鋼結構廠房設計現狀及優化對策鋼結構廠房設計現狀及優化對策

【摘要】鋼結構設計憑借著綠色環保的性能逐漸成為目前建筑行業的新寵，其應用領域的范圍越來越廣。不但在一些工業廠房上廣泛使用，高層建筑和公共建筑的領域也在使用鋼結構作為最基本的結構框架。本文根據現有的鋼結構建筑設計具體分析了鋼結構廠房的設計現狀以及優化對策。

【關鍵詞】鋼結構廠房；設計；優化對策

一、引言

鋼結構建筑因為其整體剛度和抗震性好、施工進程快、自重輕等優勢在我國的建筑領域得到了越來越多的應用，尤其是一些跨度大和高層建筑設計中都開始使用鋼結構來代替以往的鋼筋混凝土結構。雖然鋼結構有眾多優勢，但是也存在防火性差和容易被腐蝕的缺點。所以想要更好發揮鋼結構的作用就要揚長避短設計，因此本文從鋼結構廠房設計為例，研究我國鋼結構廠房設計現狀和優化對策。

二、鋼結構廠房的簡介

1、鋼結構廠房建造的優勢

伴隨著建筑施工中鋼結構使用頻率的增加，對于工業廠房的建設來說，鋼結構也成為主要的施工材料，其特有的優勢主要展現為以下幾點：

（一）鋼結構的施工材料不同于以往的施工材料，可以進行工業化的大批量生產，同時在施工過程中可以利用施工現場的機械設備來現場進行組裝和拼接，這種優勢不但可以縮短工程的施工日期，對于總體投資成本來說也非常劃算。

（二）鋼結構的施工材料與以往的鋼筋混凝土的施工材料相比，具有自重輕和強度高的優勢，如果涉及到具體的施工現場不但可以減輕施工材料自重對于建筑結構的載荷作用，還可以憑借其自身高強度的優勢增加建筑物的穩定性。采用先進的科學技術對鋼結構進行耐腐蝕性保護，還可以使鋼結構建設的廠房不容易受外界的環境影響，使用壽命更持久。

（三）與其他建筑材料相比，鋼結構自身不僅具有強度高的優勢，還屬于可以循環回收利用的建筑材料，這種優勢符合我國建筑行業綠色環保的發展趨勢，而且反復利用的特點還可以降低工程的造價，提高企業的經濟收益，有利于我國可持續發展道路的建設。

2、鋼結構廠房的設計理念

在整個鋼結構廠房設計的過程中，首先要因地制宜，根據工程建設的實際要求來進行建筑方案的策劃，包括材料的選擇以及一些具體的構造措施的確定。只有合理部署才能充分發揮鋼結構在實際使用過程中的優勢，同時做好防火、防腐蝕等工作。在我國鋼結構設計的具體條例中，也明確指出使用鋼結構建設廠房應標明具體使用的年限、鋼材的牌號和連接鋼材的型號等內容。

三、鋼結構廠房設計的主要特點

鋼結構建筑在世界各地都得到了廣泛的應用，尤其是一些發達國家的應用程度更廣。一般來說，鋼結構建筑的設計主要應用在倉庫、庫房、超市、工業廠房、展廳等建筑領域，主要具備以下的設計特點：

1、能跨越較大的空間，自重輕，強度高，造價低。

2、目前由于在鋼結構設計中具備了較為成熟的設計手段，可以充分滿足鋼結構在抗震、變形等方面的要求。

3、自重輕，便于來回搬卸，而且可以重復使用的優勢不但保護環境不被污染，而且還為企業節約成本，避免建筑材料的浪費。

4、建筑設計中，鋼結構在建筑空間中占用的體積比較小，無形中擴大了建筑物的實際使用空間。

5、鋼結構的材料使用標準化設備生產，減少材料誤差，制作標準化提高，在使用過程中可以快速組裝拼接，縮短建筑工期，提高工作效率。

6、雖然具有容易腐蝕及防火性能差等缺點，但是經過技術處理以后仍然可以達到一定的防火性和耐腐蝕性。

四、鋼結構廠房設計的現狀和優化對策

雖然目前對鋼結構廠房設計的研究已經很多，但筆者認為，對某些方面還是需要不斷優化的，這樣有利于提高鋼結構的整體穩定性，延長其使用壽命，確保安全。具體主要從以下幾點入手優化：

