钢结构厂房设计常见细节问题及其解决对策

陈彦涛

摘 要：工业生产中，厂房是不可或缺的重要基础设施，基于此，工业厂房建设受到了越来越多的重视。工业钢结构厂房具有安装便利、施工简洁的显著优势，且其体量能够匹配工业生产的规模化、集中化、产业化的发展道路。本研究中，笔者主要对钢结构厂房设计的常见细节问题及解决对策进行了分析，促使钢结构长方的设计达到最优，避免危险的发生，同时要进一步扩大钢结构应用范围，落实低碳环保这一理念，做好细节问题的解决，实现钢结构厂房的全面优化。

关键词：钢结构;厂房;可靠性

钢结构有其自身的优势，将其应用于工业厂房之中，可以较好地提升工业厂房的承载能力、抗震性能和整体刚度。然而，在钢结构厂房设计中也要注意相关细节问题，并找出相应的解决对策，以下文章针对此进行了分析。

一、钢结构性能及钢结构工业厂房设计的特点

钢结构材料具有强度高、质量轻的特点。在相同的荷载和约束条件下，钢结构材料表现出比钢筋混凝土自重更小的优点。同时，钢结构工业化生产效率高、工期短，具有良好的抗震性能和延展性能，可削弱地震对结构的破坏性影响。钢结构材料还具有良好的耐热性能，并体现出对环境污染较小的优势。

钢结构厂房设计具有自身的特点，具体表现在：①钢材强度、自重轻，可用于大跨度;②钢材韧性，塑性好，材质均匀，结构可靠性高，抗震性和抗冲击性良好，具有极强的刚性和变形能力;③防火性和防腐蚀性高，并表现出极高的密封性;④回收利用便捷，节能环保性能优越;⑤制作安装工业化、机械化程度高，易于加固、接高、隔断等改造;⑥施工简便，有利于缩短工期，节约成本。

二、钢结构厂房设计的常见细节问题及解决对策

（一）屋面设计

钢结构厂房屋面尤其要注重防水设计，要结合屋面坡度、天沟类型、单坡屋面长度，合理确定屋面防水施工工艺和技术，并根据当地温度、降雨量情况进行适当调节和处理。

（二）温度伸缩缝设计

钢结构厂房对温度比较敏感，为了避免温差对钢结构厂房的影响，要进行温度伸缩缝的合理设计，可在柱顶或梁中部位置设置滑动支座或双柱。滑动支座设置于柱顶或梁中反弯点处，可以较好地保证侧向位移效果，然而其缺陷在于不适用于梁截面变化较大的厂房结构，需要更大的屋面支撑;而设置双柱的方式则可以较好地消除温度应力的不良影响。

（三）柱的设计

钢结构厂房的钢柱截面由型钢截面或组合截面构成。在型钢截面柱的设计中，要考虑型钢种类及其型号的差异性;而在组合截面柱的设计中，则要考虑构件受力性质、大小等因素。

（四）支撑系统设计

①支撑体系设置。可以沿纵向设计若干道屋面水平支撑，同时设计与其数量相同的柱间支撑，并在靠近中间的两道支撑处设置下柱支撑，以较好地连接各个平面的框架，提供侧向支撑点，合理传递风力、温度应力、地震力等纵向荷载。

②支撑形式设计。可以设计一定厚度的砖墙，并在钢柱处设置锚固钢筋，以提升结构的整体刚度。柱间支撑要注意选取硬度较大的角钢作为支撑。

③隅撑的设计。单纯依靠屋面、柱间支撑还难以确保钢结构厂房的整体稳定性和纵向刚度，还要设计隅撑和檩条，以减少屋面梁的长度，使结构支撑点的设置距离相对较小。

（五）节点设计

节点连接方式的设计关乎钢结构厂房的安全性，可以结合钢结构传力的特点，考虑施工场地、现场环境、吊装顺序等因素，选取刚接、半刚接、铰接等不同的节点连接方式。同时，还要注意钢结构焊缝连接和螺栓连接的不同特点：焊缝连接无须附加连接板，也无须开孔，操作便捷且具有良好的密封性，但在焊接操作中易受到焊接残余应力和残余变形的影响而出现低温冷脆的现象;螺栓连接易于安装和拆卸，但要对准螺栓孔方可拼装，一般来说，要用高强螺栓连接梁柱节点位置，用普通螺栓连接檩条及梁柱连接处。

