工业厂房钢结构设计的现状及发展前景

胡军安

(湖北工业大学土木工程与建筑学院，湖北 武汉 430068)

工业厂房钢结构设计的现状及发展前景

胡军安

(湖北工业大学土木工程与建筑学院，湖北 武汉 430068)

我国的国民经济水平得到了快速的提升，我国的建筑工程行业也得到了快速的发展。而由于钢结构具有施工速度快、自重轻并且强度高的优点，我们应针对这些问题制定出科学合理的解决措施，从而促进钢结构工业厂房得到进一步的推广和应用。本文针对钢结构工业厂房钢结构的特点、现状以及发展的方向做了详细的分析，以供大家参考。

工业厂房；钢结构；设计；现状；改进

引言：随着科技的发展，我国的建筑中钢结构已经逐渐取代了传统的砖混结构，而且钢结构在实际运用中还有很多的优点，成本低、抗震性强、易安装、污染小。在建筑中已经被广泛的应用，并且对建筑工程的质量有着直接的决定性作用。所以，要对厂房建设施工中钢结构的施工质量和施工技术进行研究，保证厂房建设的质量，也促进建筑工程的发展，提高企业的经济效益。

一、钢结构的特点

在工程建筑中，目前广泛应用的是钢结构建设，特别是在我国的工业厂房建筑中，钢结构运用的更多。在实际施工时候钢结构虽然成本比一般的工程成本要高，但是由于钢材结构匀称，在建筑中可以被作为很好的建筑材料，因此，在工程建设中钢结构也是最重要的一种结构类型，被普遍的应用。而实践研究也证明，在受力方面，钢结构的理论计算与实际受力几乎不存在差距。并且，钢结构还具有比较好的韧性和塑性，对冲击和振动有很好的承受效果。运用钢结构，还可以很好的实现工程制造和生产的机械化，而且钢结构结构匀称也适合安装，在建筑工程中使用起来也比较方便，所以，应用钢结构可以很好的促进工程提高施工速度和施工效率，让工程可以尽快的投入到使用当中。钢结构厂房的优势主要有以下三点：

1.与混凝土结构相比较，钢结构具备较高的抗震能力，加上钢结构本身的重量比较轻，所以大幅降低了基底反力。

2.钢结构的安装速度比较快，而且其组成零件和部件等已经实现了批量生产，其焊接、开孔等作业的质量控制措施和技术措施等已经比较成熟，所以可在一定程度上缩短施工周期。

3.钢结构的强度比较高，钢材属于强度比较高的材料，这就决定了钢结构的建设成本较低，而且可以重复利用，有效避免了材料的浪费，属于环保材料。

二、工业厂房钢结构在设计过程中的现状

从大范围的角度看，钢结构厂房是企业生产区域的一个模块，厂房的布局应与企业所在区域的整体布局相协调。而许多企业在设计钢结构厂房时，未能从大局上把握设计思路，例如厂房占地位置划分不合理，造成企业生产区域的面积未能充分利用。主要表现在以下几个方面：

（一）内部结构与传统的厂房相比，钢结构厂房内部添加了钢支撑装置，且内部结构承受的荷载大小也随之上升，对厂房自身的受重情况合理规划是设计的重点和难点。厂房内部结构设计不足表现为：钢支架分布不合理，墙体高度、厚度、宽度指标不足等。

（二）成本造价。工业建筑设计必须充分考虑成本造价高低、多少，这是决定企业收益大小的关键。工业厂房设计方案基本上决定了后期施工的成本投资，成本控制失效是厂房设计常见的弊病。例如钢结构工业厂房在空间结构设计上不科学，厂房使用性能不达标引起返工、返修次数增加等。