1、鋼材保溫隔熱和防火性能的優化

鋼材的導熱性能比較高，一般導熱系數在 50 w（m.℃），當受熱達到 100 ℃以上時，鋼材的抗拉強度明顯降低，塑性增加；如果溫度達到250 ℃時，鋼材本身的抗拉強度雖然會略有提高，但是塑性明顯降低，出現工業上所謂的藍脆現象；如果溫度達到 500 ℃時，鋼材強度降到最低，直接導致結構的坍塌。所以在使用鋼材的時候，如果建筑環境的溫度經常維持在150 ℃以上時，設計者就需要對鋼材進行隔熱防火的技術處理。通常采用的做法為：按照鋼結構防火涂料技術規程中的規定，在鋼材外部涂上防火涂料。或者使用耐火磚和混凝土等防火材料對鋼材進行包裹。

2、廠房的立面設計優化

體量、線條、色彩和體型是鋼結構廠房設計中需要注意的四個方面，鋼結構廠房的平面、立面設計首先需要滿足生產工藝的要求，在滿足工藝要求的前提下立面設計宜簡約統一。

相對于傳統的鋼筋混凝土建筑來說，一般采用砌體作為外墻圍護結構，裝飾效果主要采用涂料或者面磚，同時為了達到良好的采光和通風效果，還需要設置單獨的采光通風窗。但是對于彩鋼板圍護的鋼結構廠房來說就不用這么麻煩，其本身就自帶的跳躍色彩和輕鋼的輕盈體態已經構成了廠房設計的最佳審美效果。不但金屬質感強烈，還具有現代工廠氣息。

3、廠房支撐系統的優化

支撐體系是整個廠房結構設計的主要組成部分，通常需要根據廠房長度、高度和跨度以及吊車使用情況來具體設定。一般情況下不考慮檁條的結構布置，設計的重點主要在垂直支撐和水平支撐上。在沒有檁條的設計中，需要將屋面板和屋架之間進行焊接，通過上方支撐的方式控制平衡和穩定性。如果廠房屋架的間距大于12米，或者需要設置橋式吊車的時候，需要進行縱向水平支撐體系的建立。

4、廠房屋面設計優化

防水是廠房屋面設計的主要部分，一般主要從三方面入手考慮：屋面坡度、天溝形式以及單坡屋面長度。具體到實際工程設計，一般的屋面坡度都在（3%～5%）之間，符合基本的設計要求。但是需要考慮設計中的節點處理和材料性能的因素，因此宜將坡度設置在5%左右。在北方一些嚴寒地區，除了要考慮鋼結構坡面長度與當地氣溫和降雨變化的關系，還要加大坡度的設計，以防積雪。根據國家工程設計的要求表明，單坡屋面長度控制在30米左右，如果超越這個標準，需要進行特殊處理。

目前國內主要采用兩種設計方案：一種選用雙層彩色壓型鋼板，雙層鋼板之間的保濕棉雖然可以防水，但是對溫差的反應比較大，遇到熱脹冷縮容易出現問題。另一種是復合夾芯鋼板，含有保溫層、隔汽層和防水層等，適應能力好。

5、防銹優化

鋼結構處于不同的環境中會因為空氣水分或者其他原因導致生銹，如果生銹現象嚴重直接影響鋼結構截面的減少，還會危及整個框架的穩定性，導致鋼結構廠房過早的破壞，減少使用壽命。因此鋼結構廠房的防銹優化必須給予足夠的重視，在進行修建之前，需要綜合考慮修建周邊的地理位置、自然環境、工藝生產時可能釋放的不利于鋼結構的氣體、材料選擇等問題，保證整體結構框架的安全性。通常防銹的處理方式為在鋼材表面使用防銹底漆和面漆，具體涂膜厚度和次數根據周邊環境和涂層的質地來決定。通常如果室內鋼結構處于自然大氣下，涂層厚度在100 μm，即底漆兩道，面漆兩道。

五、結束語

通過以上的分析，我們可以得出在當今鋼結構廠房設計中，除了要對鋼結構設計的強度、抗震性和穩定性做出具體的要求，鋼結構自身的缺陷性也需要重點防范，只有從根本上解決鋼材的性能問題，才能修建出安全、可靠、一流的廠房建筑。

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