試析工業廠房結構設計中鋼結構設計

王金京

江蘇東方建筑設計有限公司

前言

鋼結構技術廣泛應用于大型廠房以及一些公共領域上，具有廣闊的發展前景。整體來說，鋼結構廠房能夠使空間利用率達到最大化，并且質量較輕、工程成本不高。同時，鋼結構廠房構建相對簡便，環境污染相對較小，還可以循環利用，非常符合當下綠色環保的時代要求。

1 鋼結構應用的優點

1.1 鋼結構自重輕，布置靈活

與其他建筑材料相比，在相同跨度和負載下，鋼結構自重較輕，而且更易于運輸和吊裝。在鋼結構具體應用過程中，其跨度可以達到48 米甚至更大，在相同梁高的情況下，鋼結構開間相較于混凝土開間要大很多，鋼結構布置更具靈活性，能夠更好的滿足工業廠房建筑設計的大跨度要求。

1.2 鋼結構拆裝簡便，工期短

鋼結構工業廠房制作過程中機械化程度較高，鋼結構梁、屋架和柱等構件都由專業金屬構件廠工廠生產，可以有效保證各構件的質量。在具體施工過程中，不需要太多的人力和物力投入，只需要根據具體設計要求進行現場裝配，有效的縮短了工期。

2 鋼結構廠房的特點

首先，鋼結構廠房的結構跨度比較大，層高較高。鋼結構廠房普遍應用于重工業領域，其產品的尺寸以及重量通常都很大。因此，實際的生產需要決定了鋼結構廠房的跨度以及層高較大。其次，縱向柱距較大。重工業企業的生產車間往往會有大型的銑、刨、車等機床、供電設備等，因而需要按照建筑行業相關標準，對廠房進行優化設計，合理設置廠房縱向柱的間距。一般條件下，縱向柱的間距為6～12 m之間，如果有特殊要求則會相應加大。再次，吊車起重量大，且使用比較頻繁。在鋼結構廠房的布局設計階段，對于吊車主要有兩種選擇：分別為重級、中級工作制吊車。需要根據具體情況考慮鋼結構的疲勞計算。

3 工業廠房的鋼結構設計要點

3.1 防火設計方面

鋼結構相比于混凝土結構，其受溫度變化的影響較大，在防火能力方面并不理想。因此在鋼結構工業廠房設計過程中，需要重視鋼結構的隔熱和防火方面的設計，以此來提高工業廠房的安全性和可靠性。這就要求在具體設計過程中，設計人員需要明確區分工業廠房的火災危險性類別，對廠房的防火等級進行確定，并嚴格按照具體的規范和防火要求，采用達到防火等級的鋼構件，以此來降低火災對鋼結構所造成的影響，提高鋼結構工業廠房的防火能力。在實際設計過程中，為了能夠進一步提高鋼構件的耐火性能，通常會利用防火涂料涂覆在鋼結構表面，達到提高鋼結構廠房防火等級的目的。另外，設計人員還要做好相應的預防工作，綜合多角度和全方位進行考慮，如疏散樓梯和安全出口的合理設計，一旦火災發生時，能夠及時對人員進行疏散，有效的降低火災事故的損失。

3.2 防腐設計方面

由于鋼結構自身的特性，其在大氣環境下容易被氧化，從而發生腐蝕，特別是當鋼結構處于潮濕環境下時，這種氧化作用還會加劇，腐蝕更為明顯和嚴重。當鋼結構發生腐蝕時，主要表現在構件截面會大幅度縮小，鋼結構表面局部會出現銹坑，受力部位會產生應力過于集中的問題，嚴重影響鋼結構的使用壽命。因此在具體設計過程中，設計人員要與工業廠房所處的環境有效結合，以此來制定出具體的防腐設計方案，有效的提高鋼結構的防腐蝕性。當前在鋼結構廠房建設過程中，通常會將防銹防腐涂料覆蓋在鋼結構材料外面，以此來隔離諸多腐蝕因子與鋼結構直接接觸，有效的保護好鋼結構。但在具體涂刷防腐材料時，需要針對不同部位的防腐防銹要求來確定具體的涂料厚度。

3.3 抗震設計方面

在工業廠房鋼結構設計過程中，其中抗震設計作為其中非常關鍵性的內容，特別是對于處于地震多發地區的工業廠房，在鋼結構設計時需要重視防震設計，全面提升鋼結構工業廠房的抗震能力，使其具備較強的抗震性，保障工業廠房的安全。在具體設計過程中，需要均勻對稱進行鋼結構布置，明確結構傳力，以此來減少震動可能會對工業廠房帶來的破壞性影響。同時連接方式還要更為科學合理，特別是屋架與屋面板、屋架與柱子之間的連接要更為可靠，避免出現節點破壞的情況。

3.4 荷載設計

工業廠房鋼結構設計中，荷載設計也是非常重要的。從某種程度上講，對荷載實施設計，也是鋼結構設計的前提條件，尤其是注重荷載取值的正確性，它在很大程度上確定著鋼機構計算設計效果的可靠性。

3.5協調好鋼結構設計與廠房工藝設計

廠房作為工業生產活動過程中非常重要的場所，為了確保生產作業的順利進行，鋼結構廠房需要與整個生產模塊的工藝設計相協調，即鋼結構工業廠房跨度、柱距、高度要與具體的工藝設計指標要求相符，鋼支架做到合理性分布。當前鋼結構中的鋼支架分布形式多以網架、平面桁架、塔桅、索膜和框架等為主，在具體設計過程中，設計人員需要結合實際建廠條件及工業廠房建設的實際要求來選擇合適的鋼支架形式。同時還要重視鋼材的結構性能，針對工業廠房的工藝設計要求來選擇與其相適應的鋼材，以此來全面保證工業廠房的整體性能。

3.6 重視鋼結構計算過程

鋼結構計算一般采用的是結構設計軟件計算程序，計算結果評估是鋼結構設計中的重要組成部分，對不同軟件的計算結果進行對比分析，最終選擇最合適的截面有利于成本的節省。荷載取值時，對于降雪量較大的地區，設計人員應當根據本地區的實際降雪情況，考慮適當增加鋼結構荷載，檢驗荷載最大值是否可以承受最大量的降雪。構件設計時，應充分重視凈截面、長細比這些結構參數的重要性。連接設計時，應根據施工條件等選擇合適的連接方式，充分考慮強連接、弱構件的要求，同時兼顧施工方便。

4 結束語

總之，鋼結構廠房具有跨度大、質量輕、建設周期短等特點，有效的促進了工業廠房建設的順利進行，并有效的保障了工業廠房的建設質量。

[1]才洪艷.鋼結構在工業廠房設計中的應用[J].小企業管理與科技下旬刊，2011(6)：239-2 4 0.

[2]俞智欽.探析工業廠房結構設計中鋼結構設計的應用[J].江西建材，2015(12).

[3]《門式剛架輕型房屋鋼結構技術規范》(GB51022-2015)