钢结构工业厂房设计的现状及改造措施

2018-12-06邢超

商品与质量 2018年34期

邢超

南京旭阳工程科技有限公司江苏南京 210012

1 工业厂房结构设计要素

1.1 确保生产工艺和结构布置的协调

在工业厂房结构设计过程中的生产工艺和结构布置需要进行协调，在进行设计前，要对工业厂房中的工业生产需求做到充分了解，使生产工艺和结构布置尽量的为对方提供方便。在实际的工业厂房结构设计中，通常会由于二者的沟通问题产生不协调的现象，这样，在工业厂房的应用过程中，就会产生矛盾。因此在进行工艺设计的阶段，要对厂房的结构设计进行充分了解。如布设设备的位置，承受的荷载等都要对其进行掌握[1]。具体来讲，要想发挥出生成工艺的最大能力，则应做好工业厂房的设计，将工业厂房的用途和生产工艺紧密的结合起来。但是由于设计人员并不是很熟悉具体的生产工艺，因此在进行结构设计的过程中，往往没有考虑具体的工艺要求，使设计不能和生产工艺相协调。在结构设计时，要遵循动荷载设备布置原则，在进行工艺布置图设计前，要求建设方提供工艺图，设计人员要对柱间支撑位置设置与工艺布置的关系进行充分的理解，同时工业厂房结构要满足泄爆的需求，确保结构的安全性、合理性。此外，设计时必须特别关注钢材的结构性能，在选择钢材时，一定要充分掌握工业厂房的工艺设计方案，按照相关的要求购买合适的钢材，从而确保工业厂房的整体性能。

1.2 重视结构计算问题

目前，在计算工业厂房结构设计的相关方面，一般均利用计算机软件来完成，通过计算机软件进行计算具有很多优势，不仅能保证结果的准确性，而且工作效率非常高，还可把多种设计方案进行比较，同时也可以让设计师更加关注结构设计的优化、概念设计等，将精力更多的运用于构造系统措施的优化上面。这样可以使工业厂房建筑结构的设计更具经济性、合理性，实现结构设计的优化。但针对目前的情况而言，在利用计算机进行结构计算时，为了确保设计的合理性，减少错误的发生，还需要对计算机计算的结果进行复核，这样可更大程度地降低结构设计中的隐患，增加建筑结构的安全性。同时，在进行结构设计时还要尤其注重动荷载与变形扰度产生的影响[2]。

2 钢结构工业厂房设计改进措施

2.1 荷载设计

钢结构工业厂房设计的重要前提是荷载设计。在钢结构厂房设计中必须要保证荷载取值的准确性，其取值影响着钢结构工业厂房可靠程度。荷载设计时，还要考虑到本钢结构工业厂房的实际使用情况。

2.2 柱的设计

钢柱截面包括型钢截面和组合截面。这两种截面在钢结构厂房中的设计需要根据实际情况来进行选择，并需要同时满足厂房的建设、工业的生产和经济利益三个方面的需求。型钢截面受到型钢种类和型号限制，与受力所需的面积相对应的很少，用料较多，但其加工省时省工，施工成本相对较低。组合截面的截面形状和尺寸根据构件受力性质和受力大小设计成合适的截面，钢材利用充分，节约钢材，但增加了加工成本，费时费工，施工成本相对较高。所以在钢柱设计时，要综合考虑各方面因素[3]。

2.3 进行防火分区设计

在建筑防火设计中，可根据建筑工程项目实际情况，实现防火分区的科学规划，从而进行分区针对性管控，实现火灾的有效防治，降低火灾发生时对钢结构工业厂房的影响。通常情况下，防火分区的划分方法主要由以下几种：第一，依据工程项目楼层进行划分，即以每一层楼层为一个分区，并采用封闭的楼梯间将各个独立的楼层分区连通，楼梯间的门设置为防火门，其防火等级需根据实际情况进行选用，通常为乙级；第二，依据功能进行划分，即可将厂房分为办公区、生产区、产品存储区、动力区等不同独立区域，根据不同区域消防需求，进行防火分区方案的有针对性设计：第一，特殊区域建立防火墙，配置自动灭火系统，但在对生产工艺连续性以及设备管道安装有要求的大空间的工业厂房内，防火墙应用范围有限；第二，防火卷帘在民用建筑中应用广泛，但在大跨度的钢结构工业厂房内，不仅没有如此大跨度的卷帘，而且这样大跨度的卷帘在收放时很难控制，容易卡在滑槽里；第三，工业厂房内可设置贯通防火带，当由于生产工艺连续性的要求，无法设防火墙，可在厂房内划出一段区域，将该区域内的构件全部改用不燃性材料，但在实际设计时对工艺布置及不燃物选择限制大；第四，防火水幕可作防火分隔，宜采用喷雾型喷头，也可采用雨淋式水幕喷头。防火水幕分隔方式灵活，不像防火墙分隔厂房空间，也没有大跨度防火卷帘的麻烦，但存在需水量大，启动水幕可能对生产设备造成损坏的危害。

2.4 抗震设计

考虑钢结构工业厂房的安全要求，还需要对钢结构工业厂房进行抗震设计。我国是一个地震发生比较多的国家，因此抗震设计非常重要。只有钢结构工业厂房具有良好的防震性能，才有安全保障。钢结构工业厂房抗震设计主要原则是结构造型简单化，当结构比较复杂时可采用防震缝把结构分为几个单元。当不能采用防震缝时，应对薄弱环节处采取相应加强措施，使厂房在地震作用下具有整体振动的特点。首先钢结构工业厂房抗震设计应该保证结构平面布置的完整和对称。钢结构工业厂房整体布置要质量和刚度分布都均匀，尽量使质心与刚度中心重合在一起。其次，柱间支撑是钢结构工业厂房主要的减震措施，因此要选用合理的柱间支撑，还要考虑柱间支撑与钢柱之间的连接。最后还要控制厂房高宽比，从而使减震效果得到保证[4]。