探討鋼結構廠房的設計

石代 關丹 史永權

摘 要：由于鋼結構廠房具有施工速度快、抗震性能好、承載力高、整體剛度強等優點，所以隨著經濟發展，越來越得到普遍的應用和推廣，然而同時，由于以鋼作為材料，應用時間也尚短，難免存在很多缺陷和不足之處，本文對鋼結構廠房的設計應用進行了探析。

關鍵詞：鋼結構；廠房；設計

隨著經濟社會不斷發展，人們對建筑建設的要求也在不斷提高，如不僅要滿足施工速度，還要求具有很好的環保性、靈活性和抗震性等。同時隨著各種工藝技術也在不斷進步。鋼結構廠房在這方面就很好的凸顯了其優越性，不斷獲得普遍的推廣和使用。

一、鋼結構廠房的優越性及其特點

1.鋼結構廠房具有施工速度快，安裝極其方便的優點。由于鋼結構構件可以工廠化批量化生產，同時采用設備下料、焊接、開孔，并作表面處理，可極大的方便現場拼裝施工，大大縮短了施工的周期。

2.由于鋼結構廠房體系使用的材料具有強度高、投資低等特點，所以鋼結構廠房拆遷也方便，可多次回收利用，大大節約了材料消耗，環保性好，結構壽命使用長。而且節省了制模工序，屬于環保型綠色建筑體系。

3.鋼結構相對于混凝土結構主要優勢在重量上，這也可以大大減輕地基的負載，而且混凝土結構建筑工藝復雜，防震程度低，鋼結構體系都可以有效彌補這些不足。

二、鋼結構廠房設計的特點

鋼結構廠房是指采用鋼板和熱扎、冷彎或焊接型材，通過連接件連接而成的能承受和傳遞荷載的國際流行的門式剛架輕鋼結構體系形式。

門式剛架鋼結構廠房在國內技術成熟，受到用戶普遍接受和認可，成為目前國內發展速度最快的一種鋼結構形式。門式剛架鋼結構廠房可以做成大跨度，大空間，便于內部靈活布置和使用。（鋼結構廠房采用門式剛架體系其單跨度甚至可達到80米。多跨可達到180米甚至跨度更大）鋼結構廠房主要是用在不承受大載荷的承重建筑。采用輕型H型鋼（焊接或軋制；變截面或等截面）做成門形剛架支承，C型、Z型冷彎薄壁型鋼作檁條和墻梁，壓型鋼板或輕質夾芯板作屋面、墻面圍護結構，采用高強螺栓、普通螺栓及自攻螺絲等連接件和密封材料組裝起來的門式剛架鋼結構體系。

鋼結構廠房在全球范圍內，特別是在發達國家和地區鋼結構建筑工程領域中得到更合理、廣泛的應用。鋼結構廠房可廣泛應用于工業廠房，凈化車間，倉儲庫房，超市，會館展廳。

鋼結構廠房設計特點：鋼結構廠房自重輕，強度大，跨度大，空間大。設計先進，采用最先進的設計方法，充分發揮鋼材抗震性好、抗沖擊性好、剛性好、變形能力強的特點。而且還可以重復再利用，可以節約大量鋼材。結構新穎、簡潔、輕巧，占用面積小，使用面積大，有效擴大了建筑物的內部空間，彩鋼夾芯復合板，金屬壓型板等新型墻體屋面材料圍護，更顯示出建筑的時代感。安裝快捷，構件標準，制作精良，施工安裝簡便、快捷、安全。三、鋼結構廠房結構設計要點

多層廠房因為工藝布置的要求，一般都需要大空間，結構通常采用框架結構，在層數較多、工藝條件許可的情況下也可以采用框剪結構。結構布置的原則是：盡量使柱網對稱均勻布置，使房屋的剛度中心與質量中心相近，以減小房屋的空間扭轉作用，結構體系要求簡捷、規則、傳力明確。避免出現應力集中和變形突變的凹角和收縮以及豎向變化過多的外挑和內收，力求沿豎向的剛度不突變或少突變。

