工業廠房結構設計中鋼結構設計應用研究

丁瑞彬

(太原市熱力設計有限公司，山西 太原 030000)

在合理利用廠房鋼結構的技術條件下，工業廠房的整體結構穩定性能夠顯著提升。與此同時，工業廠房的結構建設簡化性也會有所增強。在有序推進鋼結構設計優化落實的前提條件下，工業廠房的整體結構舒適度和建設期間獲得的經濟效益都將進一步提升，廠房內部的空間利用效率也能隨之實現進一步的增長。工業廠房設計當中鋼結構的設計內容屬于至關重要的組成部分，只有提高鋼結構設計質量，才能有效保障整體工業廠房建設質量。在進行工業廠房結構設計期間，應該注意全面推進鋼結構設計方法應用優化，有效保障鋼結構設計科學性。

1 工業廠房結構設計中鋼結構設計特點

1.1 便捷性

在工業廠房建設過程中應用鋼結構，能夠有效提高設計便捷性。由于鋼結構具有非常顯著的便捷性優勢，在開展設計工作時充分發揮鋼結構的基本特點，利用鋼結構設計降低廠房設計困難性和復雜性，能夠獲得事半功倍的實踐效果，同時可以助力工業廠房結構建設總體效果及經營效益水平提升[1]。通常情況下，應用鋼結構時開展施工工作消耗的時間相對較短，鋼結構安裝流程本身具有比較明顯的簡單便捷性，所以在建筑期間可以基于實際的環境更加高效地完成結構建設，從而使工業廠房的施工周期進一步縮短，有效地從總體層面提高工業廠房結構建設效率。

1.2 經濟性

經濟性是指鋼結構在工業廠房當中具有更強的經濟優勢。由于鋼結構安裝主要依據鋼材料組裝，所以，在實際建設期間，相關單位可以有效縮減建筑材料使用規模，如此一來，在工業廠房施工建設過程中，每立方米單位建設耗費的材料成本將會大幅減少，由此，使整體的工業廠房建設經濟效益得到了提升。結合當前的工業廠房設計和建設現狀進行綜合分析可知，因為鋼結構施工建設的成本消耗量相對較低，所以當前許多單位在設計工業廠房建設模型期間均優先考慮鋼結構。與此同時，鋼結構本身屬于可回收材料，因此，在工業廠房建設期間，應用鋼結構可以有效提高各項建設工作的環保性，同時能夠為相關單位資源成本的控制提供有利條件。

1.3 空間利用率

與其他結構形式相比，鋼結構在工業廠房當中具有非常明顯的空間利用率高的特點?；阡摻Y構的應用需求進行工業廠房結構建設，設計時設計人員可以從空間使用層面更好地進行規劃。總體而言，鋼結構在空間使用方面存在非?？捎^的潛在價值和應用優勢，在工業廠房建設過程中，對鋼結構進行組件安裝，面對的基本空間要求相對寬松，即便在相對較小的空間當中，鋼結構也有很大可能能夠建設完善[2]。從鋼結構的本質特征來看，該類結構與其他建筑結構相比，具有更高的可變性，在工業廠房設計過程中，結合外層空間的設計多樣化發展需求，對鋼結構進行設計調整，具有較高的可行性，而在鋼結構的輔助作用下，工業工廠的外層空間設計和建設效率都將進一步提升，并且整體設施建設效果也會得到改善。

1.4 具有良好塑性

鋼結構的塑性和耐久性均相對良好，在重載或負載較大的條件下，鋼結構更加不容易出現斷裂情況，在工業廠房當中，鋼結構能夠通過重新分配力的承受作用來實現有效承受很大一部分作用力。具體來看，鋼結構在承擔較大負載的過程中，能夠有效對受力進行調節，從而降低力壓幅度，借此避免整體工業廠房結構受到破壞。另外，如果工業廠房鋼結構在存續期間受到地震沖擊，在結構自身的塑性特性影響作用下，相關結構雖然會出現一定程度的形變，但是能夠在很大程度上抵消地震帶來的破壞作用，從而實現更好的抗震效果。

2 工業廠房鋼結構設計要求

2.1 防火設計

雖然鋼結構本身具有較多的功能特點，但是從本質特性上來看，與混凝土結構相比，鋼結構的防火性能相對較弱，在實際存續期間比較容易受到溫度變化影響而出現問題，因此，在進行工業廠房鋼結構設計時，應該注意加強防火設計有效性，通過外部手段提高鋼結構的防火能力，使工業廠房當中的防火危險系數得到有效控制。具體來看，在設計過程中，工作人員應該明確具體的工業廠房防火安全標準及相關要求內容。在此基礎上，對鋼結構的性能質量進行規范，在設計方案當中明確具體的鋼結構的防火等級，從而避免在鋼結構使用期間因為發生火災或其他溫度變化因素而使鋼結構遭到嚴重破壞，從而影響工業廠房的安全性[3]。除此之外，在設計過程中，應該針對鋼結構表面的防火涂料使用具體內容進行規劃，在設計過程中，設計人員應該結合預防性工程內容進行綜合分析?；阡摻Y構建設具體流程提出行之有效的防火設計項目。

