廠房支撐桿相連的地方，應注意使用螺栓的最大直徑，來保證施工的而合理性。最后對截面厚度要求上，，我們要考慮鋼結構的承受系數，另外對于厚度小于4mm的鋼板和厚度低于3mm的鋼管都不易被采用在鋼結構中，應該使用相同鋼量級別下截面較大的鋼度。

2.2多層鋼結構工業廠房設計要求

通常來說，多層鋼結構工業廠房的設計要結合自身特點，結合實際需要。在設計過程中要結合結構布置、各項參數、考慮各種影響因素。這樣，不但施工效率得到提高，廠房的安全穩定性也得到提高。同時減少了環境的污染，有效的保護了環境。還可以節省材料。符合國家提倡的綠色建筑標準，對企業來說，節省了資金，效益得到了提高。安裝方便，使用戶走上可持續發展的道路，因此在鋼結構廠房設計過程中，主要注意一下幾方面。

2.2.1在設計中，對于廠房的結構要求是重要的，擔當者保護框架的角色，對廠房的穩定和可靠也有重大影響。所以設計師應該根據廠房的具體尺寸，高度，層數，荷載率等影響因子來考慮比較合適的結構方案。當廠房面積較大、空間大的情況下，我們通常使用框架結構方案。其可以保證空間的滿足，也保證了廠房的穩定。當廠房要求層數高的情況下，則多采用框架—剪力墻結構方案。

2.2.2在設計廠房過程中，廠房的長寬方向也需要進行合理的設計和控制要求。要注意抗震能力，一個好的結構比，可以起到保護廠房的作用。為提高廠房的質量，應該設計相應的收縮縫和防震縫，提高廠房的配筋率。

3、多層鋼結構工業廠房設計思路

當進行多層鋼結構工業廠房設計施工時，設計師不但要對整體結構進行考慮，還要把整體中的重點部位當做重點研究對象。所以，一般當對廠房設計施工過程中，要保證設計思路清晰。多層鋼結構工業廠房的重點部位有很多。例如，節點構造、支撐體系、多層鋼結構的承受載荷。此處對對中廠房的設計思路中重要的內容展開分析討論。

3.1廠房結構體系

3.1.1鋼架加支撐的組合體系是指把縱向設計鋼架與支撐相結合的方式，通過兩者的相互作用來承擔水平方向上的力，此種組合方式可以保證柱縱向彎距減小，但是對樓層面鋼度要求較強，假如柱子間彎距程度不一致，從而導致柱子對整個廠房支撐力度不一樣，從而對廠房安全埋下隱患。

3.1.2框架一支撐方式，主要把廠房橫向設計成剛接框架，廠房縱向設計成柱一支撐方式，通過采取柱與柱間支撐來共同承擔水平方向的荷載。此方式成本較低，但此方式有一弊端，柱間支撐會造成廠房使用受限，不過此方式對縱向較長，橫向較短的廠房使用較好一些。

3.1.3純框架體系，這種形式不同于第一種形式，這種方式一般把廠房縱向和橫向都設計成鋼接框架，廠房內不采取柱間支撐的方式，從而使廠房空間上使用不受限制，缺點是柱不宜采用工字型柱，而要采用兩個方向慣性知差別不人的截而形式(如箱形柱)，使用鋼量增加。

3.2樓蓋布置思路

樓蓋主要承擔縱向的荷載，因此，樓蓋結構需要具有較強的承載力、強度等，來維持樓蓋的作用。通常在多層鋼結構工業廠房設計中，采用壓型鋼板組合以及預制板疊合層組合兩種方式來搭造樓蓋，可以節約鋼結構材料、提高樓蓋安全性和經濟作用，另外，壓型鋼板現澆鋼筋混凝土組合樓板造價相對較高。因此，多層鋼結構工業廠房宜采用壓型鋼板現澆鋼筋混凝土組合樓蓋。

3.3節點構造設計思路

通常鋼結構節點主要包括柱與柱接頭、梁與梁的節點以及梁柱節點。在鋼結構廠房中這些重要地方的節點由于受力非常復雜，因此，設計人員保證整體設計思路的原則上應該對這些部位進行有針對性的優化設計來保證廠房安全。

結語：

隨社會發展，多層鋼結構工業廠房將成為結構發展的典型代表，但考慮設計單位對鋼結構建筑認識還不徹底，為了能夠確保工業廠房的安全性和利用率，設計人員在設計多層鋼結構工業廠房時要考顧及鋼結構的特性和優勢并考慮多種因素，從而保障多層鋼結構工業廠房的發展。

[1]吳皖峰.多層鋼結構住宅體系及性能研究[D].西北工業大學,2005.

[2]盧小松.多層鋼結構框架整體穩定的設計理論[J].鋼結構,2002,04:28-31.