工业厂房钢结构设计的现状及改进措施

宋连浩

【摘 要】本文从钢结构的应用特点出发，分析了工业厂房钢结构设计的现状，针对加强工业厂房钢结构设计的改进措施进行详细探究。

【关键词】工业厂房；钢结构设计；现状；改进措施

引言

近年来，随着经济的迅猛发展，工业厂房设计也提出了更高的要求。而钢结构具有自重轻、环保、施工效率高、高承载力以及耐抗震等多方面优点，广泛应用于厂房的建筑施工中，钢结构对建筑领域来说有着至关重要的作用。现阶段，在国内外钢结构的大力推广和发展中，新技术、新工艺不断涌现，使得钢结构也渐渐成了现代工业的建筑范畴，并且发展速度极为迅速。

一、钢结构的应用特点

钢结构分重钢和轻钢，目前业界还没有一个统一的判定标准。一般认为厂房行车起吊重量大于或等于25噸，就是重钢结构了。有的按照用钢量比来看，即每平方米用钢量大于或等于50KG/m2，就认为是重钢结构。一般重钢结构主要应用于如电厂厂房、石化厂房等大跨度的工程，轻钢主要应用于轻型的仓库、工业厂房、货场、站棚等，此类钢结构建筑每年需求量大约在600万以上，并呈逐年快速增长之势。

1、钢结构自重轻、布置灵活

钢结构的容重虽然较大，但与其它建筑材料相比，同样跨度、同样荷载时，钢屋架的重量最多不超过钢筋混凝土屋架的1/3，而且钢结构方便运输、吊装，可以降低运输成本。其次，钢结构可以满足工业厂房建筑设计的大跨度要求，最大的跨度可达48m左右。同时，在梁高相同的情况下，钢结构的开间可比混凝土结构的开间大55%左右，可以使柱网的布置更加灵活。

2、钢结构拆、装简便，施工速度快

钢结构由专业化金属构件厂生产构件（梁、屋架、柱等），其机械化生产程度高，精度和质量可以保证。当制成的构件运到现场进行组装时，现场通常只需进行螺栓和紧固件的安装，很大程度地节约了人力成本，且施工速度快，大大减少建设周期，经济效益明显。

3、钢结构空间利用率高、绿色环保

由于钢结构网架结构形成的屋面下部空间较大，可布置各种管道，如通风管道、空调冷水管道、消防管道、采暖管道、给水管道、压缩空气管道等，因此，钢结构设计可以充分利用建筑空间，节约相应的投资。且钢材本身是一种高强度和高效能的材料，钢结构安装属于干式作业，没有噪声和粉尘污染；已建成的钢结构也容易拆卸，同时还可以回收再利用，具有很高的再循环利用价值[1]。

二、工业厂房钢结构设计的现状分析

1、整体布局

从大的方面来分析，作为企业生产区域的重要模块，钢结构厂房的布局需要与企业生产的整体布局协调一致。然而，目前钢结构工来厂房的整体布局极不合理，即大多数企业在设计钢结构厂房时，根本没有顾全大局，在设计思路上，往往具有较强的随意性，比如：厂房位置的划分非常含糊，难以对企业生产区域的面积加以充分利用。

2、内部结构

相比传统厂房，钢结构工业厂房的内部装置比较先进，比如：增加了钢支撑装置；内部结构承受的荷载大小也有了不同程度的提升等等。也就是说，合理规划厂房的受重情况，已经成了整个工业厂房设计的重中之重。尽管如此，我国当前的钢结构工业厂房设计方面仍然存在许多不良现象，具体表现为：钢支架的分布不科学；墙体的高度、厚度、宽度指标严重不足等一系列的内部结构问题。

3、成本造价

对于工业建筑设计而言，需要充分考虑成本造价，其成本造价的高低与多少决定着企业收益的大小，即成本造价也是工程设计中的一个关键环节。由于工业厂房设计方案决定着后期施工的成本投资情况，而当前成本控制失效属于厂房设计中司空见惯的不良现象。比如：在钢结构工业厂房中，没有科学地对空间结构进行设计，直接导致厂房使用性能不达标，从而大大增加了返工返修的次数等等[2]。