2.2 防腐設計

一般情況下，在潮濕的環境當中，鋼結構容易產生腐蝕問題，所以在工業廠房的鋼結構設計期間，應該注意結合廠房的具體所處環境對鋼結構的防腐性能進行設計優化。設計人員在工作中應該科學規劃鋼結構外涂防腐涂料，從氧氣和水蒸氣以及氯離子的隔絕性能角度出發，進行防腐涂料質量分析，同時充分對鋼結構當中其他相關腐蝕因素進行綜合研究，從而提出可行性較高的防腐設計方案，有效為鋼結構提供保護。除此之外，還應該設計具體的防腐材料外涂位置規劃方案，根據鋼結構不同部位的防腐性能水平，對涂層厚度提出相應的要求。

2.3 抗震設計

抗震設計屬于工業廠房鋼結構設計工作中不容忽視的重要組成部分，尤其在地震頻繁的地區建設工業廠房時，設計人員更應該充分關注抗震設計的總體質量，全面提高鋼結構抗震設計方案有效性，切實為工業廠房鋼結構抗震性能強化貢獻力量[4]?；诖?，在鋼結構抗震能力設計提升過程中，工作人員應該從提高各個鋼結構構件配置勻稱性和對稱性角度出發，對整體的鋼結構組成進行均衡規劃，借此保障鋼結構自身的穩定性。在此基礎上，應該結合工業廠房屋架之間的連接工作內容開展工作，通過優化設計來提高屋架間的連接穩定性和可靠性，避免在鋼結構使用期間出現部件損壞從而影響整體的抗震性能。值得注意的是，設計人員還應該對鋼結構柱子和墻壁之間的張力進行強化設計，在設計過程中合理進行高度和阻尼的調整規劃，從而有效保障工業廠房結構的抗震性能水平。

3 工業廠房結構設計中鋼結構設計問題

3.1 設計質量明顯不足

從實際的鋼結構使用特點角度進行分析，雖然鋼結構設計過程中消耗的費用水平較低，但是，在實際建設期間，相關單位需要消耗更多的時間和精力對鋼結構進行開發規劃。因此，設計人員在工業廠房結構設計過程中，往往不愿意接受鋼結構設計任務，從而很容易使鋼結構設計項目被轉移到其他設計單位，從而影響設計方案的整體專業性和可行性。更有甚者，會使鋼結構設計方案當中存在諸多漏洞，整體合理性和可行性均大打折扣。

3.2 大多數鋼結構設計深度不夠

在當前的工業廠房結構設計過程中，一些鋼結構設計方案本身缺乏深度。究其原因，部分設計人員對于鋼結構的設計理解不夠到位，同時，在設計人員自身的專業水平限制作用下，一些設計方案當中體現出的鋼結構設計內容整體質量自然很難得到保障。部分質量較差的鋼結構設計方案，不但缺乏有力的實踐經驗支持，而且整體的安全性水平甚至無法達到最低的安全標準要求，從而使工業廠房的鋼結構建設很難按照相關規定有序推進[5]。

3.3 沒有結合實際進行設計

從實際建設上來看，鋼結構施工本身需要消耗比較多的人力物力，因此在設計過程中，相關人員本應該兼顧各項要素，提出與實際建設情況相符的設計方案。但是，部分設計人員為了提高鋼結構設計的方便性和快捷性而忽視客觀規律，做出不合理的設計項目，或是直接對一些國外形成的鋼結構設計方案照搬照抄，導致最終得到的鋼結構設計內容與當前工業廠房結構建設的實際相脫節。這樣一來，在工業廠房建設期間，很容易因為鋼結構設計方案不合理而使人力，物力和財力消耗進一步提升，從而降低了工業廠房建設的經濟效益。

