鋼結構在工業廠房結構設計中的應用

胡嘉(中國成達工程有限公司，四川 成都 610041)

0 引言

工業廠房是所有工業企業生產各種材料、加工各種產品的建筑。工業廠房的結構設計和材料選擇，對它的功能來說都是非常重要的。同時，結構的穩定性和能否進行相對應的管理也同樣重要。本文就工業廠房設計過程中采用鋼結構設計的優勢進行分析和闡述，提出關鍵點。

1 鋼結構的優點概述

1.1 鋼材本身的優點

鋼材是我國工業化建筑生產過程中非常重要的一個產物，這種材料具有的特性十分明顯。因而在我國的很多基礎建設和設備的制造過程中，都有經常使用這種材料[1]。鋼材具有超強的穩定性，是因為在鋼材的生產過程中，要先進行嚴格的把關，然后嚴格控制提煉鋼材的過程，增強了鋼材這種材料本身的穩定性、耐磨、抗壓性。

1.2 組裝時候的優點

鋼結構還具有超強的承載力，跟混凝土結構的相比，同重量鋼結構的承載力是超過了混凝土的，同時鋼結構還有一個顯著的特點，那就是鋼材的比重更小，與混凝土相比，鋼結構組合的質量只是混凝土結構的1/3。

鋼材制作的結構本身還具有一定簡便性和良好的自身特性。鋼材可以在后期拆卸的時候進行二次回收利用，在一定程度上節省了材料。在這個節省材料的過程中，還減少了拆遷時的材料損耗?？梢怨澕s人力、物力和財力的成本[2]。鋼材制作的結構體，在各種產品當中，最常見的組合方式是根據現場廠房的機構進行裝配式的結構設計，然后到現場進行回裝。

2 鋼結構在工業廠房設計中的要點

2.1 主要應用的設計地方

鋼結構在工業廠房的設計過程中，主要用于這些地方：

工業廠房的屋頂：針對屋面結構的設計，主要是由于鋼結構應用在這些地方可以增強鋼結構主體的穩定性。而工業廠房的屋頂除了穩定性，還需要耐熱性，在大部分的工業廠房里，需要進行的都是一些大規模熱化反應的過程，而鋼材本身的特性就剛好決定了采用鋼結構設計屋頂是非常適合的。在這個設計過程中，需要注意的不只是針對屋面結構支撐效果的設計，支撐點設計好了，同時對屋頂的結構設計來說也是如此。屋面作為整個廠房里相對重要的結構，它的穩定性和其他方面的設計，都是需要注意的地方。例如，屋面的防水、排水方面的結構設計，就需要進行著重的分析和判斷，以防止它出現滲漏的問題[3,4]。

工業廠房的柱子：工業廠房的柱子很多時候都是通過鋼結構的組織架構來設計的。而對于工業廠房來說，柱子的承重量和承重的強度，也是設計師需要非常關注的地方。在工業設計上面來說，柱結構一般分為：截面柱、階梯型柱子和分離式的柱子等3 種形式的柱子。但是，在通常的情況下，工業廠房會比規范里多一些要求，那就需要設計師在設計的時候，對鋼結構的薄弱處進行加強或變更結構的受力方式等。

2.2 設計鋼結構的注意點

利用鋼結構設計工業廠房的時候，需要的不僅僅是在結構上滿足工業廠房的日常功能使用的需求，更加需要的是滿足美觀和經濟方面的需求。因此，在這個設計的過程中，這幾個方面的設計需要著重的注意。

2.2.1 防火設計

在鋼結構中，鋼結構的防火性能可以說是非常的好，在150℃的溫度之下還能夠保持著自身的穩定性，但是在實際的工業生產行為當中，溫度是遠遠高于150℃的，因此，在設計的時候，前提是需要考慮對鋼材的加工方面的選擇。當溫度達到250℃的時候，鋼材的特性將會發生天翻地覆的變化，容易呈現出脆性。因此，相關的設計人員，必須要對鋼材的處理和組合進行詳細的說明，提高工業廠房在日后使用過程中的穩定性。

