浅谈工业厂房钢结构设计的现状及发展前景

发表时间：2016-03-11T15:57:37.270Z 来源：《基层建设》2015年22期供稿 作者： 臧红颖

[导读] 济钢集团国际工程技术有限公司 工业是支撑国民经济实现进一步发展的基础产业，在产业结构不断升级与调整的现代社会。臧红颖

济钢集团国际工程技术有限公司

摘要：钢结构设计工作的质量是决定工业厂房安全性及稳定性的重要因素，因此要在考虑工业厂房工程实际情况的基础上优化钢结构设计工作。本文对钢结构的工业厂房设计这一问题做了具体的分析与探究，并提出了相关的解决措施，希望能给建设过程中起到指导作用，并且其所具有的发展意义更值得为之探讨和思索。 关键词：工业厂房；钢结构；设计；现状；前景；

工业是支撑国民经济实现进一步发展的基础产业，在产业结构不断升级与调整的现代社会，工业所起到的作用也变得越来越大。工业生产活动需要在工业厂房中进行，因此要重视优化厂房结构设计，以提高工业生产效率。在产业结构及建筑理念不断发生变化的时代背景下，工业厂房设计理念正朝着人文化与科技化的方向发展，钢结构形式以坚固、稳定等优势在现代工业厂房设计中得到了广泛使用。本文分析了钢结构工业厂房设计的相关问题，以供参考。 1 工业厂房钢结构在设计过程中的现状 1.1 成本造价控制不到位

工业建筑设计必须充分考虑成本造价高低、多少，这是决定企业收益大小的关键。工业厂房设计方案基本上决定了后期施工的成本投资，成本控制失效是厂房设计常见的弊病。例如钢结构工业厂房在空间结构设计上不科学，厂房使用性能不达标引起返工、返修次数增加等。

1.2 防火性能较弱

钢结构的工业厂房具有较差的防火能力。在100℃以上的受热温度针对于钢材时，温度若不断升高，钢材在抗拉的强度上就会逐渐降低，增大塑性的现象也会出现。如果达到250℃以上的温度时，钢材还会产生徐变的现象。如果达到500℃以上的温度时，会立刻变成最低的钢材强度。因此我们有必要按照相应的建筑设计中的防火规范，将厂房发生火灾的危险性等级有效确定，以这样的方式让钢结构能够符合耐火极限的相关要求。并且，专业的设计人员在设计的过程中，要把保护钢结构放在首位，最好选用钢结构的防火方式。钢结构的优良性能得到了业内人士的广泛认可，但其存在的缺陷也应该得到重视，客观对待钢结构在工业厂房中的应用情况。一般在钢结构的工业厂房中，其主体结构缺少水泥混凝土与钢筋混凝土所具有的隔绝性能，致使火灾发生时没有安全的保护设施，而带来不可估量的后果。所以钢结构工业厂房应加强防火管理[1]。

1.3 厂房的工艺设计和钢结构设计不协调

我们知道，在企业的生产区域中，生产过程想要完善，厂房是必不可少的。钢结构的基本形式包含：塔桅、网架、索膜、轻钢、平面桁架、框架以及空间桁架等，设计人员要按照企业的具体要求和建厂条件选取相应的结构。并且，厂房结构在选型方面，还能够在支撑结构方面使用不相同的材料，在选择的领域中要按照使用要求进行选择，具体可以选取无缝钢管、焊接钢管等材料使其满足对结构的要求。在无缝的钢管中包含着中空的截面，此界面可以作为对流体进行输送的管道。与圆钢和钢管等一些实心的钢材进行比较的情况下，钢管在抗扭抗弯相同的情形下，拥有着较轻的质量，在厂房的结构中应用，能够保证钢结构稳定的条件下，节省材料。所以，在结构设计方面一定要和工艺条件相符，厂房的设计也要符合工艺要求。 2 工业厂房钢结构设计的前景 2.1 防火设计

提高防火能力是钢结构工业厂房中最重要的课题，当钢材受到温度达一百摄氏度以上时，钢材的抗拉强度随温度的升高不断降低，其塑性逐渐提高；当温度达到二百五十摄氏度时，钢材塑性不断减弱，而抗拉强度却出现小幅度的增加，即产生蓝脆现象；当温度大于二百五十摄氏度时，钢材会出现徐变；当温度再次升高至五百摄氏度时，钢材强度急剧下降，对导致钢结构断裂或坍塌。由此可见，必须采取隔热等具有防火能力的有效措施，提高钢结构工业厂房的耐热性。

