试析工业厂房结构设计中钢结构设计

2017-03-10王金京

环球市场 2017年34期

王金京

江苏东方建筑设计有限公司

前言

钢结构技术广泛应用于大型厂房以及一些公共领域上，具有广阔的发展前景。整体来说，钢结构厂房能够使空间利用率达到最大化，并且质量较轻、工程成本不高。同时，钢结构厂房构建相对简便，环境污染相对较小，还可以循环利用，非常符合当下绿色环保的时代要求。

1 钢结构应用的优点

1.1 钢结构自重轻，布置灵活

与其他建筑材料相比，在相同跨度和负载下，钢结构自重较轻，而且更易于运输和吊装。在钢结构具体应用过程中，其跨度可以达到48 米甚至更大，在相同梁高的情况下，钢结构开间相较于混凝土开间要大很多，钢结构布置更具灵活性，能够更好的满足工业厂房建筑设计的大跨度要求。

1.2 钢结构拆装简便，工期短

钢结构工业厂房制作过程中机械化程度较高，钢结构梁、屋架和柱等构件都由专业金属构件厂工厂生产，可以有效保证各构件的质量。在具体施工过程中，不需要太多的人力和物力投入，只需要根据具体设计要求进行现场装配，有效的缩短了工期。

2 钢结构厂房的特点

首先，钢结构厂房的结构跨度比较大，层高较高。钢结构厂房普遍应用于重工业领域，其产品的尺寸以及重量通常都很大。因此，实际的生产需要决定了钢结构厂房的跨度以及层高较大。其次，纵向柱距较大。重工业企业的生产车间往往会有大型的铣、刨、车等机床、供电设备等，因而需要按照建筑行业相关标准，对厂房进行优化设计，合理设置厂房纵向柱的间距。一般条件下，纵向柱的间距为6～12 m之间，如果有特殊要求则会相应加大。再次，吊车起重量大，且使用比较频繁。在钢结构厂房的布局设计阶段，对于吊车主要有两种选择：分别为重级、中级工作制吊车。需要根据具体情况考虑钢结构的疲劳计算。

3 工业厂房的钢结构设计要点

3.1 防火设计方面

钢结构相比于混凝土结构，其受温度变化的影响较大，在防火能力方面并不理想。因此在钢结构工业厂房设计过程中，需要重视钢结构的隔热和防火方面的设计，以此来提高工业厂房的安全性和可靠性。这就要求在具体设计过程中，设计人员需要明确区分工业厂房的火灾危险性类别，对厂房的防火等级进行确定，并严格按照具体的规范和防火要求，采用达到防火等级的钢构件，以此来降低火灾对钢结构所造成的影响，提高钢结构工业厂房的防火能力。在实际设计过程中，为了能够进一步提高钢构件的耐火性能，通常会利用防火涂料涂覆在钢结构表面，达到提高钢结构厂房防火等级的目的。另外，设计人员还要做好相应的预防工作，综合多角度和全方位进行考虑，如疏散楼梯和安全出口的合理设计，一旦火灾发生时，能够及时对人员进行疏散，有效的降低火灾事故的损失。

3.2 防腐设计方面

由于钢结构自身的特性，其在大气环境下容易被氧化，从而发生腐蚀，特别是当钢结构处于潮湿环境下时，这种氧化作用还会加剧，腐蚀更为明显和严重。当钢结构发生腐蚀时，主要表现在构件截面会大幅度缩小，钢结构表面局部会出现锈坑，受力部位会产生应力过于集中的问题，严重影响钢结构的使用寿命。因此在具体设计过程中，设计人员要与工业厂房所处的环境有效结合，以此来制定出具体的防腐设计方案，有效的提高钢结构的防腐蚀性。当前在钢结构厂房建设过程中，通常会将防锈防腐涂料覆盖在钢结构材料外面，以此来隔离诸多腐蚀因子与钢结构直接接触，有效的保护好钢结构。但在具体涂刷防腐材料时，需要针对不同部位的防腐防锈要求来确定具体的涂料厚度。

3.3 抗震设计方面

在工业厂房钢结构设计过程中，其中抗震设计作为其中非常关键性的内容，特别是对于处于地震多发地区的工业厂房，在钢结构设计时需要重视防震设计，全面提升钢结构工业厂房的抗震能力，使其具备较强的抗震性，保障工业厂房的安全。在具体设计过程中，需要均匀对称进行钢结构布置，明确结构传力，以此来减少震动可能会对工业厂房带来的破坏性影响。同时连接方式还要更为科学合理，特别是屋架与屋面板、屋架与柱子之间的连接要更为可靠，避免出现节点破坏的情况。

3.4 荷载设计

工业厂房钢结构设计中，荷载设计也是非常重要的。从某种程度上讲，对荷载实施设计，也是钢结构设计的前提条件，尤其是注重荷载取值的正确性，它在很大程度上确定着钢机构计算设计效果的可靠性。

3.5协调好钢结构设计与厂房工艺设计

厂房作为工业生产活动过程中非常重要的场所，为了确保生产作业的顺利进行，钢结构厂房需要与整个生产模块的工艺设计相协调，即钢结构工业厂房跨度、柱距、高度要与具体的工艺设计指标要求相符，钢支架做到合理性分布。当前钢结构中的钢支架分布形式多以网架、平面桁架、塔桅、索膜和框架等为主，在具体设计过程中，设计人员需要结合实际建厂条件及工业厂房建设的实际要求来选择合适的钢支架形式。同时还要重视钢材的结构性能，针对工业厂房的工艺设计要求来选择与其相适应的钢材，以此来全面保证工业厂房的整体性能。

3.6 重视钢结构计算过程

钢结构计算一般采用的是结构设计软件计算程序，计算结果评估是钢结构设计中的重要组成部分，对不同软件的计算结果进行对比分析，最终选择最合适的截面有利于成本的节省。荷载取值时，对于降雪量较大的地区，设计人员应当根据本地区的实际降雪情况，考虑适当增加钢结构荷载，检验荷载最大值是否可以承受最大量的降雪。构件设计时，应充分重视净截面、长细比这些结构参数的重要性。连接设计时，应根据施工条件等选择合适的连接方式，充分考虑强连接、弱构件的要求，同时兼顾施工方便。