多層鋼結(jié)構(gòu)在工業(yè)廠房中的應用

王天笑

（貴陽鋁鎂設(shè)計研究院有限公司， 貴州 貴陽 550081）

0 引言

專業(yè)設(shè)計人員需要從廠房設(shè)計開始，直到最終建造完成都要進行嚴格的技術(shù)分析，不僅要熟悉多層鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房的基本特征和主要優(yōu)勢，而且更要熟練掌握多層鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房的設(shè)計核心和技術(shù)關(guān)鍵，努力建造出更加安全、穩(wěn)定且可靠的廠房。

1 多層鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房的基本特征

現(xiàn)如今我國越來越多的建筑選擇多層鋼結(jié)構(gòu)，這也從側(cè)面反映出了多層鋼結(jié)構(gòu)具有其他建筑結(jié)構(gòu)不具備的優(yōu)勢。多層鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房的基本特征主要體現(xiàn)在以下四個方面：

第一，多層鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房的整體質(zhì)量更小。現(xiàn)如今輕質(zhì)鋼材作為多層鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房的主要原料，能夠大幅降低整個建筑結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。另外輕質(zhì)鋼材的應用不僅能夠降低施工工作的難度，降低施工工作的風險，而且還能夠減輕整個廠房結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。

第二，多層鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房的施工時間更短。相較于傳統(tǒng)混凝土工業(yè)廠房，多層鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房能夠在主體結(jié)構(gòu)搭建環(huán)節(jié)上節(jié)約大量的時間。工業(yè)廠房的鋼結(jié)構(gòu)框架所需建造時間不僅要少于混凝土工業(yè)廠房的結(jié)構(gòu)框架建造時間，而且多層鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房的標準間多，方便大型機械在廠房內(nèi)部進行操作，進而降低施工的難度和節(jié)約施工的時間。

第三，多層鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房的整體韌性和穩(wěn)定性會更好。現(xiàn)如今隨著鋼材結(jié)構(gòu)和質(zhì)量的不斷提升，鋼結(jié)構(gòu)廠房的整體承重能力也在不斷提升。而且多層鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房能夠通過合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計和高質(zhì)量的鋼材料選擇，在承載力方面表現(xiàn)出了更明顯的優(yōu)勢，對提高整個廠房的穩(wěn)定性和安全性也能做出突出的貢獻。

第四，通常來說工業(yè)廠房內(nèi)部不僅會進行生產(chǎn)、倉儲、運輸?shù)拳h(huán)節(jié)的工作，而且也會包含部分工作人員的日常辦公工作。例如作為倉儲用途的工業(yè)廠房中會放有大量的貨品或原料，而多層鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房的整體儲存能力和內(nèi)部空間都相對較大，能夠滿足工業(yè)企業(yè)的實際需求，進而提高企業(yè)的生產(chǎn)和運行效率[1]。

2 多層鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房設(shè)計工作的注意事項

多層鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房需要由專門的技術(shù)人員負責設(shè)計，并且需要綜合考量如氣候條件、地理位置、地形地貌等多個因素，應當注意多個方面的內(nèi)容。

首先，專業(yè)設(shè)計人員在開展多層鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房設(shè)計時，需要時刻關(guān)注廠房的防震能力。對于工業(yè)廠房的使用者來說，安全性是最核心和最重要的。所以設(shè)計人員在開展多層鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房設(shè)計時，需要考慮到有可能會發(fā)生的地震而對整個工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性所帶來的不利影響。多層鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房設(shè)計人員需要能夠?qū)Ξ數(shù)氐乩砦恢靡约斑^去數(shù)年的地震情況，科學確定工業(yè)廠房的防震等級。因由于我國部分地區(qū)處于各大板塊交界處，所以很多區(qū)域都屬于地震易發(fā)區(qū)域。因此多層鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房設(shè)計工作人員，應當要對廠房當?shù)剡^往歷史地震發(fā)生次數(shù)與發(fā)生等級，以及地震領(lǐng)域?qū)＜翌A測的未來地震發(fā)生情況進行綜合考量，努力提高廠房的防震能力，從而讓廠房能夠在后期使用過程中有著較強的穩(wěn)定性和安全性，確保企業(yè)的正常生產(chǎn)以及眾多環(huán)節(jié)的工作能夠正常運行[2]。

其次，通常情況下工業(yè)廠房的面積都會比較大，因此就需要對廠房的結(jié)構(gòu)提前進行嚴密的計算和處理。而且多層鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房的設(shè)計所需要的數(shù)據(jù)和資料會更加復雜，例如鋼結(jié)構(gòu)柱子長度、各個部位荷載能力水平、梁端彎矩寬度的調(diào)整幅度計算等。設(shè)計人員需要能夠綜合考量多方因素并充分獲悉所有參數(shù)，才能夠保證設(shè)計出結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性更好且安全系數(shù)更高的廠房。除此之外，多層鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房的設(shè)計人員也要密切與施工工作的人員進行交流，根據(jù)實際施工工作的難度以及施工工作的可靠性和穩(wěn)定性，及時調(diào)整廠房的結(jié)構(gòu)，確保最終能夠設(shè)計出更加科學且合理的廠房多層鋼結(jié)構(gòu)方案。