（1）参考《建筑设计防火规范》，切实掌握建筑物耐火等级的评判标准，对建筑物出现的火灾危险做出准确的等级划分，甲、乙、丙、丁、戊五项是对厂房火灾危险性等级的划分主要类别。若建筑物确认耐火等级为二级，就应该以二级火灾的防护措施进行加涂防火涂料等，保证钢结构建筑达到二级的耐火要求[2]。

（2）钢结构在工业厂房设计中，应对防火分区进行科学合理的划分，严格控制好每个防火分区的范围。其次，各个分区的疏散距离与疏散口数量都要达到有效控制的要求，只有满足防火要求规定安全区域门、疏散楼梯以及直通室外的平面才是真正意义上的安全出口。由于钢结构自身耐热性较差，应把人员疏散作为设计考虑的重点内容，综合考虑钢结构的建筑特点以及人员密度指标，在设计上应完善疏散距离、安全疏散路线以及疏散路线径向宽度等，设置明确的疏散指示标志，有助于人员及时疏散到安全区域，避免财产损失与人员伤亡等情况。

2.2 防震设计

通常在钢结构的工业厂房设计中不需要考虑防震缝，但这会对降低厂房的整体性能，因此在钢结构厂房设计期间，尤其是较为复杂的多层厂房结构，都需要完善防震缝的设计工作。以国家相关建筑抗震设计的规范为参考依据，提高施工规范操作，符合技术设计要求，在设立防震缝时结合钢结构厂房具体使用要求，做出颗粒调整。

（1）当钢结构厂房的总高度低于十六米时，建筑物边缘与防震缝两边之间的距离即宽度控制在十三毫米左右；当总体高度大于二十毫米时，根据实际需求及时做出调整，其距离增至二十毫米左右。在考虑防震缝设计的基础上结合钢筋混凝土的性能，在设计工作中，保证其宽度在钢筋混凝土结构的一点四倍左右。

（2）钢结构的承重与钢柱脚有着密切联系，刚性柱脚和铰接柱脚两者充分体现了柱脚的受力特点。对抗震结构要求比较高的大型建筑宜采用刚接性柱脚，尤其注意的是应将其埋入土层深处。铰接柱脚属于轻型柱脚，在工程设计过程中，应达到钢柱截面高度的二倍以上，

若钢结构截面较大则应高出三倍左右。 2.3 支撑系统

提高钢结构整体强度，对保证厂房的空间工作具有重要作用，加强传递与承载的纵向水平力，有效防止杆件发生严重变形，保证压杆工作稳定，实现钢结构整体的稳定性。在设置支撑系统时，充分结合厂房内部结构，保证厂房的高度、跨度、车间吊车的设置、温度区段的长度、振动设备等得到可靠地布设。柱间支撑系统的设置要保证各个温度区段的稳定性，同时与屋盖横向水平支撑实现合理配置。厂房纵向结构的变形方向直接与下柱支撑的位置挂钩，也会对温度应力造成影响。为了保证钢结构厂房的纵向高度要求，当温度区段的长度超过一百五十米时，选择温度区段的中程的三分之一左右位置，在此区段中布设两道下段柱支撑，两道支撑之间不超过七十二米的间距可有效避免较大的温度应力。 2.4 钢结构的工艺设计

钢结构的工业厂房是企业主要的投产区域，厂房结构会出现墙体厚度不达标、钢支架设置不合理等部分和设计规定的现象。在设计过程中应充分考虑建厂条件、企业具体要求等，选取具有针对性的结构设计，保证钢结构中轻钢、框架、空间桁架、塔桅、索膜等基本形式的合理设置。当悬挂荷载较大时宜采用网架结构，可以有效降低建筑载荷。在支撑结构的选型方面，按照使用要求选择不同材料，应充分考虑结构具体需求，实现钢结构工业厂房的工艺性设计。 3 结束语

我国经济的发展带动了工业的不断进步，这样一来，工业对于建筑的需求也就越来越多，而为了满足工业发展所需，需要做好钢结构事业的发展充分利用钢结构的重量轻、抗拉强度高以及安全性能高等特点，广泛地应用到多层钢结构工业厂房的设计中。在进行钢结构工业厂房设计方面，需要充分重视钢结构的一些性能，只有对钢结构工业厂房的设计特点进行充分掌握，才可以更好地促进钢结构工业厂房的发展，促进我国工业经济的健康发展。 参考文献：

[1]许建昆.有关多层钢结构工业厂房设计的分析与探讨[J].科技创新与应用，2015，12：236. [2]张智伟.试论钢结构工业厂房的设计与施工问题[J].河南建材，2015，02：132-133.