工业厂房钢结构设计的现状及改进措施微探

2019-11-28赵洋

建材发展导向 2019年21期

关键词：厂房钢结构工业

赵洋

（山西中方森特建筑工程设计研究院，山西太原 030002）

工业厂房钢结构设计包含较多内容，如设计、设备安装、质量检测等，一个环节出现错误，都有可能引发安全事故。因此，在整个设计过程中，需要做好成本、进度、安全和质量各因素的协调处理的准备，制定科学合理的设计方案，以保证工业生产的安全性。

1 工业厂房钢结构设计特点

1.1 便捷性

便捷性是工业厂房钢结构设计的显著特征，其主要体现在厂房结构的安装上，钢结构厂房设计削弱了传统厂房结构设计的复杂性，降低了工程建设的难度，提高了施工的工作效率。

1.2 经济性

相比于其他类型的厂房结构，钢结构工业厂房在拼装过程中更多的使用钢材作为主要施工材料，降低了其他材料的损耗，具有较好的经济性，被广泛应用在工业厂房的结构中。

1.3 环保性

钢结构工业厂房设计一方面通过钢材的应用降低了对周边环境的影响；另一方面通过材料自身具有较强的循环利用率，避免资源浪费，达到环保节能的目标。

1.4 空间利用率大

在工业厂房建设中，通过对钢结构的合理应用，能够提高厂房空间使用率，提升厂房的整体价值。通过拼装和搭接手段进行钢结构工业厂房建设，体现出整体结构的灵活性，促进了空间的多样性划分。

不过在工业厂房建设中，钢结构也存在一定劣势，其中最明显的就是钢结构材料很容易受到不良因素的影响而出现腐蚀，再加上钢材材料的耐火性能较差，受火灾的威胁较大。因此，在设计过程中，必须做好防腐、防火设计，保证钢结构的合理应用。

2 工业厂房钢结构设计中的问题

2.1 整体布局缺乏细节考虑

工业厂房结构设计前，企业需结合生产要求及总体空间状况对各空间结构实行细致的划分和考量，加强空间布局的合理性。但是现阶段很多企业在工业厂房钢结构设计中，细节处理效率较低，设计思路模糊，进而导致空间布局规划存在诸多问题，不仅造成了空间浪费，也阻碍了整个生产作业的顺利进行。

2.2 内部钢结构设计合理性欠佳

通常情况下，工业厂房钢结构设计中，为了保证空间布局的合理性，满足工业设备的工艺要求，都会采用杆件截面为变截面的结构形式，并在设计中考虑柱网的对称性及核心设计的合理性，减少空间的扭转问题。同时还会在设计中考虑抗震性能及经济效益。但是由于内部规划的不合理、柱网布置的不均匀，使得厂房钢结构出现受力不均、平面不规则等问题，因此使得设计质量有所下降，进而影响了整体钢结构的使用性。

2.3 成本造价

成本造价是工业厂房钢结构设计中需要考虑的核心内容，同时也是影响着企业经济效益的重要因素。现阶段工业厂房钢结构设计中，由于管控力度不足、成本意识薄弱，经常出现超支现象，进而影响了整体建设效果。另外，在设计中，并未考虑厂房结构成本的科学性、合理性，导致实际建设中存在诸多问题，增加了返工次数，造成了一定的成本损耗。

3 工业厂房钢结构设计的改进措施

3.1 强化设计人员的专业技能和职业素养

首先要对设计人员的从业资格和所在单位的从业资质进行严格审查，之后再对设计人员的专业知识、技能水平及综合素质予以测评，避免设计中模糊设计等情况的出现，加强设计的精准性、可靠性。其次，检测设计人员的从业经验，确保其在以往工作中不存在任何重大疏漏。最后，加强设计人员的专业培训和教育，培养设计人员的责任心，使其做好对各环节的细节处理，保证设计质量。

3.2 注重各环节的设计水平

1）荷载的选取，为了加强工业厂房结构的稳定性和安全性，在钢结构设计中，应加大对荷载选取的重视力度，并结合实际情况，利用合理公式进行结构荷载参数的计算，为设计提供准确的参数数据。同时，在设计中，还需加强对外部环境因素的考虑，确保设计的准确性和可靠性。

