大空间工业厂房钢结构设计及优化改进措施

刘克昭

（河北钢铁集团矿山设计有限公司，河北唐山063700）

1 引言

工业厂房是企业重要的生产场所，厂房的质量关系工业生产的效率和工作人员的生命安全，应得到足够的重视。钢结构工程以其优越性逐渐替代了传统的厂房砖混结构，得到了广泛的应用，决定着建筑物的质量。钢结构工业厂房具有良好的抗震性能以及自重较轻等特点，其结构性能影响着企业的生产活动，因此，优化钢结构的设计迫在眉睫。

2 钢结构厂房设计的优势

2.1 便捷性

钢结构的生产工艺和自身特质使钢结构建筑的建设更加方便快捷，与传统的结构设计相比，使用钢结构建造工业厂房能极大地降低设计和施工的难度，提高工作效率。

2.2 经济性

钢结构具有强度高及稳固的特点，与传统的建筑结构相比，单位重量的钢结构能够承受更多的荷载，建造时，可以减少材料的用量，且钢结构价格便宜，可以减少修建工业厂房的成本，减少支出，提高企业的经济效益。

2.3 环保性

钢结构具有可回收利用的特点，避免了厂房拆除造成的浪费和残留物对环境的污染。同时，钢结构在使用过程中不会产生污染物质，是环境友好型建筑。所以，使用钢结构设计工业厂房具有很强的环保性。

2.4 空间利用率高

钢结构方便组合和拼接，由于自身特点，所占用的空间远小于其余结构，所以，拥有更灵活的设计方案，可变性潜力巨大，在提高空间利用率方面具有很大的优势。

3 钢结构厂房设计的不足

3.1 整体布局

设计厂房时，应注意整体布局，用整体观念考虑设计方案。钢结构厂房作为生产的场所，是企业布局的一部分，应将厂房要求和企业特点（如面积、气候等因素）一起考虑，使厂房与企业其他建筑协调存在。但是，许多设计者不能从大局考虑工业厂房的设计，使工业厂房与其他建筑的位置产生冲突或矛盾，例如，工业厂房与居住区距离过近，厂房生产产生的噪声或有害气体会极大地影响附近居民的身体健康和工作效率。

3.2 精确度不够

在钢结构的设计过程中，荷载取值的准确性在很大程度上决定着钢结构计算设计结果的可靠性。但是，一些设计者在设计过程中不够严谨，荷载取值不够准确，导致支撑物安装位置不合理、墙体厚度不足等情况，影响了结构整体的稳定性。

3.3 结构不合理

项目的造价与企业收益息息相关，工业厂房的建造在设计阶段基本确定了建造的成本，但是在实际设计中，有许多不注意控制成本的情况。例如，钢结构工业厂房设计不科学，需要安装承重结构的部位没有安装，不需要的部位反而安装了，这样会造成资源的浪费，严重时会造成厂房安全质量不合格，需要拆除重建，增加返工次数及项目的成本[1]。

4 工业厂房钢结构设计的改进措施

钢结构有很多优势，所以，钢结构工业厂房具有很大的潜力，对现有的问题进行改进可以大大提高厂房的质量，以下是一些改进措施，仅供参考。

4.1 钢结构截面设计

钢结构的截面由承重柱的间隔距离、高度和跨度共同决定，需要使用科学的方法进行合理设计。首先，应精确计算各影响因素的数据，测量不准确会使后期建筑时产生很大的误差，因此，设计截面时要避免出现误差。同时，合理的截面设计可以使建筑物更加美观大方[2]。

4.2 屋盖支撑体系设计

屋盖支撑体系的设计与生产车间的高度及跨度、屋盖架构方式、吊车设立和吨位等要素有关。通常情况下，无论是否存在镶条，屋盖架构都应设置纵向支撑。如果厂房屋架距离在20m或内部设立大吨位吊车或者大规模振动装置，应在厂房内部设立垂直方向的支撑，在该支撑设计过程中，要设置好屋面坡度，采用天沟方式[3]。这些因素极大地影响了厂房建筑的防水性。

4.3 立面设计

立面设计是指对工业厂房进行美化加工，从颜色分布、形状设计、规模大小等方面改变厂房的外观。设计时，要注意颜色搭配，不同的颜色对工作人员的心情也会产生不同的影响，例如，可以在入口处采用跳跃性的颜色，这样可以使入口更加立体清晰，提醒员工进入工作状态；在危险的地方用鲜艳的颜色标注，提醒工作人员不要触碰。可以使用采光板对厂房进行装饰，采光板可以用来替代窗户，避免破坏建筑的线条和整体性，是建筑物的结构更加流畅美观，显示出现代化气息。

4.4 防火性设计

在设计过程中，应注重防火设计。选用具有较强防火性能的材料，同时，可以在钢材喷涂防火涂料，进一步提升钢材的防火性能。

4.5 抗震性设计

抗震性能是工业厂房需要着重注意的特性之一。钢结构较为轻便，自身质量轻，不利于抗震。所以，只能通过选择合适的设计方式提高抗震性能。这种抗震性设计除了针对钢结构整体效果进行严格把关，还应准确把握其相应的抗震等级，并做好相应的预防工作。保证厂房建筑的稳定性和可靠性。

5 结语

钢结构工业厂房具有优美的外观、建造成本低、建造时间短的优点，被工业企业广泛运用。同时，随着我国经济水平的不断提高，各种工业企业层出不穷，企业对工业设施的要求也越来越高，修建的工业厂房空间越来越大，给钢结构工业厂房的设计造成了很大的困扰，是一个严峻的考验。为解决目前我国钢结构工业厂房设计方面存在的问题，增强厂房建造能力，应不断创新并完善设计思路和技术，促使我国工业厂房建造技术不断发展。