鋼結構廠房設計常見細節問題及其解決對策

陳彥濤

摘 要：工業生產中，廠房是不可或缺的重要基礎設施，基于此，工業廠房建設受到了越來越多的重視。工業鋼結構廠房具有安裝便利、施工簡潔的顯著優勢，且其體量能夠匹配工業生產的規模化、集中化、產業化的發展道路。本研究中，筆者主要對鋼結構廠房設計的常見細節問題及解決對策進行了分析，促使鋼結構長方的設計達到最優，避免危險的發生，同時要進一步擴大鋼結構應用范圍，落實低碳環保這一理念，做好細節問題的解決，實現鋼結構廠房的全面優化。

關鍵詞：鋼結構;廠房;可靠性

鋼結構有其自身的優勢，將其應用于工業廠房之中，可以較好地提升工業廠房的承載能力、抗震性能和整體剛度。然而，在鋼結構廠房設計中也要注意相關細節問題，并找出相應的解決對策，以下文章針對此進行了分析。

一、鋼結構性能及鋼結構工業廠房設計的特點

鋼結構材料具有強度高、質量輕的特點。在相同的荷載和約束條件下，鋼結構材料表現出比鋼筋混凝土自重更小的優點。同時，鋼結構工業化生產效率高、工期短，具有良好的抗震性能和延展性能，可削弱地震對結構的破壞性影響。鋼結構材料還具有良好的耐熱性能，并體現出對環境污染較小的優勢。

鋼結構廠房設計具有自身的特點，具體表現在：①鋼材強度、自重輕，可用于大跨度;②鋼材韌性，塑性好，材質均勻，結構可靠性高，抗震性和抗沖擊性良好，具有極強的剛性和變形能力;③防火性和防腐蝕性高，并表現出極高的密封性;④回收利用便捷，節能環保性能優越;⑤制作安裝工業化、機械化程度高，易于加固、接高、隔斷等改造;⑥施工簡便，有利于縮短工期，節約成本。

二、鋼結構廠房設計的常見細節問題及解決對策

（一）屋面設計

鋼結構廠房屋面尤其要注重防水設計，要結合屋面坡度、天溝類型、單坡屋面長度，合理確定屋面防水施工工藝和技術，并根據當地溫度、降雨量情況進行適當調節和處理。

（二）溫度伸縮縫設計

鋼結構廠房對溫度比較敏感，為了避免溫差對鋼結構廠房的影響，要進行溫度伸縮縫的合理設計，可在柱頂或梁中部位置設置滑動支座或雙柱。滑動支座設置于柱頂或梁中反彎點處，可以較好地保證側向位移效果，然而其缺陷在于不適用于梁截面變化較大的廠房結構，需要更大的屋面支撐;而設置雙柱的方式則可以較好地消除溫度應力的不良影響。

（三）柱的設計

鋼結構廠房的鋼柱截面由型鋼截面或組合截面構成。在型鋼截面柱的設計中，要考慮型鋼種類及其型號的差異性;而在組合截面柱的設計中，則要考慮構件受力性質、大小等因素。

（四）支撐系統設計

①支撐體系設置。可以沿縱向設計若干道屋面水平支撐，同時設計與其數量相同的柱間支撐，并在靠近中間的兩道支撐處設置下柱支撐，以較好地連接各個平面的框架，提供側向支撐點，合理傳遞風力、溫度應力、地震力等縱向荷載。

②支撐形式設計。可以設計一定厚度的磚墻，并在鋼柱處設置錨固鋼筋，以提升結構的整體剛度。柱間支撐要注意選取硬度較大的角鋼作為支撐。

③隅撐的設計。單純依靠屋面、柱間支撐還難以確保鋼結構廠房的整體穩定性和縱向剛度，還要設計隅撐和檁條，以減少屋面梁的長度，使結構支撐點的設置距離相對較小。

（五）節點設計

節點連接方式的設計關乎鋼結構廠房的安全性，可以結合鋼結構傳力的特點，考慮施工場地、現場環境、吊裝順序等因素，選取剛接、半剛接、鉸接等不同的節點連接方式。同時，還要注意鋼結構焊縫連接和螺栓連接的不同特點：焊縫連接無須附加連接板，也無須開孔，操作便捷且具有良好的密封性，但在焊接操作中易受到焊接殘余應力和殘余變形的影響而出現低溫冷脆的現象;螺栓連接易于安裝和拆卸，但要對準螺栓孔方可拼裝，一般來說，要用高強螺栓連接梁柱節點位置，用普通螺栓連接檁條及梁柱連接處。

