钢结构在工业厂房结构设计中的应用

王君侥

摘要：钢结构自身具有抗震性能好、自重轻、满足大空间需求等优势，同时在建造过程中可降低对环境的污染，减少成本，因此在工业厂房中应用较为普遍。对此，此文简单阐述了钢结构优点的有关概述，详细分析了工业厂房结构设计中钢结构设计的具体应用情况，希望能够给未来的相关研究提供参考。

关键词：钢结构;工业厂房结构设计;结构设计;钢结构应用

工业厂房是所有工业企业生产各种材料、加工各种产品的建筑。工业厂房的结构设计和材料选择，对它的功能来说都是非常重要的。同时，结构的稳定性和能否进行相对应的管理也同样重要。

一、钢结构的优点概述

（一）钢材本身的优点

钢材是我国工业化建筑生产过程中非常重要的一个产物，这种材料具有的特性十分明显。因而在我国的很多基础建设和设备的制造过程中，都有经常使用这种材料。钢材具有超强的稳定性，是因为在钢材的生产过程中，要先进行严格的把关，然后严格控制提炼钢材的过程，增强了钢材这种材料本身的稳定性、耐磨、抗压性[1]。

（二）组装时候的优点

钢结构还具有超强的承载力，跟混凝土结构的相比，同重量钢结构的承载力是超过了混凝土的，同时钢结构还有一个显著的特点，那就是钢材的比重更小，与混凝土相比，钢结构组合的质量只是混凝土结构的1/3。钢材制作的结构本身还具有一定简便性和良好的自身特性。钢材可以在后期拆卸的时候进行二次回收利用，在一定程度上节省了材料。在这个节省材料的过程中，还减少了拆迁时的材料损耗。可以节约人力、物力和财力的成本。钢材制作的结构体，在各种产品当中，最常见的组合方式是根据现场厂房的机构进行装配式的结构设计，然后到现场进行回装[2]。

二、工业厂房结构设计中钢结构设计应用分析

（一）抗震设计

虽然钢结构本身的抗震能力较一般结构强，但为进一步提升工业厂房整体的抗震性能，避免结构变形、失稳等问题的出现，需提高对抗震设计的重视程度。首先应保证设计的厂房钢结构具有较好的均匀性，使厂房整体受力均匀，比如用钢架为基础对厂房钢结构横向与竖向结构合理布局。比如为避免因温差变化太大而产生太大的温度应力，从而引起结构变形问题可在内部设置温度伸缩缝，明确温度区域长度，选择单柱或双柱方式进行设置。此外，为提高钢结构工业厂房整体抗拉强度与强度，应根据厂房结构形式、车间吊车设置、振动设备以及厂房高度、长度等进行支撑体系的合理设置。常见的支撑体系有柱间支撑和屋盖支撑两种。柱间支撑与屋盖支撑系统需协调设置，一般选择温度区中部设置下柱支撑，使车梁等构件随温度变化向两端自由伸缩。在进行上柱支撑设置时，为提高钢结构上部纵向的刚度，使其能承受纵向上的地震作用和风力，要求在温度区段的两端柱之间设置上柱支撑。屋盖支撑系统包括横纵向支撑、垂直支撑和系杆结构。在进行该系统设置时首先要充分考虑工业厂房的高度、跨度等，然后根据柱网布置结构和屋盖结构形式进行合理设置、其次在处理大型钢结构厂房屋面面板时应开展屋架焊接工作，做好屋盖的横向支撑。另外当屋架间的距离超过规定值，或在钢结构内部设置吊车和振动设备时需进行纵向支撑设置[3]。

（二）防腐设计

工业厂房的特殊性使其在选址时只能选择环境相对来说比较偏僻的地方，一般这类地方本身空气湿度较大，且侵蚀性很强。而钢结构本身也容易在大气环境下发生氧化反应，从而出现腐蚀现象，尤其在处于潮湿环境下时会加剧氧化反应，使服饰更加严重。在钢结构出现腐蚀后构件截面缩小、钢结构的表面会出现锈蚀，受力部分会产生过大的应力而降低钢结构的使用寿命，甚至可能会引起严重的安全事故。因此必须重视对钢结构的防腐除锈设计，首先根据厂房的选址、厂房布局、材料和车间工艺结构等信息合理设置防锈处理措施;其次为了提高厂房的稳定性和结构的安全性次为了提高厂房的稳定性和结构的安全性，一般在设置钢结构构件时就要在表面涂上一定厚度的防锈漆以此隔离外界诸多不利因素。另外对于露天钢结构构件，必须多涂几层防锈漆，或者采取其他防护措施使其处于良好环境下，避免外界潮湿的空气对构件产生腐蚀影响[4]。

（三）防火设计

钢结构材料虽然强度大、抗震性能好，但是其保温隔热和防火耐热的能力较差，在温度过高时也会导致钢结构材料强度下降，影响结构的稳定性和抗震性能。尤其在温度超过250℃之后钢结构材料塑性下降，会出现结构变形问题甚至坍塌事故。因此必须要做好隔热防火设计，具体设计措施包括，首先采用现浇混凝土或安装耐火性材料来提高钢结构的保温隔热性能，其次在构件四周安装硬质板材能有效将钢结构内部热量排出。此外也可通过在钢结构表面涂抹防火材料来提升钢结构的防火隔热、保温的能力。

（四）结构计算

在进行钢结构厂房设计前还要做好结构的计算，结构计算是否准确将关系到和厂房钢结构各参数的准确性，如果数据不够准确将无法为后期设计施工提供可靠依据。钢结构计算内容包括柱子长度、梁端弯矩宽度、各部位荷载、裂痕宽度计算等。在进行结构计算时要求施工人员和设计人员进行交流，可避免因计算环节的问题而影响工业厂房钢结构设计的质量[5]。

三、结语

综上所述，工业厂房是工业发展的重要物质基础，工业厂房结构体系选择是否合理、结构设计是否科学将直接影响工业厂房的安全稳定性，从而影响工业的发展。目前钢结构是工业厂房结构设计中常见的建筑材料，但钢结构自身也存在比如容易腐蚀、耐火耐热性差等缺点，所以在工业厂房钢结构的设计中必须加强抗震、防腐和防火设计，全面提升工业厂房的使用性能，保证厂房安全运行，提高厂房结构的使用寿命。

参考文献：

[1]孙文中.绿色工业建筑之钢结构单层工业厂房结构设计探讨[J].现代物业（中旬刊），2019（01）：124-125.

[2]毛穎.绿色工业建筑之钢结构单层工业厂房结构设计探讨[J].建材与装饰，2018（48）：93-94.

[3]刘英.工业厂房结构设计中钢结构设计的应用分析[J].建筑技术开发，2018，45（16）：16-17.

[4]吴楚卿.钢结构设计在工业厂房结构设计中的应用探讨[J].中国新技术新产品，2018（08）：80-81.

[5]王晓波.浅谈门式钢架轻型钢结构工业厂房的结构设计与研究[J].建筑与预算，2017（08）：25-27.