钢结构厂房设计现状及优化

朱国靖 沈戎 李杰

摘 要：随着我国社会经济的发展，各种工业厂房的建设日益加快，采用何种结构形式和结构布置应该综合考虑生产工艺，经济技术等因素的影响，既要考虑经济因素又要满足使用要求。钢结构形式的工业厂房无疑具有其他结构形式所不具有的显著优势，本文主要分析了钢结构厂房设计现状及优化，以供同仁参考借鉴。

关键词：钢结构厂房；设计现状；优化

1 钢结构厂房设计要求

钢结构自身具备较多优点，则对于设计工作者而言，针对相应的优点进行设计才能提升设计技术的可靠性和实用价值，主要的设计要点体现在以下几个方而。

1.1 考虑实际状况

在对钢结构厂房开始结构设计之前，应对其具体的实际状况进行全面详细的分析，其分析包括钢结构厂房施工现场的实际状况、结介其性质和主要用途进行的思考，目的在于将钢结构钢结构厂房的空间利用率最大化，并避免后期使用过程中机械设备安装及生产流水线设置对钢结构厂房内部结构产生的小良影响和干扰。

1.2 结构经济性与安全性的平衡

在现阶段实际设计过程中，在保证安全性的前提下，经济指标越来越成为各方关注的一个重要的方面。由于钢结构厂房内饰简单，所以选择合理的結构布置及简易便捷的施工方法往往成为建筑经济性的决定因素。设计的过程中，由于结构形式上介于钢框架结构和轻型门式刚架两种结构形式之间，从设计人角度做出合理的选择会直接影响整体结构的经济性。如果单纯按照钢框架结构形式进行设计，在满足结构柱顶位移等一系列规范要求的条件下，厂房平米用钢量在50KG/㎡以上，若将厂房局部按钢框架设计，其余部分仍按照轻型门式刚架进行设计，厂房平米用钢量可降到45KG/㎡左右。柱间支撑、水平支撑、抗风柱等构件通过合理的结构选型和结构参数选取也可降低建筑的平米用钢量。另外值得注意的是，在设计工程中，遇到计算结果不满足要求时，设计人通常采用增大构件截面的形式保证结构的安全性，这也是最简单直接的方式。但在很多情况下，截面增大值和结构安全系数提升并不成正比，往往是截面增加多，应力比增加少。此时建议适当调整结构形式，从多角度考虑，反复试算，实践证明通过调整结构合理性在降低结构含钢量上往往可以达到事半功倍的效果。

2 钢结构厂房设计现状

由于工艺布置等方面的要求，为了拓展厂房的空间，钢结构厂房一般会采用框架结构，此外，如果厂房的层数比较多且能达到一定的工艺条件时也能采用框剪结构。钢结构厂房设计对其结构布置的要求是要对称均匀地布置柱网，并使厂房的质量中心与刚度中心接近，达到降低厂房空间的扭转作用的目的。钢结构厂房的结构体系需要具备规则、简捷以及传力明确的特点，防止凹角、收缩以及现应力集中或者由于竖向过多而导致的内收或外挑等现象的出现，提高竖向刚度的稳定性。而在多层厂房中，由于其柱距方向尺寸小，柱子多、跨度方向尺寸大，柱子少的特点，所以一般对其采用横向控制的方式，实现纵横向的抗震能力的一致，提高钢结构厂房的抗震性能，促进钢结构厂房设计的经济性和合理性。

钢结构建筑物内比较空旷的时候回出现回音，这一现象的出现和钢材传导性有着密切的联系。此外，钢材有着较好的导热性，在寒冷的冬季如果可以高效地吸收外部的热量能够加工室内温度提高。大型公共场合有着较大的空间，声音在这种环境中传递得比较快，如何解决回音问题成为钢结构厂房建设中必须考虑的一项内容，一般情况下可以利用反射板解决。

