钢结构在工业厂房设计中的运用

陈楷彬

摘要：在建筑行业当中，钢结构工程逐渐得到大量行业人士的认可，由于钢结构的延展性和强度比起其他材料具有相对的优势，而且钢结构自重轻，占用面积小，安装简易便于运输等特点也在被大家广泛使用。工业厂房设计相比于其他大型建筑工程设计要更合适使用钢结构。本文将简要分析钢结构在工业厂房设计中的运用。

关键词：钢结构；工业厂房设计；运用

1、概述

钢结构是用钢制采材料组成的建筑结构。由钢梁、钢柱、钢架构建而成。

工业厂房中使用的钢结构主要是指通过用钢板、型钢组合而成的钢结构代替钢筋混凝土进而提高厂房的整体性能。厂房构建时有横向钢连接，纵向支撑和钢架混合体系。通过钢结构的运用可以比较好的降低柱子的弯曲。对于工业厂房建筑来说，钢结构的经济效益比较好，能节约建造成本，是一种很好的建筑工程选择。

2、钢结构的运用

2.1钢结构的选择

不同工业厂房对于钢结构的选擇有不同的要求。中小型的工业厂房可以选择比较经济环保的轻型钢结构，方便节约成本提高经济效益。而大型的工业厂房进行钢结构选择时可以选择网架结构或者网壳结构体系的钢结构，可以有效提高工业厂房的稳定性和柱子的强度。

2.2鋼架结构设计

（1）对建筑结构体系，厂房荷载程度进行调查。布置建筑结构体系，需要对工业厂房选址进行考量。根据建筑工地的自然环境，就工业厂房的地震、风力、雨雪等荷载程度进行调查，选择合适强度的钢结构。

（2）对重要的支撑体系，梁柱截面的荷载进行估算。对梁柱的负荷能力进行计算从而设计厂房的的支撑结构所需选取的钢材。根据不同的承载力要求可以选择轧制H型钢截面或其他钢材。现在钢结构建筑施工中轧制H型钢材被广泛使用，在钢材选择上轧制H型钢可以提高工程速度，加快工程进行，节约工程材料和工作量，但是也需要注意轧制H型钢厚度较薄，对于某些承重力较大的厂房柱子不宜选用轧制H型钢。

（3）对钢结构的耐热性进行分析。在厂房建设过程中钢制结构由于材料原因，比较容易出现变形情况，所以需要进行耐热性实验分析。确定冷热变形缝隙，从而合理控制钢结构的温度变形区。

（4）建筑过程中不光要考虑整体体系的受力情况还要对个单件进行受力分析。某些钢制结构柱子在建筑过程中受力较大，需要对其进行特别的加固。比如加入受力杆，亦或是在柱脚连接处进行加固。

（5）钢结构焊接要进行相应的工艺评定，控制好连接装置的质量，同时焊接的预热焊接和后热等流程要严格执行，焊接完成后要检验，不合格产品重新焊接。焊接过程要注意立柱，屋架，梁等要采用一二级焊缝，不能出现缺口裂纹焊瘤等

钢结构安装质量控制，安装前对安装部件的质量进行检验，厚钢板需要在进行焊接之前进行产品结构检验模拟，已经拼装好的结构，要对预定的轴线标高进行测量，并且安装好临时支撑及钢索以确保整个钢制屋架在施工过程中的稳定性。

（6）设置护栏对重要通道的柱子加以保护，屋顶排水凹槽以及抗冻害防开裂设置。工业厂房的钢结构建造过程中，有些承重柱承受重量大，并且处于通道的主干位置，在工业活动进行中很多运输活动或者施工作业故障可能会对柱子造成损害。针对这种情况需要在柱子周围建立护栏以保护钢柱，保障建筑结构稳定性。针对雨雪多的情况，工业厂房的屋顶需要对凹槽进行相应的设计。包括房顶凹槽的倾斜角度如何选择可以使雨雪顺利从房顶下滑下来不会挤压从而增加承重受力。以及房顶的建筑材料的抗冻害防开裂性能的评估。

2.3钢结构设计的重点

（1）荷载量要准确

施工前的荷载程度调查是钢结构建筑施工过程的首要先决条件，因为钢结构材料多样性和结构本身的多变性使得不同钢结构的支撑力负载力都有一定差距。合理的钢结构选择能够最大程度的节约成本，或提高工业厂房的使用年限。

