浅谈单层钢结构厂房的优化设计方案

闫 磊

（中油辽河工程有限公司， 辽宁 盘锦 124010）

近年来，随着人们生活水平的提高，我国建筑行业在逐渐发展。单层钢结构厂房是我国工业产房中应用最广泛的一种，随着材料以及技术的不断发展，单层钢结构厂房也要在经济合理的基础上进行优化改革。但是，由于对传统厂房设计方法还进行一些延续使用，在厂房设计时会存在一些问题。因此，要对单层钢结构厂房设计进行优化，需要分析其中的问题，并提出一些优化厂房设计的具体建议，推动我国工业厂房设计的发展。

1 单层钢结构厂房设计的现状

在经济技术发展迅速的时代下，我国工业厂房逐渐增多，一般以单层钢结构厂房的形式出现。单层钢结构厂房主要由五部分组成：钢架承重结构、吊车梁结构体系、墙体维护结构、配套轻型屋盖及相应支撑系统。在单层钢结构厂房设计中一般使用格构柱作为承重部分，它可以承受较大的弯矩能力并且刚度值较大。支撑系统就是要横向承载力和纵向承载力相互联系、相互作用，来保证厂房的刚度与稳定性。

虽然现如今的单层钢结构厂房比传统厂房有所改进，但是在设计中还有一些不完善的地方，需要进行优化改进。在单层钢结构厂房中，要布置均匀的柱网系统，但是大多考虑横向风荷载的影响，对纵向风荷载的影响有所忽视，并且柱距的计算不合理会使厂房抗震性能降低。同时，现代工业厂房的设计方法中延续了一些传统的简化方法，但传统的简化方法还存在许多不足，导致厂房结构的安全性达不到标准。因此，要结合传统简化方法的不完善处，制定出优化的设计方案，促进单层钢结构厂房的经济合理性与安全性。

2 单层钢结构厂房设计中存在的问题

目前，单层钢结构厂房是最常见的一种厂房，具有轻质量、高强度等特点。我国工业厂房中单层钢结构厂房设计与传统厂房设计相比进步许多，但是还存在一些不足之处需要改进。

2.1 单层钢结构厂房设计时计算不准确

在进行单层钢结构厂房设计时，会采用格构柱建筑，如计算不准确，那么厂房的质量便没有了保证。在整体计算中，一般会将格构柱计算成一整根柱，但是再设计厂房柱子时，会使用双肢格构柱来设置检测通道，布置通风以及热力管道。但是这样留有管道和通道的设计，会使缀条的连续性得到破坏，整体的柱网结构不连续。在进行厂房结构模型计算分析时，会出现计算不准确的情况，以实际结构的整体会出现偏差。因此，需要在考虑全面的基础上，对整体计算进行分析，才能减少影响。

2.2 单层钢结构厂房设计时忽略纵向风荷载

近年来，单层钢结构厂房在我国普遍应用，在设计厂房时，通常将横向平面钢架作为结构计算的基本单元。在进行厂房的整体计算时，一般会将实际空间结构转化为平面的钢架结构后再进行计算分析。但是，单层钢结构厂房的设计不仅仅受到横向风荷载的影响，还会受到纵向风荷载的影响，在设计厂房时，会忽略纵向风载对厂房顶端的影响，致使工业厂房实际结构的安全性得不到保证。因此，在平面结构整体分析计算时，要全面考虑风载的方向，保证横向风载和纵向风载的影响都减小到最低。

2.3 单层钢结构厂房设计时维度转化不合理

目前，单层钢结构厂房是非常常见的一种工业厂房，一般都是现在平面上设计整体结构，再转换成三维的结构设计。在进行三维的抽住钢架设计时，就要准确判断，将立体的托架简化成有刚度的弹性支座来进行计算分析，这就要将三维空间转换为平面设计，厂房的计算分析与结果准确性都有所提高。除此之外，还要考虑框架的刚度，以及厂房结构的整体受力影响，减少维度转换时的误差，保证维度转化时的合理性。因此，在进行弹性支座刚度值选取时，考虑平面钢架的各种受力影响，减少维度转化时的误差，保证简化计算的合理性。

3 单层钢结构厂房的优化设计方案

随着我国建筑行业的不断发展，工业厂房的设计也在不断进步。工业厂房一般选用单层钢结构厂房，但在进行厂房设计时还存在一些问题。在这里，提出了几点厂房设计的优化方案。

3.1 选取厂房柱经济合理的柱网布置

随着经济技术的不断发展，在进行工业厂房设计时也要选取经济合理的方案。在设计工业厂房之前，要先对施工场地进行了解与规划，计算并确定柱间距，再绘制总设计图。单层钢结构厂房设计时，对于轨顶标高不高的采用12米或15米的柱距都是合理的，但是，轨顶标高高于2.5米时，就要选用18米的基本柱距了。因此，在设计单层钢结构厂房时，柱网布置要根据实际情况进行合理的选择，并符合经济的原则确定柱距。

3.2 确定厂房准确的工艺要求

在制定好整体厂房的结构后，以经济合理为基础确定厂房高度，准确掌握单层钢结构厂房的工艺要求。在设计好平面结构图后，具体分析厂房内部结构，按照工艺专业要求进行施工。厂房设计时有一些基本要求，认得通道的净空要求，要考虑单轨轨底标高之间的关系，还要注意管道的布置、屋面结构的挠度等因素，这些都需要精确的计算。除此之外，还要考虑下柱横向肢距，要方便管线的布置。因此，在确定单层钢结构厂房的高度时，要先明确厂房工艺专业的要求，才能保证厂房的实质性与安全性。

3.3 加固厂房的受力体系

单层钢结构厂房的受力体系主要由柱间支撑和屋盖支撑两部分组成，要合理使两部分配合才能保证受力体系的牢固。在屋盖支撑部分，可以在屋面檩条间设置拉条、斜拉条和檩条撑杆，可以减少房屋由变形引起的不安全性。而竖向荷载影响着柱距的尺寸，竖向荷载较大时就要减小柱距，反之增大柱距，保证工业厂房的安全性。除此之外，在使用双肢格构柱时可以在上段柱与下段柱之间用双片支撑，使受力均匀。

4 结语

在经济发展迅速的时代下，我国工业建筑的厂房也在不断发展。为了可以在经济合理的基础上设计厂房结构，采用单层钢结构厂房代替传统厂房。现如今，我国工业单层钢结构厂房设计中，由于设计过程中计算不准确、考虑不全面等问题，还需要进一步的优化厂房设计。可以根据场地的条件以及使用要求，制定相关的优化方案。总而言之，在新材料、新技术的不断发展下，综合分析单层钢结构厂房设计，不断学习并总结经验，优化厂房设计，推动工业建筑的不断提高，适应经济发展。

[1]缪洪文.重型单层钢结构厂房的结构设计特点[J].有色金属设计,2012(01):39-43

[2]刘庆志,贺小岗,赵作周,钱稼茹.无地下室框架结构整体计算模型的讨论[J].建筑结构,2010(10):36-40

[3]张顺,滕永刚,杨媛媛.单层钢结构厂房的改造与加固[J].山西建筑,2009(11):56-57

[4]黄一波.单层钢结构厂房结构优化设计方法探讨[J].武汉工程职业技术学院学报,2013(04):31-33+42