3 钢结构厂房设计优化策略

3.1 精细考虑设计过程中各造价成本

对于在工业厂房钢结构设计过程中，不可忽视的是对造价成本的计算，虽然从工程施工建设角度上，两者是相互独立的关系，但是站在企业经济发展的关系中，两者都是要按照符合企业经济发展效益最大化的原则，在设计的过程中必须对各个造价成本进行精细计算，而在造价成本预算中，也不可忽视在钢结构设计所需要的质量问题，特别是在材料的选用中，不可为了降低造价成本，而忽略了钢材料是否符合国家质量标准问题，切身做到两者的合理处理，使得在设计过程中不仅要符合质量要求，更要使得企业经济达到最大效益化。

3.2 整体布局与细节考虑相辅相成

设计人员在工业厂房钢结构整体布局中应当在规划设计的总面积中，做好全面的规划工作，应当充分的利用土地资源在设计规划当中，不能模糊应付其中设计过程中的问题所在，同时也要对设计各个车间的规划有详细地划分，做到整体的充分利用，局部的合理规划利用，两者相辅相成，才能从设计施工场地发挥其全部的使用效用，才能为企业的生产用地不会因为钢结构的系统组成，而浪费了其中宝贵的企业资源。

3.3 加强防腐设计并定期做好后期保养工作

我们都知道在空气中的氧气和水分的相互作用下，钢结构十分容易出现氧化情况。如果长期处于潮湿的环境中，那么钢结构被腐蚀得更加严重。钢结构被腐蚀之后其截面会随着腐蚀程度的加深而不断缩小，同时表面出现的锈坑会使钢构件在使用过程中发生应力集中的现象，进而降低厂房的使用寿命。因此，设计人员要根据工厂生产的实际环境，制定出具有针对性的、合理的设计方案，并采取相应的防腐措施，以确保钢构件的使用寿命。目前，我国主要是通过在钢构件的表面使用防锈防腐涂料来保护钢材，但是不同部位的钢结构其防锈防腐要求会具有很大的差别，因此在涂刷时要根据相关要求进行，而不是越厚越好。此外，设计人员要在图纸上标记出容易出现腐蚀的部位，这样后期养护人员才能够以此为依据进行厂房的护理工作。

3.4 内部结构选型与布置的改进

工业厂房的钢结构设计不仅仅是整个施工建设的重要部分，更是连系着整个工程的一项独立工程，设计的过程要充分考虑到各个方面因素的影响，在设计之前，需要对相关资料做好全面而系统的归纳和分类，设计配备符合勘察评估后的场地进行科学合理操作，针对不同类型的厂房需求，选择不同的厂房结构，并且布置相应的设施配备，有利于工业厂房的内部设计质量的提高，另一方面是对厂房的结构选型，主要是为了整体的设计方案能更加符合各企业在生产过程中的需求，优化厂房各车间的结构更加合理和舒适化。在钢结构不同形式下必须按照国家工程结构设计标准进行，不管是屋架与中间节点板厚与相应的支座节点厚度相对应的标准，还是系统与屋架的连接节点的规范，都必须严格监督执行。

3.5 对屋面结构与支撑系统进行设计优化

设计人员要根据厂房的跨度、当地的抗震等级以及吊车的吨位等具体情况，开展屋面支撑系统的设计。一般说来，所有的钢结构厂房都要具备最基础的垂直支撑结构。如果厂房需要安装特重级桥式吊车或者配备大型振动设备，那么厂房建筑结构需要使用纵向水平支撑结构。总之，不同的厂房其需要的支撑结构也会有所差别，这就需要设计人员具体问题具体分析。此外，要根据国家相关规范以及厂房的实际情况设计合理的排水系统。国家规定，钢结构厂房屋面的坡度不低于50，如果是南方比较多雨的地区，可以相应的增加坡度。

4 结束语

进行钢结构厂房设计时要精益求精，多方考虑，在满足规范要求，并保证合理的结构安全可靠度的情况下，尽可能优化设计，业主十分满意。节点设计简洁，受力合理，充分考虑工厂制作及现场安装中可能出现的问题，现场安装方便快捷，施工方也非常满意。当然，也有不足之处，需在以后的工程设计中不断学习创新，进一步提高设计水平。

参考文献：

[1] 谭健，谭强.关于轻钢结构多层房屋的分析[J].黑龙江科技信息，2009（14）.