（2）设计合理的建筑结构

合理的建筑结构是建筑厂房中钢结构运用的关键。钢结构具有强度高，延展性好以及重量轻经济实惠的优点，但在实际建造过程中，其实比不上钢筋混凝土的稳定性。所以合理的建筑结构是保证工业厂房稳定性的关键。首先是厂房结构的选择应当与厂房的具体规模相结合，可以适当的使用支撑体系与钢结构相结合的手法，确保厂房总体框架的稳定性。梁的设计，需要考虑铺板与梁的关系，让两者之间形成稳定的支撑，同时也要注意梁的荷载程度，需要荷载较高质量的梁需要加强钢材的强度，梁的承重力不是特别大，选用轻质的钢材可以更好地提高稳定性。柱的设计，柱与柱之间的距离和相互承重需要被严格的计算好。注意柱子的固定与连接，底脚连接尤其要被重视，因为底脚固定以及荷载力是整个房屋结构稳定的关键，让柱子承担受力杆的作用。

（3）连接点处理

连接点设计主要是运用焊接处理连接头。需要注意连接装置的选择以及焊接的效果。焊接过程需要严格把控，防止钢结构开裂或者断层。预热焊接后热等环节尽量一气呵成，避免出现焊瘤和漏洞。对于焊接的技术要求也有一定的要求，需要用一级二级焊接的部分都是钢结构建造的关键点，不能疏忽遗漏。连接接头的质量也需要格外注意，对口的角度以及坡口的质量等都是需要重视的部分。只有钢结构连接处理稳妥才能保障整个工程的安全性。

（4）防火设计

工业厂房中很多工业活动都处于高温干燥的环境下，所以比较容易引起火灾。而钢结构的导热性能较好，发生火灾容易通过导热造成火势蔓延。所以在工业厂房进行钢结构建造要格外注意防火设置。钢结构工业厂房防火设计主要有防火层和防火区两部分。防火层是指在钢结构表面铺设防火涂层。现在钢结构材料表面涂层种类丰富，很多新兴的防火材料防火性能好，成本低。防火涂层的粉刷能最大限度的保护钢结构。此外钢结构建筑设计时需要合理划分防火区，利用梁、柱、墙三者的关系，划分防火区。

（5）防腐设计

钢结构是一种比较容易被腐蝕的材料。除了空气和水汽的腐蚀外，在工业厂房完工后，很多化学原料也有可能对钢结构产生腐蚀效果，所以钢结构的防腐蚀设计需要格外重视。钢结构工业厂房防腐设计可以用防腐防锈涂料进行粉刷，防腐涂层要有致密隔绝水汽的特性，针对特殊的工业厂房，还需要对防腐涂层的抗化学氧化性进行检验。防腐涂层铺设完成后，不能像其他涂层一样长时间不加以管制。防腐涂层的目的是防止钢结构腐蚀，责任重大，所以在工业厂房使用过程中还需要注意对防腐涂层的定期维护和检验。

（6）抗震能力

钢结构本身的抗震性很好，延展性高，在地震中其实不容易发生断裂情况，但是由于钢结构是通过焊接铰接等方式连接起来的，在地震发生时各部分的衔接容易出现断层。所以需要提高建筑整体结构的抗震性。地震发生时主要是从水平方向和垂直方向两个角度施加力。所以对于厂房建设过程中的钢结构布置中需要注意钢结构在出现地震情况下所能承受力的大小。需要加柱子的顶部脚部固定连接，此外钢结构设计过程中尽量遵循简单规整的原则，从结构布置与稳定上提高钢结构的抗震性。

（7）保温隔热设计

由于钢结构的导热性比较好，而且工业厂房中工作作业容易出现高温环境，所以钢结构的保温隔热要做好。因为高温环境可能会使钢结构出现一定的变形，并且严重的情况下还可能引起火灾。对于保温隔热设计与防火设计不尽相同。需要对钢结构做好相应的防火隔热涂层。并且在建造过程中要注意合理的划分温度区段长度，温度区段的划分主要针对钢结构的变形裂缝间距，方便在高温情况下钢结构变形严重产生建筑结构不稳定的现象的发生。

（8）结构构件的堆放要合理

由于钢结构的种类多，数量大，在施工过程中容易出现结构部件的混乱。所以在钢结构施工中需要注意各结构构件分门别类摆放整齐，方便施工过程中进行寻找，便于施工。

3、结束语

钢结构在工业厂房设计过程中的运用具有先进性和经济性。相比于传统形式的工业厂房建设，钢结构在工业厂房建设中的作用更加灵活且稳定。钢结构本身的自重轻、灵活性强并且属于环保型材料，是一种很好的建筑材料。工业厂房建设过程中钢结构方便运输、施工速度快，能够更快的使工业厂房建设完毕投入使用。需要注意的是，虽然钢结构在工业厂房建设中效果显著，但是不同种类的工业厂房需要搭配不同种类的钢结构材料以及设计方案才能进行合理的稳定的建设施工。

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