最后，多層鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房設(shè)計人員要堅持把廠房的穩(wěn)定性、安全性、實用性和經(jīng)濟性進行綜合考量。對于工業(yè)企業(yè)來說，工業(yè)廠房是他們生產(chǎn)、經(jīng)營與發(fā)展的基礎(chǔ)，與資金、技術(shù)等因素同等重要。所以只有設(shè)計出更加安全可靠、應用性更強的廠房，才能夠為企業(yè)的發(fā)展做出貢獻。而且設(shè)計人員在上述四個原則的引導下開展工業(yè)廠房設(shè)計工作，也有利于防止因結(jié)構(gòu)問題而導致工業(yè)企業(yè)的正常生產(chǎn)與經(jīng)營活動遭受損失，確保廠房能夠在工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)與經(jīng)營過程中發(fā)揮出重要的功能。

3 多層鋼結(jié)構(gòu)在工業(yè)廠房中的實際應用分析

多層鋼結(jié)構(gòu)在工業(yè)廠房中能夠表現(xiàn)出較多的應用優(yōu)勢，但設(shè)計人員應當遵循安全性、可靠性、實用性和經(jīng)濟性等多個方面的原則。設(shè)計人員應當綜合考量工業(yè)企業(yè)的實際需求而推動設(shè)計工作，努力讓多層鋼結(jié)構(gòu)廠房能夠為工業(yè)企業(yè)的發(fā)展奠定堅實的基礎(chǔ)[3]。

3.1 簡化技術(shù)使用流程

由于多層鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房所涉及到的結(jié)構(gòu)較為復雜，所以設(shè)計人員在開展設(shè)計工作的過程中應當要把正式施工的難度和施工進度考慮到設(shè)計方案中。尤其在對后期施工過程中，設(shè)計人員需要對設(shè)計方案的可行性和有效性進行準確的判斷。另外設(shè)計人員在開展多層鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房設(shè)計工作的過程中，不僅需要不斷健全和完善鋼材建構(gòu)體系，而且也要對實際施工過程中所需要的建筑施工材料進行數(shù)量和層次簡化工作。

設(shè)計人員在開展多層鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計工作的過程中，要能夠在有效保證廠房的安全性、穩(wěn)定性和實用性基礎(chǔ)上，盡量減少鋼材的使用數(shù)量。此舉不但有利于節(jié)約建造成本，而且也有利于降低鋼結(jié)構(gòu)框架本身重量，從而為增強整個結(jié)構(gòu)的可靠性和穩(wěn)定性提供幫助。多層鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房設(shè)計人員需要具備專業(yè)的知識和豐富的經(jīng)驗，努力研究出更加新型且更加可靠的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，確保工業(yè)廠房在后期施工以及正式投入應用后能夠取得良好的效果。多層鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房設(shè)計人員需要努力簡化技術(shù)處理環(huán)節(jié)，在有效保證整個廠房安全性與實用性等眾多因素都不受影響的前提下適當簡化結(jié)構(gòu)，進而讓廠房能夠在工業(yè)企業(yè)實際生產(chǎn)和運營過程中發(fā)揮出更為突出的作用。

3.2 增強支撐系統(tǒng)功能

多層鋼結(jié)構(gòu)要想能夠在工業(yè)廠房設(shè)計中取得更加優(yōu)質(zhì)的應用效果，那么就應當著重關(guān)注支撐系統(tǒng)的設(shè)計工作。多層鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房設(shè)計人員在推動設(shè)計工作時要重點關(guān)注支撐系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)以及性能設(shè)計。如果無法設(shè)計出更加科學和合理的支撐系統(tǒng)，那么將會對整個廠房帶來極大的安全隱患。專業(yè)設(shè)計人員在開展支撐系統(tǒng)設(shè)計工作時應當要以實際建造經(jīng)驗為基礎(chǔ)，不可只停留在理論層面上來進行設(shè)計。這是因為當多層鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房在實際施工建造過程中，會出現(xiàn)各種突發(fā)的影響因素。如果這些影響因素在前期設(shè)計方案的過程中并沒有被設(shè)計人員提前進行考慮，那么很容易會對實際的施工以及后期的投入應用帶來消極影響。例如多層鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房設(shè)計工人員在開展設(shè)計工作的過程中，當中心支撐結(jié)構(gòu)作為支撐系統(tǒng)時，設(shè)計人員需要盡量避免“K形”的支撐形式，而是要選擇“交叉”形或“人”型的支撐形式。總而言之，支撐系統(tǒng)的設(shè)計在整個多層鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房設(shè)計工作中占據(jù)重要的位置。專業(yè)設(shè)計人員應當要把安全性、可靠性、經(jīng)濟性、實用性等多個原則納入到設(shè)計工作體系。設(shè)計人員對廠房支撐系統(tǒng)的內(nèi)容進行詳細的研究，最終設(shè)計出更加科學和合理的支撐系統(tǒng)。

