大空間工業廠房鋼結構設計及優化改進措施

劉克昭

（河北鋼鐵集團礦山設計有限公司，河北唐山063700）

1 引言

工業廠房是企業重要的生產場所，廠房的質量關系工業生產的效率和工作人員的生命安全，應得到足夠的重視。鋼結構工程以其優越性逐漸替代了傳統的廠房磚混結構，得到了廣泛的應用，決定著建筑物的質量。鋼結構工業廠房具有良好的抗震性能以及自重較輕等特點，其結構性能影響著企業的生產活動，因此，優化鋼結構的設計迫在眉睫。

2 鋼結構廠房設計的優勢

2.1 便捷性

鋼結構的生產工藝和自身特質使鋼結構建筑的建設更加方便快捷，與傳統的結構設計相比，使用鋼結構建造工業廠房能極大地降低設計和施工的難度，提高工作效率。

2.2 經濟性

鋼結構具有強度高及穩固的特點，與傳統的建筑結構相比，單位重量的鋼結構能夠承受更多的荷載，建造時，可以減少材料的用量，且鋼結構價格便宜，可以減少修建工業廠房的成本，減少支出，提高企業的經濟效益。

2.3 環保性

鋼結構具有可回收利用的特點，避免了廠房拆除造成的浪費和殘留物對環境的污染。同時，鋼結構在使用過程中不會產生污染物質，是環境友好型建筑。所以，使用鋼結構設計工業廠房具有很強的環保性。

2.4 空間利用率高

鋼結構方便組合和拼接，由于自身特點，所占用的空間遠小于其余結構，所以，擁有更靈活的設計方案，可變性潛力巨大，在提高空間利用率方面具有很大的優勢。

3 鋼結構廠房設計的不足

3.1 整體布局

設計廠房時，應注意整體布局，用整體觀念考慮設計方案。鋼結構廠房作為生產的場所，是企業布局的一部分，應將廠房要求和企業特點（如面積、氣候等因素）一起考慮，使廠房與企業其他建筑協調存在。但是，許多設計者不能從大局考慮工業廠房的設計，使工業廠房與其他建筑的位置產生沖突或矛盾，例如，工業廠房與居住區距離過近，廠房生產產生的噪聲或有害氣體會極大地影響附近居民的身體健康和工作效率。

3.2 精確度不夠

在鋼結構的設計過程中，荷載取值的準確性在很大程度上決定著鋼結構計算設計結果的可靠性。但是，一些設計者在設計過程中不夠嚴謹，荷載取值不夠準確，導致支撐物安裝位置不合理、墻體厚度不足等情況，影響了結構整體的穩定性。

3.3 結構不合理

項目的造價與企業收益息息相關，工業廠房的建造在設計階段基本確定了建造的成本，但是在實際設計中，有許多不注意控制成本的情況。例如，鋼結構工業廠房設計不科學，需要安裝承重結構的部位沒有安裝，不需要的部位反而安裝了，這樣會造成資源的浪費，嚴重時會造成廠房安全質量不合格，需要拆除重建，增加返工次數及項目的成本[1]。

4 工業廠房鋼結構設計的改進措施

鋼結構有很多優勢，所以，鋼結構工業廠房具有很大的潛力，對現有的問題進行改進可以大大提高廠房的質量，以下是一些改進措施，僅供參考。

4.1 鋼結構截面設計

鋼結構的截面由承重柱的間隔距離、高度和跨度共同決定，需要使用科學的方法進行合理設計。首先，應精確計算各影響因素的數據，測量不準確會使后期建筑時產生很大的誤差，因此，設計截面時要避免出現誤差。同時，合理的截面設計可以使建筑物更加美觀大方[2]。

4.2 屋蓋支撐體系設計

屋蓋支撐體系的設計與生產車間的高度及跨度、屋蓋架構方式、吊車設立和噸位等要素有關。通常情況下，無論是否存在鑲條，屋蓋架構都應設置縱向支撐。如果廠房屋架距離在20m或內部設立大噸位吊車或者大規模振動裝置，應在廠房內部設立垂直方向的支撐，在該支撐設計過程中，要設置好屋面坡度，采用天溝方式[3]。這些因素極大地影響了廠房建筑的防水性。

4.3 立面設計

立面設計是指對工業廠房進行美化加工，從顏色分布、形狀設計、規模大小等方面改變廠房的外觀。設計時，要注意顏色搭配，不同的顏色對工作人員的心情也會產生不同的影響，例如，可以在入口處采用跳躍性的顏色，這樣可以使入口更加立體清晰，提醒員工進入工作狀態；在危險的地方用鮮艷的顏色標注，提醒工作人員不要觸碰。可以使用采光板對廠房進行裝飾，采光板可以用來替代窗戶，避免破壞建筑的線條和整體性，是建筑物的結構更加流暢美觀，顯示出現代化氣息。

4.4 防火性設計

在設計過程中，應注重防火設計。選用具有較強防火性能的材料，同時，可以在鋼材噴涂防火涂料，進一步提升鋼材的防火性能。

4.5 抗震性設計

抗震性能是工業廠房需要著重注意的特性之一。鋼結構較為輕便，自身質量輕，不利于抗震。所以，只能通過選擇合適的設計方式提高抗震性能。這種抗震性設計除了針對鋼結構整體效果進行嚴格把關，還應準確把握其相應的抗震等級，并做好相應的預防工作。保證廠房建筑的穩定性和可靠性。

5 結語

鋼結構工業廠房具有優美的外觀、建造成本低、建造時間短的優點，被工業企業廣泛運用。同時，隨著我國經濟水平的不斷提高，各種工業企業層出不窮，企業對工業設施的要求也越來越高，修建的工業廠房空間越來越大，給鋼結構工業廠房的設計造成了很大的困擾，是一個嚴峻的考驗。為解決目前我國鋼結構工業廠房設計方面存在的問題，增強廠房建造能力，應不斷創新并完善設計思路和技術，促使我國工業廠房建造技術不斷發展。