4 工業廠房結構設計中鋼結構設計改進措施

4.1 加強設計管理

工業廠房的建設是工業生產和管理的一個重要組成部分，工業廠房設計的合理性和科學合理性是正在進行的工業廠房建設的重要要求，在這種情況下，結構材料的強度和耐久性是保證工廠安全和合理性的重要條件，鋼結構是工廠最經濟、最實用的建筑材料，廣泛用于車間、職工宿舍的生產。鋼結構本身有許多獨特之處，特別是在安全要求方面。無論是承包人、設計人還是設計師，都必須加強監督措施。在評估項目資格時，必須進行全面綜合的評估，取消設計不合格的設計人員的權利，對偽造設計師處以嚴重懲罰。在設計管理工作執行期間，應該注意針對鋼結構設計過程中涉及的焊接工藝以及其他安裝工作過程進行強力管理?；诠I廠房鋼結構的具體建設需求，分析各類焊接工程的實際建設內容，在此基礎上明確焊接工作條件的復雜性，進而通過合理進行規劃設計來保障焊接工作質量。同時，基于焊接工藝的實際操作流程，設置相應的管理措施落實方案，使焊縫設計能夠充分滿足施工建設要求，同時應該在設計過程中針對焊接規則進行管理工作規劃，確保在一二級焊縫過程中能夠做到各項操作規范落實，同時有效避免焊接過程中出現咬邊縫隙的問題。借此為后續的無損檢測落實提供良好保障，真正發揮管理工作的積極作用，提高鋼結構的完整性和穩定性。

4.2 穩定性設計

為了提高鋼結構的穩定性，需要在總體和局部穩定之間找到聯系，只有加強它們之間的聯系才能提高鋼結構的穩定性，因此必須考慮到這兩個因素加在一起的距離。鋼結構的設計有許多不確定性，在任何時候都可能導致不穩定。在有效平衡鋼結構總體和局部穩定性水平的基礎條件下，工作人員還應該進一步深化研究鋼結構穩定性要素，采取合理的設計手段推進螺栓安裝可行性提升，在安裝實踐過程中注意控制安裝流程，有序推進各項工作的落實。首先應該注意對臨時通用螺栓進行安裝規劃，在此基礎上進行校正，在明確螺栓安裝基本位置的各項要素準確無誤的前提下，進行普通螺栓的更換，在鋼結構部件之間利用高強度螺栓進行連接，從而提高結構穩定性。與此同時，應該注意在安裝螺栓的過程中，對各個結構的結合處進行細致觀察，有效保障節點位置的結合效果良好，在確保接合處和接觸面平整的前提下，推進其他工作落實。此外，設計人員應該針對鋼結構的安裝校正設計相應的工作內容輔助方案，比如對梁柱安裝過程中的各項操作進行設計調整，針對鋼結構安裝期間的風力和地形等各項因素加以分析，并基于具體的環境情況設置相應的安裝校正方案。

4.3 從實際出發

在優化工業廠房結構中的鋼結構設計方案時，應該從實際情況出發，全面推進廠房設計的綜合性能提升。具體來看，首先應該注意全面提高鋼結構支柱的抗震強度，在設計期間對套管的外部承包形式進行優化設計，全面促進外柱腳抗震性能提升。同時，在設計過程中注意對外層高度以及柱腿橫截面寬度之比進行合理調控，從而保障鋼結構的角柱結構組成具有較強的荷載。與此同時，沉入柱塞屬于鋼結構支柱建設過程中比較常見的結構形式，在設計過程中，引入沉入柱塞形式，可以在一定程度上保障預埋樁的抗震性能[6]。當然，在設計過程中，應該對埋樁深度進行合理規劃，在有效進行柱體和柱腳長度設計前提下，才能真正使支柱抗震強度得到進一步提升。除此之外，在聯系實際情況，推進鋼結構性能升級的過程中，還應該注意做好防腐設計，通過在鋼結構外層安置防腐材料來有效提升結構的防腐性能水平，使鋼結構表面的防銹效果得到改善。工作人員還可以在設計過程中引入鋼鍍鋅這一設計概念，通過在鋼結構表面創建新層來有效提高防腐效率，同時也可以利用混凝土結構的建設來提高鋼結構的防火性能，在設計階段基于防火措施的落實需求，有的放矢地設計相應的工作規劃內容。

5 結語

根據上面內容可知，在工業廠房建設期間，需要充分重視結構設計工作內容，并基于鋼結構的具體設計方案進行相應的設計內容調整，有效提高鋼結構的建設可靠性和整體設計方案施工可行性，借此鋼結構能夠真正發揮作用。從業人員在工作中需要充分了解工業廠房結構的具體設計特點，進而基于鋼結構的便捷性和經濟性以及空間，利用良好性進行整體規劃，發揮鋼結構塑性和耐久性較強的基本特點，促進結構設計進一步升級。當然，在進行結構設計期間，還應該注意完善防火，防震及防腐設計方案，基于當前的工業廠房建設問題，合理進行鋼結構設計調整，有效保障設計內容的合理性和綜合質量。在此基礎上，通過提高設計管理落實力度、全面深入地強化鋼結構穩定性、推進廠房性能設計優化等方式改善鋼設計效果，有效發揮鋼結構的積極影響作用，使工業廠房的整體結構建設實現更上一層樓的發展，為工業廠房的高效應用保駕護航。