探析工業廠房結構設計中鋼結構設計的應用

叢日穎 中藍長化工程科技有限公司

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。

一、鋼結構工業廠房建筑結構設計概述

鋼結構工業廠房結構設計包括有概念設計和直覺優化設計兩個方面，其中，概念設計是以現有的結構設計布局為著眼點，充分考慮鋼結構工業廠房的合理性、環境條件、節約投資、資源及材料供應、制作安裝便利性等因素，進行合理優化的結構設計。直覺優化設計主要是基于不同的建筑結構設計需求，擬定合理、多樣化的設計方案，并借助于結構計算軟件進行判斷和分析，確定最佳的結構設計方案。在鋼結構工業廠房建筑結構設計的過程中，必須嚴格依循工藝要求進行前期設計，充分準確地把握和分析工作空間使用狀況，并考慮機械設備運行對廠房結構的影響，重點加強鋼結構工業廠房的抗震化設計和防腐防火設計，并注重結構設計的合理性和經濟性，實現各類生產資源的優化配置和利用。

二、鋼結構廠房的結構特點

鋼結構廠房主要是指利用鋼材制作梁柱等承重構件、屋架以及屋蓋的廠房建筑。隨著我國基建水平提高，對材料的使用量和性能都有了提升。建筑鋼制材料經過不斷的改進，在質量和產量方面得到不斷增加，隨著應用范圍的擴大，鋼結構在建筑中的構架應用表現出的優勢也將越來越明顯，在接下來的應用范圍勢必會再次拓展。但是與傳統的混凝土材料相比，鋼結構雖然具有質量輕、屋架跨度大、房屋輕度高，施工周期短、投資成本抵、防火性、防腐蝕性好以及便于拆卸和可回收利用等優點，可以快速投入使用，尤其是在廠房建設中的應用優勢更是體現的無可比擬，比如今年的火神山、雷神山醫院震驚中外的建設速度。但是目前應用的范圍還是比較窄，案例應用的領域相對較少，較混凝土應用的設計理論還不是很充分，特別是在一些承載較重，空間較大，單元復雜的廠房建設中，需要繼續探索。

三、工業廠房結構設計中鋼結構設計的應用

（一）防火設計

防火設計一般鋼架結構溫度100℃以上，隨著溫度的增加鐵的壓縮強度逐漸減少，塑性是完全相反的。當溫度達到250℃時，鋼筋材料的塑性就會受到嚴重影響，造成藍脆現象。在這一點上，相關負責人要做好產業鋼鐵筋結構的設計，防止火災的設計和廠房的耐熱性。

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。

（二）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，安裝工序不煩瑣。但是，也是需要有一定的防腐設計的。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。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。

（三）抗震設計

鋼結構工業廠房建筑的結構設計還要充分考慮抗震設計的硬性要求，考慮到工廠人員密集度較大難以在緊急避難狀態下疏散的問題，必須在廠房結構設計初期分析當地的地震發生頻率、廠房建筑抗震性能，全面分析鋼結構工業廠房的鋼結構性能，確保整體均衡性的設計和施工。在鋼結構工業廠房設計的過程中，要計算和分析地震作用下產生的柱底剪力和柱底彎矩值。同時，在鋼結構工業廠房的抗震設計和施工中，要嚴格管控鋼結構的塑性，使之能夠較好地應對地震災害對建筑工程建設的損害和影響，增強工業廠房建筑結構的實用性能。

（四）增強連接強度

目前鋼結構廠房中構件的連接方式很多，較為普通的有鉚接、焊接、高強度螺栓連接和焊接與高強度螺栓混合連接的方法。設計人員需要根據加固目的，對主體建筑展開詳細的受力分析，對可能出現問題的部位選擇科學有效的加固件的連接方法，來提高主體結構的受力合理性。

鋼結構廠房加固通常采用焊接連接來提高整體結構強度，在同一受力部位連接的加固中，不宜采用剛度相差較大的加固連接。鋼結構使用焊接，能夠避免在材料上打孔，節約材料。在施工階段，不需要其他大型輔助工具，就可以直接焊接，施工操作簡單，密封性好，能夠發揮自身作用，將鋼材連接在一起。在加固階段使用焊接，現場施工環境適應性強，可以節省人工成本，減少材料的使用，但是對材質的要求較高，加固連接所用材料應與結構鋼材和原有連接材料的性質匹配，其技術指標和強度設計值應符合《鋼結構設計規范》的規定。在鋼結構廠房加固的時候，使用高強度螺栓進行連接，施工方便，對構件的有一定的削弱，能夠承受相應的負載，但是這種結構的施工需要正確的安裝工藝，整體造價較高。

四、結束語

廠房的結構設計它是工業與管理的重要的組成部分，它既給人提供休息空間，又節省了建廠的費用。在此階段，在中國的鋼結構設計中，廠房設計存在嚴重的結構問題，嚴重影響其設備設計。在此基礎上，將分析廠房結構設計中適用于鋼鐵結構的優點，提出相關設計要點。提高廠房結構的質量。