2）钢结构厂房中柱截面的设计，柱截面的设计作为钢结构设计中重要组成部分，涉及的内容形式较多，如等截面柱设计、阶形柱设计、分离式柱设计等。在具体设计中，需要结合实际情况选用合理的设计方式，强化结构的整体效果。在钢结构厂房柱截面设计中，最常使用的类型有实腹式和格构式两种。其中实腹式的应用效率较高，其不仅能够满足现代工业厂房钢结构设计的具体要求，实现空间结构的合理布局，还能通过先进技术的应用降低设计和施工难度，减少资源损耗。

3）钢结构厂房的防火设计。钢结构虽然优点较多，但是其防火性能较弱，很容易因火灾温度的升高而出现各种安全问题。如当温度控制在100-250 摄氏度之间时，钢结构的抗拉性能会逐渐降低，塑性逐渐提高；当温度达到250 摄氏度时，钢结构的抗拉能力会逐渐增大，塑性能力减弱，进而出现蓝脆现象；当温度在250 摄氏度以上500 摄氏度以下时，则会出现蠕变现象；当温度上升到500 摄氏度以上后，钢结构会面临倒塌的危险，进而威胁人民群众的生命财产安全。

因此，在设计中加强防火设计是尤为重要的。设计人员应结合工业生产要求，明确防火等级的要求，选择合适的防火材料来确保钢结构的安全等级要求，避免火灾发生时，因涂装未达到安全等级要求出现不必要的人员财产损失。目前，最常用的方法是在钢结构表面涂刷防火涂料，提高钢构件的耐火极限，达到相应的规范要求。另外，设计人员还要考虑火灾发生时人员的疏散问题，合理设计疏散楼梯和安全出口。

4）钢结构厂房的防腐设计。钢结构厂房一旦发生腐蚀，其结构构件截面积会缩小，并出现应力集中的现象，影响结构的安全性能，缩短结构的使用寿命。因此设计人员在开展设计工作时，需对现场及周边环境特征予以了解和掌握，并制定合理的防腐处理措施及方案，加强工业厂房钢结构设计的合理使用性。

现阶段，在钢结构防腐处理上，一般会通过涂装防锈防腐涂料的方式来减少腐蚀。该类型材料由于具有较强的致密疏水性、附着力较好且电阻大，能够有效降低不良因素的侵蚀，从而广泛应用在钢结构厂房中。此外，在防腐设计中，还要根据钢结构使用特点控制涂层的厚度，以免影响性能发挥。如室内钢结构涂层厚度要达到100μm；露天钢结构、在工业大气介质作用下的钢结构，涂层厚度为150μm-200μm；钢柱柱脚在地面以下部分，不仅要求用C2O 混凝土包裹，且要求其涂层厚度不小于50mm；酸碱环境下的钢结构要采用特殊的材料作为保护涂层。

5）钢结构厂房的抗震设计，我国地震灾害的发生较为频繁，因此在钢结构设计中应加强对抗震性能的考量，以确保工业厂房的安全性和稳定性。在工业厂房钢结构抗震设计中，首先需保证受力的均匀性、合理性；其次，选择合适的连接方式，确保钢架与屋面板，钢架与钢柱之间可靠连接，防止节点破坏；最后，依据相应规范布置支撑及系杆，并采取合理的设计方案。

6）钢结构厂房的连接节点设计，连接节点的设计对钢结构稳定性、抗震性和持久性有着直接影响。设计人员在对各连接节点参数进行设计时，需在保证厂房建设安全的前提下，合理选择连接节点的焊接工艺及连接板的厚度，严格要求焊接质量，进而改进结构的整体质量。钢结构厂房中多采用高强螺栓，高强螺栓根据受力特点分为承压型和摩擦型两种，设计人员需根据实际情况合理选择，以加强结构的安全可靠性。

7）钢结构厂房的成本的管控，成本设计的合理性，除了要按照现有原则及各环节施工内容资金的合理计划外，还要准确利用计算公式确保工程的安全性，同时因对工程建设中存在的不确定因素进行分析考虑，避免因质量问题、技术问题等带来的成本损耗，进而影响整体的经济效益。