钢结构在工业建筑设计施工环节中的优化思考

王锐

摘要：随着建筑行业的发展，钢结构运用在工业建筑中已经成为一种趋势，这是因为钢结构有着一些其他建材不具备的特点。虽说在工业建筑设计过程中对钢结构进行了应用，但是其兴起的时间并不是太久，应用的范围也不算广。

关键词：钢结构；工业建筑；建筑设计；优化

引言

随着我国经济以及城镇化建设的不断快速发展，建筑行业也已受到了社会各方的重点关注，其中钢结构建筑作为建筑行业中的重要组成部分现已得到了广泛的应用。钢结构建筑具有成本低、施工方便、周期短、可适用于多种地形以及不会对周围环境造成污染等优点，已受到各方的肯定和重视。本文结合建筑钢结构设计的原则，对建筑钢结构设计的要點以及建筑钢结构的施工技术进行了分析。

一、建筑钢结构的设计原则

建筑钢结构在设计过程中要着重注意提高钢结构稳定性，稳定性是钢结构设计中突出且重要的因素，决定建筑钢结构的施工质量、安全性能以及使用寿命。如果钢结构的稳定性不能得到很好的保证，不仅会对建筑成本经济造成损失，更严重者将会威胁人们的生命财产安全，因此在建筑钢结构设计时要重点考虑其稳定性问题。在建筑钢结构设计中一般要遵循以下几个原则：

1.1钢结构设计要满足所有部分的稳定性要求

在进行钢结构设计时要从钢结构的整体受力进行综合考虑，既要满足钢结构整体稳定性，也要满足平面结构的稳定性，因此在结构之间要设置必要的支撑结构，保证结构件在平面内外都满足要求。

1.2结构计算简图要与实际情况相一致

目前在进行建筑钢结构设计时，通常不针对框架而是针对框架柱进行相关分析，这种方法是建立在特定的假设以及典型的条件的基础上的，然而实际中框架的形式是多种多样的，钢结构设计时需综合考虑实际框架形式进行相关数据分析，在满足相关假设及典型条件下才能使用。

1.3钢结构细节设计与结构稳定性计算相一致

钢结构细节的设计一直是设计时重点考虑的因素，例如对于是否传递弯矩的节点要进行区分，分别赋予不同的柔度及刚度以使其满足相关要求。而当涉及到稳定性时，不同的结构件又会有不同的要求，因此设计者要全面进行考虑。

二、钢结构在工业建筑设计方面的应用

1、工业建筑中常规钢结构的作用

在工业建筑中，钢结构的常规应用由来已久，我国多数工业厂房均采用的是常规钢结构人字梁以及工字梁，这些常规钢结构已成为工业早期时代的主要象征。而这些特征构成了我国的吊车梁式系统以及常规钢屋架系统。由于民用建筑、商用建筑以及工业建筑各有不同，在进行工业建筑时要求建筑结构能够为工业生产以及施工提供最好的跨度及空间。而传统钢筋混凝土结构已经不能完全满足现在工业生产在跨度以及空间上的相关需求，从而鉴于此基础上的钢屋架系统应运而生，屋架系统主要由屋架、系杆以及支撑组成。同时吊车梁系统作为工业厂房的重要部分，多数厂房中均设有吊车，主要由车档、吊车梁、轨道、制动结构及连接件等构成。

在传统钢筋砼结构不能够满足新时代工业建筑在相应功能及跨度上需求时多采用钢结构。如：（1）材料堆场、大型仓库以及飞机装配车间等多采用钢结构体系，这些钢结构体系多为网架、拱架、门式刚架以及悬索等；（2）建筑物受到动力荷载影响时，多采用钢结构体系；（3）碳素厂高楼部碳素振动成型机对相应结构的耐疲劳程度和强度要求均较高时，多采用钢结构体系；（4）在高烈度区，钢筋砼结构早已超出了现行工业行业的规范以及规定，应采用钢结构以满足其新的需要；（5）原有厂房需改建或扩建时，多采用钢结构。综上即可知，钢结构在现今工业建筑中有着十分重要的作用，且应用广泛。

