钢结构工业厂房设计分析

胡云富

【摘要】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。

【关键词】钢结构；工业厂房；设计

引言

钢结构工业厂房在我国应用的时间并不长，其具体的设计及施工技巧都还在探索阶段。虽然钢结构工业厂房有很多优点，但作为一种材料，它也有很多缺点，例如防火性能差、易锈蚀等，在设计与施工的过程中一定要考虑到这些因素。

一、钢结构工业厂房的特点

1、钢结构工业厂房的优点

钢结构工业厂房的优越性主要体现在以下几个方面：①施工简易、灵活。用于生产钢结构工业厂房的构件可以在工厂中批量生产，相对于钢筋混凝土结构的建筑来说，钢结构工业厂房施工速度快、施工简易方便、安装快捷，在缩短施工周期方面占据了绝对性的优势。②综合性能好、自重轻。一般钢结构工业厂房由于其结构上的简易，先进的材料自重较轻的特点，与其它工业厂房结构材料相比可以减轻建筑物整体结构重量的30%之多。在地基承载力较低和地质问题多发的地方，用于这种材料就具有了明显的优越性能。同时，钢结构工业厂房还具有所占空间小的特点，在现如今寸土寸金的时代里，更是得到了广大建筑设计者和建筑商的青睐。③环保。环保在现在整个人类社会中已成为了共同关注的话题，环保问题关系着人类社会的长远发展和生存质量，因此，世界各国都在不断的积极投身到环保工作当中。在这种大的潮流驱动下，钢材作为一种高强度、高能效的材料，由于其钢结构体系本身就是一种绿色环保型的建筑结构体系，其再循环利用的可能性和必然性都要比其他材料的工业厂房建筑大得多。综合上述优势，专家认为，钢结构的工业厂房无论从经济还是从长远考虑，其综合性能优于钢筋混凝土结构体系。

2、钢结构工业厂房的缺点

任何东西的存在都具有两面性，钢结构工业厂房同样也需要对其进行两面性的分析。它所具有的优点所有人都有目共睹，但是基于这种优点下的缺点也不容被忽视的，主要表现在以下几点：第一，防火性能差。钢结构工业厂房的主体结构由于没有钢筋混凝土和水泥混凝土的隔绝，一旦发生火险，后果是严重的。因此，从任何一方面考虑，钢结构工业厂房都应做好防火工作。第二，易锈蚀。钢的主要成分是铁，在潮湿的空氣当中，很容易发生化学反应而被锈蚀。被锈蚀之后的钢如不及时处理，锈蚀的速度将会成倍增长。

二、钢结构工业厂房设计

1、钢结构工业厂房支撑系统的设计原则

为了确保钢结构厂房的空间设计达标，应适当提高其整体制度，传递和承受纵向水平力。从而避免压杆失稳，防止杆件产生过大的变形开裂。并且还要确保车间吊车的整体设置以及厂房的高度、跨度和温度区段的长度等情况布局可靠的支撑系统。下柱支撑的位置是决定厂房纵向结构变形方向的重要梁柱，它影响着温度应力的大小，所以，下柱支撑应尽可能设在温度区段的中部。使吊车粱等纵向构件能随着温度变化比较自由地向区段两端伸缩。

2、钢结构工业厂房的抗震设计

2.1在总体布置方面要求厂房刚度均匀分布和结构的质量，使厂房变形协调受力均匀，尽量避免因结构钢度不均匀对抗震造成不利影响，厂房横向结构宜采用钢架与梁柱有一定的框架。这样可以充分利用钢结构的受力性能并减少横向结构变形。

2.2.对于钢结构厂房的失效，一般情况是因为杆件失稳而造成并非杆件强度不足的原因，合理设置支捧系统可以保证厂房结构整体稳定性，对结构厂房尤为重要。

2.3在防地震设计时应注意钢结构对厂房搭建的影响。

3、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。

三、工业厂房钢结构设计中应注意的问题

钢结构工业厂房是企业生产区域的一个模块，厂房都是为生产服务的。厂房结构设计不符合要求常表现为：钢支架分布不合理，墙体厚度、高度、宽度指标不足等。钢结构的形式包括空间桁架、框架、平面桁架、轻钢、索膜、网架、塔桅等，设计师应根据企业的建厂条件和具体要求选择结构，对于悬挂荷载偏大的应选择网架结构，从而减小建筑荷载。此外，厂房结构选型还可以通过采用不同的材料来做支撑结构，对于悬挂荷载偏大的应选择网架结构，从而减小建筑荷载。此外，厂房结构选型还可以通过采用不同的材料来做支撑结构，具体选择应根据其使用要求，合理选择焊接钢管、无缝钢管等材料来满足结构需要。无缝钢管具有中空截面，可以用作输送流体的管道；钢管与圆钢等实心钢材相比，在抗弯抗扭等强度时，由于其质量较轻，用于厂房结构可增强钢结构的稳定性。因此，在厂房设计中首先要满足工艺要求，结构设计也一定要满足工艺条件，特别是在方案设计阶段，设计人员应多参与工艺协调，多了解工艺布置，以便减少设计和施工不必要的麻烦。而一些企业在进行钢结构厂房设计时，没有从大局上把握设计思路，造成厂房占地位置划分不合理或企业生产区域的面积不能充分利用。

四、工业厂房钢结构设计的前景

工业厂房钢结构的设计目前来看在现代化的设计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。

结语

钢结构厂房的基础设计是保证厂房顺利建设的重要环节，对整个厂房结构的稳定、工作安全都起着非常关键的作用。在进行厂房基础设计时必须综合考虑基础形式的选择、基础的受力分析、完整精密的设计步骤以及对关键问题的解决等，这对于整个钢结构厂房的建设具有非常重要的意义。

参考文献：

[1]范利鹏.研究钢结构厂房设计[J].工程技术，2013（03）

[2]李远，茶春华，解美英.关于钢结构厂房基础设计的几个问题[J].基础工程设计，2006（11）