3.3 提高變形縫設(shè)計工作質(zhì)量

多層鋼結(jié)構(gòu)要想能夠在工業(yè)廠房的應用中取得顯著的效果，設(shè)計人員需要重視變形縫設(shè)計工作。因為廠房在外在或內(nèi)在因素的作用下，可能會出現(xiàn)變形或者開裂的情形。為了預防結(jié)構(gòu)變形或開裂，設(shè)計人員在開展設(shè)計工作時要重視變形縫的設(shè)計。變形縫包括伸縮縫、沉降縫和防震縫，上述三種變形縫都需要設(shè)計人員在開展設(shè)計工作的過程中進行科學且合理的設(shè)計。

以伸縮縫為例，由于工業(yè)廠房普遍面積大，整體結(jié)構(gòu)中所需鋼材數(shù)量較多。而且多層鋼結(jié)構(gòu)本身的設(shè)計就較為復雜，所以就容易出現(xiàn)結(jié)構(gòu)變形的情況。再加上廠房在后期使用過程中，難免會受到外界環(huán)境和內(nèi)在人為因素的影響。例如廠房鋼結(jié)構(gòu)的自身重量或者外界高溫、強風等自然條件對整個廠房結(jié)構(gòu)所帶來的較大壓力。因此多層鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房在開展設(shè)計工作時應當要預留伸縮縫，以高溫為例要在廠房各溫度區(qū)分隔處的鋼結(jié)構(gòu)中預留伸縮縫，防止因溫差而帶來的熱脹冷縮作用，對整個廠房鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響，從而避免出現(xiàn)結(jié)構(gòu)過度變形的情況[4]。

3.4 提升樓蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計工作效果

樓蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計在整個多層鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房設(shè)計中屬于重要的環(huán)節(jié)。設(shè)計人員在開展樓蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計工作時，要根據(jù)工業(yè)廠房的實際形狀和具體施工可行性和施工難度來確定樓蓋結(jié)構(gòu)板型。例如多層鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房設(shè)計人員，可選擇鋼結(jié)構(gòu)混凝土板和現(xiàn)澆混凝土普通樓板等。具體板型的選擇，需要設(shè)計人員根據(jù)實際情況來合適進行應用。但是設(shè)計人員需要遵循實用、安全、經(jīng)濟、可靠的原則，準確確定出樓蓋結(jié)構(gòu)板型。從實際應用效果來看，當前很多的多層鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房所選擇樓蓋板型是現(xiàn)澆混凝土壓型鋼板。而且此種樓蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計方案也能夠起到非常好的應用效果，不但有利于進一步增強整個多層鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房的抗震與抗風性，而且還具備較強的實用性和經(jīng)濟性，滿足企業(yè)未來的生產(chǎn)和經(jīng)營需要[5-7]。

3.5 優(yōu)化橫向與縱向設(shè)計結(jié)構(gòu)

多層鋼結(jié)構(gòu)在工業(yè)廠房中的應用除了需要考慮上述四個方面的內(nèi)容以外，橫向與縱向結(jié)構(gòu)設(shè)計也是需要設(shè)計人員著重思考的內(nèi)容。多層鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房的設(shè)計人員在開展設(shè)計工作時，要能夠?qū)M向結(jié)構(gòu)和縱向結(jié)構(gòu)設(shè)計進行充分的思考。以橫向結(jié)構(gòu)設(shè)計為例，設(shè)計人員需要能夠考慮到橫向結(jié)構(gòu)設(shè)計對于整個廠房后期投入使用后所提供的使用功能，努力讓廠房成功建造后滿足企業(yè)的多樣化需求。而以縱向結(jié)構(gòu)設(shè)計為例，設(shè)計人員需要在開展縱向結(jié)構(gòu)設(shè)計工作時，把廠房的安全性、穩(wěn)定性和可靠性進行充分考慮，例如防震能力、抗風等級等，最大限度降低外部惡劣環(huán)境對于整個工業(yè)廠房所帶來的消極影響，從而讓多結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房在投入使用后能夠保障生產(chǎn)正常進行以及工作人員的安全。

4 總結(jié)

綜上所述，現(xiàn)如今鋼結(jié)構(gòu)廠房在安全性、經(jīng)濟性和實用性上都取得了較大的進步，越來越多的工業(yè)企業(yè)在建造廠房時選擇多層鋼結(jié)構(gòu)。但是多層鋼結(jié)構(gòu)在工業(yè)廠房設(shè)計中的應用也需要注重如支撐系統(tǒng)、變形縫、樓蓋結(jié)構(gòu)以及橫向與縱向設(shè)計工作，遵循安全性、實用性、經(jīng)濟性和可靠性的原則，從而有效建造出符合工業(yè)企業(yè)實際需求的高質(zhì)量廠房。