鋼結構廠房設計現狀及優化

朱國靖 沈戎 李杰

摘 要：隨著我國社會經濟的發展，各種工業廠房的建設日益加快，采用何種結構形式和結構布置應該綜合考慮生產工藝，經濟技術等因素的影響，既要考慮經濟因素又要滿足使用要求。鋼結構形式的工業廠房無疑具有其他結構形式所不具有的顯著優勢，本文主要分析了鋼結構廠房設計現狀及優化，以供同仁參考借鑒。

關鍵詞：鋼結構廠房；設計現狀；優化

1 鋼結構廠房設計要求

鋼結構自身具備較多優點，則對于設計工作者而言，針對相應的優點進行設計才能提升設計技術的可靠性和實用價值，主要的設計要點體現在以下幾個方而。

1.1 考慮實際狀況

在對鋼結構廠房開始結構設計之前，應對其具體的實際狀況進行全面詳細的分析，其分析包括鋼結構廠房施工現場的實際狀況、結介其性質和主要用途進行的思考，目的在于將鋼結構鋼結構廠房的空間利用率最大化，并避免后期使用過程中機械設備安裝及生產流水線設置對鋼結構廠房內部結構產生的小良影響和干擾。

1.2 結構經濟性與安全性的平衡

在現階段實際設計過程中，在保證安全性的前提下，經濟指標越來越成為各方關注的一個重要的方面。由于鋼結構廠房內飾簡單，所以選擇合理的結構布置及簡易便捷的施工方法往往成為建筑經濟性的決定因素。設計的過程中，由于結構形式上介于鋼框架結構和輕型門式剛架兩種結構形式之間，從設計人角度做出合理的選擇會直接影響整體結構的經濟性。如果單純按照鋼框架結構形式進行設計，在滿足結構柱頂位移等一系列規范要求的條件下，廠房平米用鋼量在50KG/㎡以上，若將廠房局部按鋼框架設計，其余部分仍按照輕型門式剛架進行設計，廠房平米用鋼量可降到45KG/㎡左右。柱間支撐、水平支撐、抗風柱等構件通過合理的結構選型和結構參數選取也可降低建筑的平米用鋼量。另外值得注意的是，在設計工程中，遇到計算結果不滿足要求時，設計人通常采用增大構件截面的形式保證結構的安全性，這也是最簡單直接的方式。但在很多情況下，截面增大值和結構安全系數提升并不成正比，往往是截面增加多，應力比增加少。此時建議適當調整結構形式，從多角度考慮，反復試算，實踐證明通過調整結構合理性在降低結構含鋼量上往往可以達到事半功倍的效果。

2 鋼結構廠房設計現狀

由于工藝布置等方面的要求，為了拓展廠房的空間，鋼結構廠房一般會采用框架結構，此外，如果廠房的層數比較多且能達到一定的工藝條件時也能采用框剪結構。鋼結構廠房設計對其結構布置的要求是要對稱均勻地布置柱網，并使廠房的質量中心與剛度中心接近，達到降低廠房空間的扭轉作用的目的。鋼結構廠房的結構體系需要具備規則、簡捷以及傳力明確的特點，防止凹角、收縮以及現應力集中或者由于豎向過多而導致的內收或外挑等現象的出現，提高豎向剛度的穩定性。而在多層廠房中，由于其柱距方向尺寸小，柱子多、跨度方向尺寸大，柱子少的特點，所以一般對其采用橫向控制的方式，實現縱橫向的抗震能力的一致，提高鋼結構廠房的抗震性能，促進鋼結構廠房設計的經濟性和合理性。

鋼結構建筑物內比較空曠的時候回出現回音，這一現象的出現和鋼材傳導性有著密切的聯系。此外，鋼材有著較好的導熱性，在寒冷的冬季如果可以高效地吸收外部的熱量能夠加工室內溫度提高。大型公共場合有著較大的空間，聲音在這種環境中傳遞得比較快，如何解決回音問題成為鋼結構廠房建設中必須考慮的一項內容，一般情況下可以利用反射板解決。