2、工业钢结构在建筑工程中的应用方向

在工业建筑中，相关人员应该根据规定的生产流程来为工艺服务。在这个过程中，工业钢结构的形式、材料与空间等多个方面都有特殊的标准。由于建筑体量比较大，要求相关人员应该注重把握好尺度，熟练掌握新材料技术。因此，工业建筑与普通建筑相比，具有一定的特殊性。在工业建筑中，一些比较简单的建材会被新建材取代，落后的施工工艺会被淘汰。如今在工业钢结构方面，包括钢缆、构件和型材等方面的建材类型越来越丰富。另外，高性能施工涂料的应用有效地解决了工业钢结构中存在的防火、防腐、防污染以及隔热等多个方面的问题。随着经济的发展与科学技术的日益进步，涌出了很多新的设备、工艺与材料，有利于迎合工业建筑设计的更高要求，落后的原有工业建筑体系应该与时俱进，实现进一步的完善。

3、钢结构的结构设计优化

（1）建筑钢结构的选型

早期进行钢结构选型的构思、比较与选择的过程中通常会得到简单清晰的结构方案，可以方便进行相关数据的计算，这也是后期进行结构稳定性分析的重要依据。钢结构的设计方案要根据不同的结构形式的特点进行选型，要从钢结构的整体体系与分体系之间的力学关系进行综合考虑，例如：若有大型载荷或者载荷会多大范围进行移动，这时要进行网架钢结构设计；积雪较多的区域要考虑钢结构设计应利于积雪滑落等。

（2）建筑钢结构的布置

建筑钢结构设计过程中钢结构的布置是其中的一个难题，要综合考虑钢结构整体的刚度以及结构细节部分的刚度均匀问题。如果在设计过程中没有对钢结构的布置进行详细有效的分析，建筑钢结构的抗力、受拉力压力以及力的安全有效传递则不能得到保证，如此钢结构的安全性能及使用寿命将会受到影响。此外，结构布置与实际使用状况经常会存在不相符的情况，此时设计者要针对有冲突位置进行优化，使之逐步趋向于合理化。

（3）结构件焊接技术

钢结构焊接技术是影响构钢结构性能的重要因素，尤其是钢柱与钢梁之间的焊接，应注意使用的引狐板长度应达到焊缝厚度的3倍以上，且在后期切除引狐板后保留5mm以上的长度。此外在进行钢结构分段焊接时，要严格保证从结构件中间向两侧对称焊接，并注意打底焊道以及盖面焊道的焊接质量。此外，建筑钢结构施工时还有钢结构防腐技术以及钢结构墙板安装技术等，均对建筑钢结构的安全性能以及施工质量产生重要影响。

（4）钢结构设计防火方面的对策

钢结构建筑在防火性能上要弱于钢筋混凝土结构建筑，通常在钢结构建筑设计中采用的防火措施有以下两种：第一种，采用保全板，将其合理设置在钢结构建筑中，以此起到防火作用；第二种，在钢结构的不同部位涂抹厚薄不均的防火涂料，并采用装饰漆涂抹露明部位。当然这只是常规的方法，为了更好地确保钢结构防火性能的提升，就必须加强防火墙、防火门的设置，并配备自动喷水灭火系统和独立的水幕以及防火带等进行防火分区的设置，并在此基础上加强防火涂料的应用，以达到对钢材进行防火保护的目的，且在火灾探测报警技术和烟气控制技术的帮助下及时的发现和处理可能出现的火灾，确保其防火性能得到有效的提升。

结束语

通过对建筑钢结构特点及施工原则、设计要点及施工技术的分析可知，目前我国建筑钢结构的设计及施工仍存在着不少尚未解决的问题。因此需要在钢结构的设计过程中，必须将整体与细节进行有机协调，设计人员要充分考虑到设计过程中各个方面的设计要点，针对遇到的问题及时跟踪并改进，如此才能有效的提升建筑钢结构的设计及施工质量。

参考文献

[1]孙菁丽.钢结构设计中稳定性分析探讨[J].中国新技术新产品.2012（08）.

[2]郑文中.浅谈钢结构厂房施工工艺及安装质量通病[J].黑龙江科技信息，2012（18）.

[3]黄国斌.浅谈建筑钢结构及其稳定性设计[J].建材发展导向（下），2013（02）.