鋼結構在工業廠房結構設計中的應用

王君僥

摘要：鋼結構自身具有抗震性能好、自重輕、滿足大空間需求等優勢，同時在建造過程中可降低對環境的污染，減少成本，因此在工業廠房中應用較為普遍。對此，此文簡單闡述了鋼結構優點的有關概述，詳細分析了工業廠房結構設計中鋼結構設計的具體應用情況，希望能夠給未來的相關研究提供參考。

關鍵詞：鋼結構;工業廠房結構設計;結構設計;鋼結構應用

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。

一、鋼結構的優點概述

（一）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。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]。

（二）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。可以節約人力、物力和財力的成本。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]。

二、工業廠房結構設計中鋼結構設計應用分析

（一）抗震設計

雖然鋼結構本身的抗震能力較一般結構強，但為進一步提升工業廠房整體的抗震性能，避免結構變形、失穩等問題的出現，需提高對抗震設計的重視程度。首先應保證設計的廠房鋼結構具有較好的均勻性，使廠房整體受力均勻，比如用鋼架為基礎對廠房鋼結構橫向與豎向結構合理布局。比如為避免因溫差變化太大而產生太大的溫度應力，從而引起結構變形問題可在內部設置溫度伸縮縫，明確溫度區域長度，選擇單柱或雙柱方式進行設置。此外，為提高鋼結構工業廠房整體抗拉強度與強度，應根據廠房結構形式、車間吊車設置、振動設備以及廠房高度、長度等進行支撐體系的合理設置。常見的支撐體系有柱間支撐和屋蓋支撐兩種。柱間支撐與屋蓋支撐系統需協調設置，一般選擇溫度區中部設置下柱支撐，使車梁等構件隨溫度變化向兩端自由伸縮。在進行上柱支撐設置時，為提高鋼結構上部縱向的剛度，使其能承受縱向上的地震作用和風力，要求在溫度區段的兩端柱之間設置上柱支撐。屋蓋支撐系統包括橫縱向支撐、垂直支撐和系桿結構。在進行該系統設置時首先要充分考慮工業廠房的高度、跨度等，然后根據柱網布置結構和屋蓋結構形式進行合理設置、其次在處理大型鋼結構廠房屋面面板時應開展屋架焊接工作，做好屋蓋的橫向支撐。另外當屋架間的距離超過規定值，或在鋼結構內部設置吊車和振動設備時需進行縱向支撐設置[3]。

（二）防腐設計

工業廠房的特殊性使其在選址時只能選擇環境相對來說比較偏僻的地方，一般這類地方本身空氣濕度較大，且侵蝕性很強。而鋼結構本身也容易在大氣環境下發生氧化反應，從而出現腐蝕現象，尤其在處于潮濕環境下時會加劇氧化反應，使服飾更加嚴重。在鋼結構出現腐蝕后構件截面縮小、鋼結構的表面會出現銹蝕，受力部分會產生過大的應力而降低鋼結構的使用壽命，甚至可能會引起嚴重的安全事故。因此必須重視對鋼結構的防腐除銹設計，首先根據廠房的選址、廠房布局、材料和車間工藝結構等信息合理設置防銹處理措施;其次為了提高廠房的穩定性和結構的安全性次為了提高廠房的穩定性和結構的安全性，一般在設置鋼結構構件時就要在表面涂上一定厚度的防銹漆以此隔離外界諸多不利因素。另外對于露天鋼結構構件，必須多涂幾層防銹漆，或者采取其他防護措施使其處于良好環境下，避免外界潮濕的空氣對構件產生腐蝕影響[4]。

（三）防火設計

鋼結構材料雖然強度大、抗震性能好，但是其保溫隔熱和防火耐熱的能力較差，在溫度過高時也會導致鋼結構材料強度下降，影響結構的穩定性和抗震性能。尤其在溫度超過250℃之后鋼結構材料塑性下降，會出現結構變形問題甚至坍塌事故。因此必須要做好隔熱防火設計，具體設計措施包括，首先采用現澆混凝土或安裝耐火性材料來提高鋼結構的保溫隔熱性能，其次在構件四周安裝硬質板材能有效將鋼結構內部熱量排出。此外也可通過在鋼結構表面涂抹防火材料來提升鋼結構的防火隔熱、保溫的能力。

（四）結構計算

在進行鋼結構廠房設計前還要做好結構的計算，結構計算是否準確將關系到和廠房鋼結構各參數的準確性，如果數據不夠準確將無法為后期設計施工提供可靠依據。鋼結構計算內容包括柱子長度、梁端彎矩寬度、各部位荷載、裂痕寬度計算等。在進行結構計算時要求施工人員和設計人員進行交流，可避免因計算環節的問題而影響工業廠房鋼結構設計的質量[5]。

三、結語

綜上所述，工業廠房是工業發展的重要物質基礎，工業廠房結構體系選擇是否合理、結構設計是否科學將直接影響工業廠房的安全穩定性，從而影響工業的發展。目前鋼結構是工業廠房結構設計中常見的建筑材料，但鋼結構自身也存在比如容易腐蝕、耐火耐熱性差等缺點，所以在工業廠房鋼結構的設計中必須加強抗震、防腐和防火設計，全面提升工業廠房的使用性能，保證廠房安全運行，提高廠房結構的使用壽命。

參考文獻：

[1]孫文中.綠色工業建筑之鋼結構單層工業廠房結構設計探討[J].現代物業（中旬刊），2019（01）：124-125.

[2]毛穎.綠色工業建筑之鋼結構單層工業廠房結構設計探討[J].建材與裝飾，2018（48）：93-94.

[3]劉英.工業廠房結構設計中鋼結構設計的應用分析[J].建筑技術開發，2018，45（16）：16-17.

[4]吳楚卿.鋼結構設計在工業廠房結構設計中的應用探討[J].中國新技術新產品，2018（08）：80-81.

[5]王曉波.淺談門式鋼架輕型鋼結構工業廠房的結構設計與研究[J].建筑與預算，2017（08）：25-27.