（六）隔热及防火设计

钢结构材料受温度变化的影响，会出现强度、塑性、徐变等，为此，要做好钢结构材料的保温隔热和防火设计。可以采用浇筑混凝土、安装耐火砖的方式，增强钢结构的保温隔热性能。同时，可通过截流法、疏导法等措施，实现对钢结构的防火保护。以截流法中的喷涂法为例，它是将具有隔热性能的防火涂料喷涂于钢结构表面，不受限于钢结构的几何形体变化，具有易于操作的特点，能够较好地提升钢结构厂房的耐火等级。

（七）抗震设计

钢结构厂房设计要注重地震对厂房的破坏性影响，确保钢结构厂房结构平面的完整、对称，使其质量和刚度分布均匀合理、质心与刚度中心相重合。同时，还要做好柱间支撑的设计，通过科学合理的计算，确定钢结构厂房柱间支撑的合理数量、间距，使柱间支撑与钢柱稳固连接。钢结构厂房的高宽比设计要科学合理，能够起到良好的减震效果。

（八）立面设计

在对钢结构厂房内部进行设计的过程中，应当对钢结构规模、线条、色彩、变化等因素进行系统考量，只有这样才能实现其立体效果的提升，符合相关功能的要求与规定，并且让厂房设计满足美观性需求。在传统的钢结构厂房内部设计工作中，厂房外墙基本都是砖砌而成，并通过涂料和面砖对其外部进行处理，通常都会将采光窗设置于厂房的外墙面位置处。该形式过于单一化，带给人一种比较沉闷的感觉。与此同时，将采光窗设置于外墙位置处，会对建筑整体结构的美观性造成影响，并且采光通风效果不够理想。当前，彩色压型钢板正在逐步应用于钢结构厂房的建设工作中，彩色压型钢板的运用，能够使结构单一化和沉闷特征得到改变，与此同时，还能够实现厂房结构整体美观性能的提升，确保线条色彩变化情况的出现。除此之外，将采光窗设置于钢结构厂房屋面位置处，在保障采光效果的同时，还能够取得良好的通风效果。

（九）地下室设计

在实际钢结构厂房结构设计过程中，地下室结构设计工作最为关键方面，做好地下室结构的设计工作，可以有效避免地下室出现漏水等问题。根据现实情况来看，地下室在设计过程中，主要的防渗漏方法，首先，设计人员先确定抗浮设防水位，然后增加基础配重最后，提高基坑坑底的设计标高。

（十）防锈处理

由于大部分钢结构厂房都处于具有较强侵蚀性的潮湿区域中，倘若不对其开展钢材防锈处理，则会造成钢结构腐蚀。一旦钢结构厂房出现锈蚀情况，就会降低钢结构构件的截面厚度，促使钢结构应力条件产生变化，可能会对钢结构的使用时间造成严重影响，浪费大量钢材材料。综上所述，应当对钢结构厂房构件的防锈蚀问题进行高度关注，具体包括以下几点：1.针对钢结构厂房的选址、布局、材料选择与车间工艺结构等有关信息，应当进行系统掌握。2.为了使钢结构厂房结构安全性能得到保障，通常会将防锈漆涂刷于钢结构表面位置处，与此同时，还应当对涂刷数量与厚度进行明确。除此之外，倘若钢结构构件处于露天环境中，应当使其厚度得到充分保障，通过有效的方式方法，使其处于良好环境之中，避免因为外界因素引发腐蚀问题。

三、结语：

钢结构厂房设计要充分考虑实际情况，科学合理地进行各个部门的设计，使钢结构厂房设计达到最优化，提升钢结构厂房的安全性，突显钢结构厂房的优势特点，并在未来的设计中不断拓展和深化。逐渐解决钢结构厂房设计中的问题，拓宽钢结构的使用范围，向经济、科学、低碳环保的方向发展。

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