3 鋼結構廠房設計優化策略

3.1 精細考慮設計過程中各造價成本

對于在工業廠房鋼結構設計過程中，不可忽視的是對造價成本的計算，雖然從工程施工建設角度上，兩者是相互獨立的關系，但是站在企業經濟發展的關系中，兩者都是要按照符合企業經濟發展效益最大化的原則，在設計的過程中必須對各個造價成本進行精細計算，而在造價成本預算中，也不可忽視在鋼結構設計所需要的質量問題，特別是在材料的選用中，不可為了降低造價成本，而忽略了鋼材料是否符合國家質量標準問題，切身做到兩者的合理處理，使得在設計過程中不僅要符合質量要求，更要使得企業經濟達到最大效益化。

3.2 整體布局與細節考慮相輔相成

設計人員在工業廠房鋼結構整體布局中應當在規劃設計的總面積中，做好全面的規劃工作，應當充分的利用土地資源在設計規劃當中，不能模糊應付其中設計過程中的問題所在，同時也要對設計各個車間的規劃有詳細地劃分，做到整體的充分利用，局部的合理規劃利用，兩者相輔相成，才能從設計施工場地發揮其全部的使用效用，才能為企業的生產用地不會因為鋼結構的系統組成，而浪費了其中寶貴的企業資源。

3.3 加強防腐設計并定期做好后期保養工作

我們都知道在空氣中的氧氣和水分的相互作用下，鋼結構十分容易出現氧化情況。如果長期處于潮濕的環境中，那么鋼結構被腐蝕得更加嚴重。鋼結構被腐蝕之后其截面會隨著腐蝕程度的加深而不斷縮小，同時表面出現的銹坑會使鋼構件在使用過程中發生應力集中的現象，進而降低廠房的使用壽命。因此，設計人員要根據工廠生產的實際環境，制定出具有針對性的、合理的設計方案，并采取相應的防腐措施，以確保鋼構件的使用壽命。目前，我國主要是通過在鋼構件的表面使用防銹防腐涂料來保護鋼材，但是不同部位的鋼結構其防銹防腐要求會具有很大的差別，因此在涂刷時要根據相關要求進行，而不是越厚越好。此外，設計人員要在圖紙上標記出容易出現腐蝕的部位，這樣后期養護人員才能夠以此為依據進行廠房的護理工作。

3.4 內部結構選型與布置的改進

工業廠房的鋼結構設計不僅僅是整個施工建設的重要部分，更是連系著整個工程的一項獨立工程，設計的過程要充分考慮到各個方面因素的影響，在設計之前，需要對相關資料做好全面而系統的歸納和分類，設計配備符合勘察評估后的場地進行科學合理操作，針對不同類型的廠房需求，選擇不同的廠房結構，并且布置相應的設施配備，有利于工業廠房的內部設計質量的提高，另一方面是對廠房的結構選型，主要是為了整體的設計方案能更加符合各企業在生產過程中的需求，優化廠房各車間的結構更加合理和舒適化。在鋼結構不同形式下必須按照國家工程結構設計標準進行，不管是屋架與中間節點板厚與相應的支座節點厚度相對應的標準，還是系統與屋架的連接節點的規范，都必須嚴格監督執行。

3.5 對屋面結構與支撐系統進行設計優化

設計人員要根據廠房的跨度、當地的抗震等級以及吊車的噸位等具體情況，開展屋面支撐系統的設計。一般說來，所有的鋼結構廠房都要具備最基礎的垂直支撐結構。如果廠房需要安裝特重級橋式吊車或者配備大型振動設備，那么廠房建筑結構需要使用縱向水平支撐結構。總之，不同的廠房其需要的支撐結構也會有所差別，這就需要設計人員具體問題具體分析。此外，要根據國家相關規范以及廠房的實際情況設計合理的排水系統。國家規定，鋼結構廠房屋面的坡度不低于50，如果是南方比較多雨的地區，可以相應的增加坡度。

4 結束語

進行鋼結構廠房設計時要精益求精，多方考慮，在滿足規范要求，并保證合理的結構安全可靠度的情況下，盡可能優化設計，業主十分滿意。節點設計簡潔，受力合理，充分考慮工廠制作及現場安裝中可能出現的問題，現場安裝方便快捷，施工方也非常滿意。當然，也有不足之處，需在以后的工程設計中不斷學習創新，進一步提高設計水平。

參考文獻：

[1] 譚健，譚強.關于輕鋼結構多層房屋的分析[J].黑龍江科技信息，2009（14）.