1.地震區的廠房宜少設或不設防震縫。地震區房屋的伸縮縫是合一的，當房屋較長時，宜采取下列一些。構造措施和施工措施以少設伸縮縫及防震縫；施工中，每隔40m設置一道800mm～1400mm寬的后澆帶，后澆帶的位置設在結構受力影響最小的區段；在溫度影響較大的頂層、底層、山墻和內縱墻端開間的墻體等部位，適當提高配筋率；加厚屋面隔熱保溫層或設置架空層形成通風屋面。

2.合理布置電梯間的位置。多層廠房由于設備、貨物很重，豎向運輸的需要，均要設置電梯。鋼筋棍凝土電梯井筒剛度很大，應充分考慮電梯井筒對建筑物的偏心影響，在結構布置上盡量避免電梯井筒布置在建筑物的角部和端部。

3.控制橫向框架與縱向框架的周期。由于多層廠房跨度方向尺寸較大，柱子少；而柱距方向尺寸較小，柱子多。一般都是橫向控制，使縱橫向的抗震能力大致相同，不僅有利于抗震，也使設計更為經濟合理。

四、鋼結構廠房設計應注意的重要方面

1.鋼結構廠房圖紙設計的重要性。無論在什么樣的工程中，圖紙是工程施工的依據。在鋼結構廠房的設計期間，要組織施工單位專業技術人員對圖紙進行會審，檢查施工圖紙中的“錯、漏、碰、缺”，力爭把問題解決在施工之前，減少因圖紙問題對工程質量、進度的影響。

2.對鋼結構廠房支撐系統的設計原則。為了保證鋼結構廠房的空間工作，提高其整體剛度，承受和傳遞縱向水平力，防止桿件產生過大的變形，避免壓桿失穩，以及保證結構的整體穩定性，應根據廠房結構的形式，車間吊車的設置，振動設備以及廠房的跨度、高度，溫度區段的長度等情況布置可靠的支撐系統。廠房每一溫度區段應設置穩定的柱間支撐系統，并與屋蓋橫向水平支撐的布置相協調。

3.鋼結構廠房耐熱能力設計的重要性。鋼結構工業廠房防火能力很差，當鋼材受熱在100℃以上時，隨著溫度的升高，鋼材的抗拉強度降低，塑性增大；溫度在250℃左右時，鋼材抗拉強度略有提高，而塑性卻降低，出現藍脆現象；當溫度超過250℃時鋼材出現徐變現象；當溫度達500℃時，鋼材強度降至很低，以致鋼結構塌落。

4.鋼結構廠房抗震性設計的重點。在對鋼結構廠房做抗震設計時應注意：首先，在廠房建設前要充分考慮加強其結構的抗震性，以應對復雜多變的地質變化，雖然鋼材在重力剛性等條件上有抗震的優勢，但是在總體布置方面也要力求安全最大化，要求廠房結構的質量和剛度均勻分布，使廠房受力均勻，使其受到外力作用時，可以將作用力均勻抵消，這樣就不會加劇作用力在剛性弱的地方聚積，給安全造成威肋，同時還要多采用剛架和橫向結構，利用鋼結構的受力性來減少橫向結構變形。其次，在建設過程中要充分考慮杠桿失穩的問題，鋼結構在強度上可以充分滿足建設需要，所以要在支撐系統上多做文章，提高廠房結構整體穩定性，對鋼結構廠房尤為重要。最后，在地震作用下，存在著低周疲勞作用，設計時應注意其對。廠房的影響。對結構連接點的設計，應保證節點的破壞不先于結構構件的全截面屈服，應使結構構件能進入塑性工作，充分吸收地震能量發揮其抗震能力。

五、結語

總而言之，在鋼結構廠房設計的過程中，我們應嚴格按照和采用相關的設計標準，同時隨著鋼結構設計技術的日趨成熟，設計師也要緊跟時代步伐，堅持與時俱進。只有這樣，才能設計出結構合理，經濟環保的鋼結構廠房，滿足經濟建設發展的要求。

參考文獻：

[1]劉榮來.鋼結構廠房設計技術總結.內蒙古煤炭經濟.2015-03-15.

[2]楊軍.鋼結構廠房設計體會.煤炭工程.2017-10-20.

[3]蔡紅軍；蔣鳳鳴；董輝.淺談鋼結構廠房設計.中國科技信息.2016-10-01.