（六）隔熱及防火設計

鋼結構材料受溫度變化的影響，會出現強度、塑性、徐變等，為此，要做好鋼結構材料的保溫隔熱和防火設計。可以采用澆筑混凝土、安裝耐火磚的方式，增強鋼結構的保溫隔熱性能。同時，可通過截流法、疏導法等措施，實現對鋼結構的防火保護。以截流法中的噴涂法為例，它是將具有隔熱性能的防火涂料噴涂于鋼結構表面，不受限于鋼結構的幾何形體變化，具有易于操作的特點，能夠較好地提升鋼結構廠房的耐火等級。

（七）抗震設計

鋼結構廠房設計要注重地震對廠房的破壞性影響，確保鋼結構廠房結構平面的完整、對稱，使其質量和剛度分布均勻合理、質心與剛度中心相重合。同時，還要做好柱間支撐的設計，通過科學合理的計算，確定鋼結構廠房柱間支撐的合理數量、間距，使柱間支撐與鋼柱穩固連接。鋼結構廠房的高寬比設計要科學合理，能夠起到良好的減震效果。

（八）立面設計

在對鋼結構廠房內部進行設計的過程中，應當對鋼結構規模、線條、色彩、變化等因素進行系統考量，只有這樣才能實現其立體效果的提升，符合相關功能的要求與規定，并且讓廠房設計滿足美觀性需求。在傳統的鋼結構廠房內部設計工作中，廠房外墻基本都是磚砌而成，并通過涂料和面磚對其外部進行處理，通常都會將采光窗設置于廠房的外墻面位置處。該形式過于單一化，帶給人一種比較沉悶的感覺。與此同時，將采光窗設置于外墻位置處，會對建筑整體結構的美觀性造成影響，并且采光通風效果不夠理想。當前，彩色壓型鋼板正在逐步應用于鋼結構廠房的建設工作中，彩色壓型鋼板的運用，能夠使結構單一化和沉悶特征得到改變，與此同時，還能夠實現廠房結構整體美觀性能的提升，確保線條色彩變化情況的出現。除此之外，將采光窗設置于鋼結構廠房屋面位置處，在保障采光效果的同時，還能夠取得良好的通風效果。

（九）地下室設計

在實際鋼結構廠房結構設計過程中，地下室結構設計工作最為關鍵方面，做好地下室結構的設計工作，可以有效避免地下室出現漏水等問題。根據現實情況來看，地下室在設計過程中，主要的防滲漏方法，首先，設計人員先確定抗浮設防水位，然后增加基礎配重最后，提高基坑坑底的設計標高。

（十）防銹處理

由于大部分鋼結構廠房都處于具有較強侵蝕性的潮濕區域中，倘若不對其開展鋼材防銹處理，則會造成鋼結構腐蝕。一旦鋼結構廠房出現銹蝕情況，就會降低鋼結構構件的截面厚度，促使鋼結構應力條件產生變化，可能會對鋼結構的使用時間造成嚴重影響，浪費大量鋼材材料。綜上所述，應當對鋼結構廠房構件的防銹蝕問題進行高度關注，具體包括以下幾點：1.針對鋼結構廠房的選址、布局、材料選擇與車間工藝結構等有關信息，應當進行系統掌握。2.為了使鋼結構廠房結構安全性能得到保障，通常會將防銹漆涂刷于鋼結構表面位置處，與此同時，還應當對涂刷數量與厚度進行明確。除此之外，倘若鋼結構構件處于露天環境中，應當使其厚度得到充分保障，通過有效的方式方法，使其處于良好環境之中，避免因為外界因素引發腐蝕問題。

三、結語：

鋼結構廠房設計要充分考慮實際情況，科學合理地進行各個部門的設計，使鋼結構廠房設計達到最優化，提升鋼結構廠房的安全性，突顯鋼結構廠房的優勢特點，并在未來的設計中不斷拓展和深化。逐漸解決鋼結構廠房設計中的問題，拓寬鋼結構的使用范圍，向經濟、科學、低碳環保的方向發展。

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