鋼結構在工業廠房結構設計中的應用

白翔 趙雪佳

摘 要：工業廠房設計的合理性和科學性是當前工業廠房設計建設的重要要求，其中結構材料的穩固性和耐久性是保障廠房安全合理的重要條件，本文對工業廠房結構設計中應用鋼結構的優點進行分析，提出相關設計要點，以期為工業廠房結構設計提供參考依據。

關鍵詞：工業廠房；鋼結構；設計與應用

1 工業廠房鋼結構設計的優勢

1.1 便捷性

便捷性是鋼結構工業廠房結構設計中非常重要的一個優勢，相較于其他廠房結構而言，鋼結構的應用在一定程度上簡化了結構設計的難度和復雜性，全面提高了施工的效率。

1.2 經濟性

鋼結構在工業廠房結構設計中的應用，具有較好的經濟性。在利用鋼結構進行廠房結構拼裝過程中，不僅節約了施工材料，縮短了工期，最終使整個建設成本明顯下降，這也是當前工業廠房結構設計中鋼結構得以推廣使用的一個重要因素。

1.3 環保性

在工業廠房設計中多數采用輕型鋼結構材料，具有較好的環保性。在具體使用過程中不會對周圍環境帶來影響，而且鋼結構具有可回收利用性，有效地減少了對資源的浪費。

1.4 空間利用率高

運用鋼結構進行工業廠房結構設計，其在空間利用率上展現出了突出的優勢。在當前工業廠房鋼結構施工過程中，無論是采用螺栓連接還是焊接，相較于其他結構設計類型而言，結構構件所占用的空間小，在構建空間過程中具有較強的可變性，能夠構建出多樣化的空間結構，在工業廠房投入使用后，具有非常好的空間利用率。

2 工業廠房鋼結構設計要點

2.1 荷載設計

鋼結構的荷載決定著鋼結構的設計情況，因此設計人員需要對荷載統計全面，尤其是不能漏掉荷載。在設計過程中保證荷載的準確性，從而增強鋼結構的可靠性與安全性。與此同時，設計人員在進行鋼結構荷載設計過程中，在沿海城市需要對風荷載特別注意考慮，從而保證工業廠房鋼結構荷載設計符合相關要求。

2.2 防火設計

由于鋼結構耐火性能差，在火災高溫作用下很快失效倒塌，耐火極限僅15分鐘，若采取措施，對鋼結構進行保護，使其在火災時溫度升高不超過臨界溫度，鋼結構在火災中就能保持穩定性?；诖?，設計人員必須對工業廠房鋼結構采取防火保護措施，從而提高工業廠房的耐火性能。

2.3 抗震設計

結構設計時應體現大震不倒、小震不壞的抗震設計目標，采用多遇地震時按彈性設計、罕遇地震時按彈塑性進行變形驗算的二階段設計方法進行抗震設計?？煽紤]多道抗震防線。應避免因部分結構或構件破壞而導致整個結構喪失抗震能力或對重力荷載的承載能力。

2.4 支撐系統設計

支撐系統是廠房的支撐框架，在設計時，務必要考慮整體結構的剛度是否達到要求，只有在鋼結構整體符合標準的情況下，廠房的空間工作才能發揮，同時有效提高鋼結構整體的穩定性。需要保證柱間支撐系統設置合理，并與廠房的橫向水平支撐與縱向水平支撐實現合理布置。

2.5 鋼結構的工藝設計

在鋼結構的工藝設計過程中需要充分考慮建廠條件、工藝流程，并根據企業的具體情況選擇合適的結構布置，從而保證結構的合理性。如果采用的是懸掛荷載，那么在進行支撐結構選擇時，工作人員務必選擇符合使用要求的廠房施工材料，同時兼顧具體工作的標準，在鋼結構工業廠房中開展工藝設計。

2.6 防腐設計

由于鋼結構自身的特性，其在大氣環境下容易被氧化，從而發生腐蝕，特別是當鋼結構處于潮濕環境下時中，這種氧化作用還會加劇，腐蝕更為明顯和嚴重。當鋼結構發生腐蝕時，主要表現在構件截面會大幅縮小，鋼結構表面局部會出現銹坑，受力部位會產生應力集中的問題，嚴重影響鋼結構的使用壽命。

3 工程案例

建筑各層層高均標于剖面圖（圖1）中，考慮環境及設計需求，屋面為薄壁 C 型鋼雙拼檁條型，維護結構采用外掛夾芯板形式，結構樓板采用鋼筋混凝土結構，梁柱節點采用栓焊型連接，建筑基礎與柱體間采用剛性連接，框架柱為工字型，以滿足工程經濟性要求，同時，柱網的結構設計充分考慮工藝性要求，橫向及縱向柱間距分別為5m～16m、6m～12m。

合理設計多層鋼結構工業廠房，可提高施工效率，實現社會經濟效益，基于設計軟件以及特殊材料實現建筑結構的一體化設計，建筑設計和結構設計一起完成。從實際情況出發，優化鋼結構設置和相關參數計算方法，合理控制鋼框架橫向和縱向的性能及布置。為保證結構的穩定性，需衡量各方向的抗震能力，設計伸縮縫和防震縫可有效改善結構受力性能，并依據實際應用特點及要求選擇恰當的結構體系。

本工程充分發揮多層鋼結構建筑的優勢，應用于山區環境中，盡管造價略高于混凝土結構方案，但其施工質量較高，具有較高的施工效率，且鋼結構作為一類綠色環保產品，可充分回收利用，具有優異的環境效益及經濟效益。因此，未來多層鋼結構廠房將成為工業廠房設計的主要選擇，應用前景廣闊。

4 結語

總而言之，工業的發展離不開建筑廠房的設計，因此，在對工業廠房進行設計過程中，設計人員不僅需要保證工業廠房建設具有良好的安全性、穩定性，還需要在廠房建設過程中嚴格遵守設計原則，從而保證廠房設計結構質量符合要求，進一步促進廠房建設的快速發展。

參考文獻：

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