（三）钢结构工业厂房中的防火设计

钢结构的工业厂房具有较差的防火能力。在100℃以上的受热温度针对于钢材时，温度若不断升高，钢材在抗拉的强度上就会逐渐降低，增大塑性的现象也会出现。如果达到 250℃以上的温度时，钢材还会产生徐变的现象。如果达到 500℃以上的温度时，会立刻变成最低的钢材强度。因此我们有必要按照相应的建筑设计中的防火规范，将厂房发生火灾的危险性等级有效确定，以这样的方式让钢结构能够符合耐火极限的相关要求。并且，专业的设计人员在设计的过程中，要把保护钢结构放在首位，最好选用钢结构的防火方式。当前的钢结构厂房中，在防火保护方法中得到广泛应用的是，将钢结构的防火涂料涂在钢结构的表面上，火灾若发生的时候，能够起到耐火隔热的作用，那么钢构件的耐火极限就会得到提升。

（四）厂房的工艺设计和钢结构设计要相互协调

我们知道，在企业的生产区域中，生产过程想要完善，厂房是必不可少的。钢结构的基本形式包含：塔桅、网架、索膜、轻钢、平面桁架、框架以及空间桁架等，设计人员要按照企业的具体要求和建厂条件选取相应的结构。并且，厂房结构在选型方面，还能够在支撑结构方面使用不相同的材料，在选择的领域中要按照使用要求进行选择，具体可以选取无缝钢管、焊接钢管等材料使其满足对结构的要求。在无缝的钢管中包含着中空的截面，此界面可以作为对流体进行输送的管道。与圆钢和钢管等一些实心的钢材进行比较的情况下，钢管在抗扭抗弯相同的情形下，拥有着较轻的质量，在厂房的结构中应用，能够保证钢结构稳定的条件下，节省材料。所以，在结构设计方面一定要和工艺条件相符，厂房的设计也要符合工艺要求。

三、工业厂房钢结构设计的前景

由上面的分析可以看出，工业厂房钢结构的设计目前来看在现代化的计算理念的深度应用上还有很大的进步空间，但其对于设计人员的基本知识及能力要求还是很高的。目前我国工业的发展在转型阶段，不过工业发展肯定是不可替代的，因此工业会不断进步，工业厂房钢结构的应用前景也是十分光明的。钢结构设计在板、壳等的考虑上还有大的提升空间，随着计算分析软件的进步，将会使得钢结构在保证安全性的前提下经济性也有很大的提高。目前比较典型的轻钢结构以其100%可回收的优势、简单快捷的安装和轻便经济的用钢量受到了行业的青睐。尤其是在传统的工业厂房之外，开辟了工业辅助用房领域。目前，轻型钢结构由于更好的经济性、设计施工的规范性、良好的美观效果、环保节能，以较高的增长率快速发展。

在工业经济转型后，相应的结构设计必将会随之有一个较大的改变。由于环境的不断恶化，我们今天更加注重环保，提倡绿色建筑。绿色建筑是指在建筑的全寿命周期内，最大限度地节约资源（节能、节地、节水、节材）、保护环境和减少污染，为人们提供健康、适用和高效的使用空间，与自然和谐共生的建筑。钢材作为一种可以回收加以重复利用的环保建筑材料，无论是与传统的材料木材及砖石，还是现在应用范围最广的钢筋混凝土材料相比都有很大的优势，其能在全周期内很好的满足绿色建筑的要求。因此从各方面可以看出，工业厂房钢结构在工业设计上即将会有一个全新的、更为广阔的发展。

总结：

随着我国可持续发展战略的实施，耗能低、效率高的新型环保材料将逐步取代耗能高、效率低、危害环境的建筑材料，迅速占领建材市场，钢结构材料在工业厂房的应用中越来越广泛。但是在钢结构设计中仍存在很多问题，如何应根据实际需求，优化工业厂房钢结构的设计方案，更新工艺技术，提高厂房的安全性、稳定性，降低建设成本。抗震能力，成为设计人员在实践中不断探索追求的新课题。

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1007-6344（2015）07-0098-01