钢结构在工业厂房结构设计中的应用

白翔 赵雪佳

摘 要：工业厂房设计的合理性和科学性是当前工业厂房设计建设的重要要求，其中结构材料的稳固性和耐久性是保障厂房安全合理的重要条件，本文对工业厂房结构设计中应用钢结构的优点进行分析，提出相关设计要点，以期为工业厂房结构设计提供参考依据。

关键词：工业厂房；钢结构；设计与应用

1 工业厂房钢结构设计的优势

1.1 便捷性

便捷性是钢结构工业厂房结构设计中非常重要的一个优势，相较于其他厂房结构而言，钢结构的应用在一定程度上简化了结构设计的难度和复杂性，全面提高了施工的效率。

1.2 经济性

钢结构在工业厂房结构设计中的应用，具有较好的经济性。在利用钢结构进行厂房结构拼装过程中，不仅节约了施工材料，缩短了工期，最终使整个建设成本明显下降，这也是当前工业厂房结构设计中钢结构得以推广使用的一个重要因素。

1.3 环保性

在工业厂房设计中多数采用轻型钢结构材料，具有较好的环保性。在具体使用过程中不会对周围环境带来影响，而且钢结构具有可回收利用性，有效地减少了对资源的浪费。

1.4 空间利用率高

运用钢结构进行工业厂房结构设计，其在空间利用率上展现出了突出的优势。在当前工业厂房钢结构施工过程中，无论是采用螺栓连接还是焊接，相较于其他结构设计类型而言，结构构件所占用的空间小，在构建空间过程中具有较强的可变性，能够构建出多样化的空间结构，在工业厂房投入使用后，具有非常好的空间利用率。

2 工业厂房钢结构设计要点

2.1 荷载设计

钢结构的荷载决定着钢结构的设计情况，因此设计人员需要对荷载统计全面，尤其是不能漏掉荷载。在设计过程中保证荷载的准确性，从而增强钢结构的可靠性与安全性。与此同时，设计人员在进行钢结构荷载设计过程中，在沿海城市需要对风荷载特别注意考虑，从而保证工业厂房钢结构荷载设计符合相关要求。

2.2 防火设计

由于钢结构耐火性能差，在火灾高温作用下很快失效倒塌，耐火极限仅15分钟，若采取措施，对钢结构进行保护，使其在火灾时温度升高不超过临界温度，钢结构在火灾中就能保持稳定性。基于此，设计人员必须对工业厂房钢结构采取防火保护措施，从而提高工业厂房的耐火性能。

2.3 抗震设计

结构设计时应体现大震不倒、小震不坏的抗震设计目标，采用多遇地震时按弹性设计、罕遇地震时按弹塑性进行变形验算的二阶段设计方法进行抗震设计。可考虑多道抗震防线。应避免因部分结构或构件破坏而导致整个结构丧失抗震能力或对重力荷载的承载能力。

2.4 支撑系统设计

支撑系统是厂房的支撑框架，在设计时，务必要考虑整体结构的刚度是否达到要求，只有在钢结构整体符合标准的情况下，厂房的空间工作才能发挥，同时有效提高钢结构整体的稳定性。需要保证柱间支撑系统设置合理，并与厂房的横向水平支撑与纵向水平支撑实现合理布置。

2.5 钢结构的工艺设计

在钢结构的工艺设计过程中需要充分考虑建厂条件、工艺流程，并根据企业的具体情况选择合适的结构布置，从而保证结构的合理性。如果采用的是悬挂荷载，那么在进行支撑结构选择时，工作人员务必选择符合使用要求的厂房施工材料，同时兼顾具体工作的标准，在钢结构工业厂房中开展工艺设计。

2.6 防腐设计

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中，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，主要表現在构件截面会大幅缩小，钢结构表面局部会出现锈坑，受力部位会产生应力集中的问题，严重影响钢结构的使用寿命。

3 工程案例

建筑各层层高均标于剖面图（图1）中，考虑环境及设计需求，屋面为薄壁 C 型钢双拼檩条型，维护结构采用外挂夹芯板形式，结构楼板采用钢筋混凝土结构，梁柱节点采用栓焊型连接，建筑基础与柱体间采用刚性连接，框架柱为工字型，以满足工程经济性要求，同时，柱网的结构设计充分考虑工艺性要求，横向及纵向柱间距分别为5m～16m、6m～12m。

合理设计多层钢结构工业厂房，可提高施工效率，实现社会经济效益，基于设计软件以及特殊材料实现建筑结构的一体化设计，建筑设计和结构设计一起完成。从实际情况出发，优化钢结构设置和相关参数计算方法，合理控制钢框架横向和纵向的性能及布置。为保证结构的稳定性，需衡量各方向的抗震能力，设计伸缩缝和防震缝可有效改善结构受力性能，并依据实际应用特点及要求选择恰当的结构体系。

本工程充分发挥多层钢结构建筑的优势，应用于山区环境中，尽管造价略高于混凝土结构方案，但其施工质量较高，具有较高的施工效率，且钢结构作为一类绿色环保产品，可充分回收利用，具有优异的环境效益及经济效益。因此，未来多层钢结构厂房将成为工业厂房设计的主要选择，应用前景广阔。

4 结语

总而言之，工业的发展离不开建筑厂房的设计，因此，在对工业厂房进行设计过程中，设计人员不仅需要保证工业厂房建设具有良好的安全性、稳定性，还需要在厂房建设过程中严格遵守设计原则，从而保证厂房设计结构质量符合要求，进一步促进厂房建设的快速发展。

参考文献：

[1] 付珊.工业厂房结构设计中钢结构设计要点[J].科技创新与应用，2017（33）：96.

[2] 王仁国.工业厂房结构设计中钢结构设计的应用[J].绿色环保建材，2016（9）：20.