三、加强工业厂房钢结构设计的改进措施探究

1、坚持实用原则

优化工业厂房钢结构设计，需要坚持“实用性”原则。因为工业厂房是企业生产的基本空间，所以厂房设计一定要服从于生产，即结构设计人员需要坚持实用原则。比如：设计人员要与企业工作人员进行相互协调，充分地了解工艺生产的布置，不断减少设计和施工中的麻烦事项，即设计人员需要关注全局，以大局为重，合理划分厂房的生产位置，确保能够充分得用生产区域的所有面积。

2、荷载设计方面

优化工业厂房钢结构设计，需要改进荷载设计。从某种程度上讲，对荷载进行设计，也是钢结构设计的前提条件，特别要重视荷载取值的准确性，它在很大程度上决定着钢结构计算设计结果的可靠性。除此以外，进行钢结构的荷载设计时，还要考虑气候因素。

3、柱的设计方面

优化工业厂房钢结构设计，需要改进柱设计。依据结构形式划分，柱包括截面柱、阶形柱、分离式柱等三大类，而柱截面的设计有两种，即不实腹式和格构式。一般来说，工业厂房钢柱设计要结合实际需求，不但要满足厂房建设、和工艺生产的需要，而且要满足经济要求。由于格构柱的设计方式是一项新技术，尤其是格构柱在各方面的特殊创新和特定设计，使得格构柱能够为后续施工提供不可或缺的有利条件，从而可以减少施工难度，进一步降低资源消耗和工程造价。

4、防火设计方面

优化工业厂房钢结构设计，需要改进防火设计。众所周知，钢结构的防火设计至关重要，这就要求设计人员准确地定义厂房的火灾危险性类别，明确厂房防火等级，同时按照规范要求，努力使钢构件能够达到防火等级的根本要求。比如：可以对钢结构采取有效地防保措施，使钢结构的耐火极限合乎要求，以防钢结构在火火灾中发生变形，或者发生塌落现象。目前，在钢结构表面涂覆防火涂料方法较为常见，这样可以大大提高钢构件的耐火极限；设计人员需考虑火灾时的人员疏散要求，进行合理设计，确保拥有疏散楼梯与安全出口。

5、防腐设计方面

优化工业厂房钢结构设计，需要改进防腐设计。在工业厂房钢结构设计，设计人员必须重视其腐蚀问题，要求具体问题具体分析，采取科学的实际方案和解决措施，不断增强厂房结构的安全性能。目前，大多数企业采用防锈防腐涂料，使其覆盖在钢结构材料的外面，从而保护工业厂房的钢结构。由于该涂层有致密疏水性强、附着力好、电阻大等许多优点，能够有效地屏蔽水蒸气、氧气和氯离子的侵蚀，从而起到了良好的防腐作用。

6、抗震设计方面

优化工业厂房钢结构设计，需要改进抗震设计。在地震多发的中国，建筑结构的抗震设计决不可忽视，即钢结构厂房只有具备了较强的抗震能力，才能为工业厂房的安全提供保障。因此，在工业厂房钢结构设计中，钢结构设计需要简洁、匀称、规正；要选择合适的连接方式，进一步提升屋架与屋面板、屋架与柱子之间连接的可靠性，防止节点破坏现象；同时还要选用合理的支撑形式，以便应用行之有效的减震措施；最后还必须加强柱与墙的拉结情况，尽量调整高宽的比例，减震方式要切实可行[3]。

结束语

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已迅速占领建材市场，钢结构材料的应用也越来越广泛，特别是在工业厂房的应用中。针对钢结构设计中的存在问题，需要根据实际需求，不断优化工业厂房钢结构的设计方案，从而更新工艺技术，提高厂房的安全性、稳定性，以便降低建设成本。此外，设计人员一定要全面、多角度的考虑问题，要将较恰当的方式有效选择，力求在工业厂房的钢结构设计中，不断呈现出适用、安全以及经济的作品。

参考文献：

[1]武雅卿，李宁瑞.试论工业厂房钢结构设计中存在的问题及改进要点[J].中国建筑金属结构，2013（06）：14.

[2]王华科，王芸芸.关于工业厂房钢结构设计体会[J].中华民居（下旬刊），2013（08）：45-46.

[3]张留.厂房钢结构设计中的问题分析及对策探讨[J].中国建筑金属结构，2013（24）：47.