常用的防火設計的做法是：在鋼結構的外表添加一層外包層，通過外包層的高熔點來保護內部的鋼材的穩定性。常見的方法為利用石灰水或者是石膏砂漿，再摻入一點石棉形成包漿的鋼材的保護層，通過這種保護層的厚度形成足夠的耐熱性，提高鋼材結構的穩定性。同時考慮到未來火災情況，鋼材本身的空間就可以更好的及時充水，從而在一定的程度上可以防止火災災情的擴大?？招膬鹊乃€可以進行內部循環，使鋼材內部的降溫速度變快。通過這種方式，可以在很大的程度上提高廠房的結構的安全性。

2.2.2 防腐設計

鋼材的優點非常明顯，那便是質量輕，結構穩定，還可以二次回收利用，安裝工序不繁瑣。但是，這個同時，也是需要有一定的防腐設計的。鋼材本身的一些優勢，在后期的長期風水雨淋的過程當中，非常容易出現被腐蝕的情況。為了提高工業廠房的使用壽命，同時提高鋼結構本身的穩定性，還需要對工業廠房的鋼結構做一些額外的防腐設計。通過這樣的防腐設計來讓我們廠房的使用時間更長。那么，在設計的過程中，常用的增加防腐性能的工藝是什么呢？在很多時候，我們常常采用鋼材本身的性能來進行防腐性能的設計。工業廠房的鋼材防腐除了在鋼結構表面涂刷防腐涂料外，還可以采用鍍鋅的方式來進行防腐。鍍鋅的方法是：將鋼材和相關的構件放入600℃左右的鋅水里，讓鋼材和相關構件的表面上，能夠通過這種方式形成一種復合的保護層。通過鍍鋅的方法，將鋼材的表面保護起來，不僅可以防腐，還可以避免鋼材本身容易被銹水的侵蝕的問題得到解決。在鍍鋅過后，再在相關鋼材的表面涂上一層環氧樹脂和鋁涂層的膜，形成復合的保護層，可以在更大的程度上保護鋼材不受到腐蝕。

2.2.3 抗震設計

工業廠房除了需要滿足使用功能之外，更重要的是要滿足基礎功能。其中抗震性的設計是少不了的。鋼結構廠房的自振頻率與廠房內大型振動設備相近時，會大概率發生共振的現象，導致結構的不穩定性。因而，要排除這種情況的發生，就需要設計一個可以抵抗這個不穩定的結構。

這個結構的設計主要有3 種方法。第一種是設備與鋼結構連接的設計，可以通過優化鋼結構的布置，釋放設備附加給鋼結構的振動應力。第二種方法就是提高鋼結構的抗側力，增強鋼結構本身抵抗側邊共振強度的能力，這樣可以在一定程度上減小鋼結構的側向變形。第三種就是在較長的多層鋼廠房中，設置抗震縫，避免出現整個廠房位移過大而倒塌的情況。因此，在這種設計的過程中，還需要考慮多種情況的綜合，將安全性提升到最高。

2.3 輔助結構設計要點

除了在主體結構的設計上，需要注意以上的那些要點之外，還需要在輔助結構的設計上注意一些方面的點。這些輔助設計的點都是非常重要的。主要有以下幾個方面需要注意：(1)鋼結構結構設計的做法工藝設計；(2)鋼結構橫截面和荷載能力截面的設計計算；(3)對鋼結構鋼材本身材料的源頭選擇。這里的每個因素都是非常重要的。設計工作本身就是一件非常嚴肅的事情，而鋼結構的設計應用，正在創新與實踐的過程當中不斷完善的。因此，這些建議也應該注意。

3 結語

綜上所述，鋼結構材料對于工業廠房的設計具有非常多的優勢，這些優勢主要還是針對舊材料的使用來說的。但是，在整個結構設計的過程當中，設計人員就需要著重的設計鋼結構的一些外在可能會出現的因素，如防腐性、抗震性、抗熱性等，通過把這些細節進行完善，提升設計出來的工業廠房的質量。