試論工業廠房結構設計中的鋼結構設計

范智鋮

摘要：本文概述了鋼結構的內涵，分析了鋼結構在廠房結構設計中應用優勢，同時結合實際工程案例，對工業廠房結構設計中鋼結構設計的要點進行了詳細分析與探討，以供參考。

關鍵詞：工業廠房;結構設計;鋼結構設計

1 前言

在工業廠房結構設計中應用鋼結構形式，能全面提升廠房施工實用性、功能性，降低廠房施工成本，提升廠房使用壽命。鋼結構在設計過程中要分析多項影響要素，整合施工作業各項要求，在滿足經濟性的要求下，保證鋼結構廠房的安全性。

2 鋼結構的概述

鋼結構總的來說，主要分為重鋼結構、輕鋼結構兩大結構。重鋼主要應用于各大型的起重機上，其需要承受很大的荷載;輕鋼主要應用于門式剛架、具有一些輕型的墻面結構上，一些承重量比較輕的建筑上，其相對于重鋼所能承受的重量要小得多。

在工業廠房結構中，對鋼結構各個施工連接部分進行合理設計，使其取得較為顯著的經濟效益和質量效益。鋼結構工業廠房與混凝土結構設計相比，能全面降低設計難度，提升廠房施工效率。鋼結構設計應用經濟性較為突出，在結構拼裝過程中能節約較多的施工原材料，施工經濟性較佳。這些是目前鋼結構大范圍應用的重要因素。工業廠房應用鋼結構，在結構中可以設置較大的空間，可以滿足不同的工藝要求，保證上部空間得到合理應用，進而對工藝設備進行有效控制，節約更多項目建設成本。鋼結構屬于利用率較高的建筑材料，在使用過程中能多次應用，其安裝操作需要的人力、物力較少，拆除的鋼構件能直接回收應用，循環價值較高、環保性較強。

在工業廠房結構設計過程中，鋼結構空間利用效率較高，在搭接過程中空間占用率較低，在設計中可變性較強。其空間構件具有多樣化特征，對提升廠房后期建設空間利用率具有重要意義。在工業廠房建設中，鋼結構應用也存在一些問題。例如鋼結構材料防火性與耐腐蝕性有待提升，在廠房結構設計過程中要加強此方面的設計，全面提升鋼結構應用價值，強化結構的耐久性與安全性。

3 鋼結構在廠房結構設計中應用優勢

3.1 大開間結構

鋼結構科學應用在廠房設計中的關鍵優勢是能夠形成較大的開間，實際表現為：第一，相較于其它材料，表現出較強的靈活性，同時十分輕。與類似材料相比，運輸與吊裝操作更為便捷。通常狀況下，最大跨度絕不能達到50cm，同時相當于1/3 屋架重量，在梁高普遍相同的前提下，鋼結構明顯超過混凝土自身的開間，因此可以更為靈活的安置，徹底達到設計要求的大跨度特點。第二，便捷安裝與拆卸結構節省了操作工期。實際安裝操作中，形成極高的機械化生產水平，具有一定專業化水平的構件廠家生產相關材料，保證材料質量。另外，現場操作時，負責相關的人員還必須不斷投入人力和物力，不斷提升操作水平。

3.2 重量較輕

建設操作中，重量相對偏輕，最大程度降低地基承載力。同時結構系統逐步提高了抗震能力，簡化了操作流程，冷彎薄壁的特殊結構普遍應用在操作中，一定程度提升了防腐水平，增加了項目的應用時間。

3.3 提升操作效率

具體設計中，生產商在制造零部件時，憑借極高的強度與機械化制造材料，獲得良好的質量與準確性。同時，有關人員還要向工地運輸零部件，工地組裝操作結構時，采取螺栓硅有關的零部件實施緊固，選擇合理的方式，不但減少了操作時間，還對繁瑣的操作流程進行簡化，逐步提升了建筑水平。

3.4 抗震特點

結構產生較高的塑性與韌性，因此，可以有效預防地震災害，水平相對較高的抗震特點可以最大程度降低破壞。對于動力荷載來講，結構質量相對極高，通常可以有效抵抗達到八級的地震，大規模應用在頻繁發生地震的區域。

4 工業廠房結構設計中的鋼結構設計的要點

4.1 工程概況

某機械施工集團有限公司鋼構生產車間廠房，其建筑面積是15288m2，長度196m，寬度78m，廠房結構采用門式鋼架體系（24m+30m+24m），柱距7.5m，建筑檐口高度為12.4m。廠房車間內設吊車：24m 跨5t梁式吊車4臺，16t梁式吊車1臺，30m 跨10t 梁式吊車3臺，20t 梁式吊車1臺。依據廠房設計要求，結合施工現場環境，采用3D設計軟件進行鋼架設計。

4.2 鋼結構設計的要點

（1）防火設計。在工業廠房設計中，鋼結構與混凝土結構相比，容易受到溫度變化影響，防火性能不強，因此需強化鋼結構的防火隔熱設計。在具體設計過程中，設計人員要對廠房火災類型進行合理劃分，制定防火等級，避免火災隱患對結構穩定性產生較大影響，強化防火性能。在設計階段，為了保障結構耐火性能得到有效提升，可以在鋼結構表面涂刷相應的防火涂料。設計人員要優化火災預防控制操作，對設計質量進行有效控制，比如對火災逃離出口進行合理布置，能夠及時疏散人員，降低火災事故發生概率。

（2）防腐設計。長時間使用，鋼結構會受到大氣環境的影響，從而受到不同程度腐蝕與氧化作用。當工業廠房環境濕度較大時，會加速其氧化反應，導致鋼結構腐蝕性更加明顯。鋼結構腐蝕之后，構件截面會變小，局部會出現不同程度的銹跡，導致鋼結構主要受力位置應力集中，對結構應用性能影響較大。在設計過程中，設計人員要對廠房環境影響要素進行分析，制定合理的防腐設計方案，提升結構的抗腐蝕性。需要為鋼結構涂刷相應的防腐涂料，保障外部環境中的腐蝕因素與結構不會直接接觸，對結構起到有效保護作用。

（3）抗震設計。工業廠房結構設計中，抗震設計至關重要。如果廠房建設區域處于地震頻發帶，一定要做好防震設計，提升廠房抗震性，保障廠房結構安全性。在設計過程中，要對鋼結構體型進行合理布置，提升結構傳力性能，從而提高結構抗震性能。鋼結構廠房屋架與鋼柱、屋面板與屋架連接牢固，節點處理合理，避免結構節點連接問題導致事故的發生。對柱體與墻體高寬比進行調控，應用最佳的減震方式，提升工業廠房抗震性能。

（4）荷載設計與鋼結構廠房工藝設計。工業廠房鋼結構設計過程中，做好荷載設計極其重要。強化荷載設計能為后續鋼結構設計提供有利條件，進而提升鋼結構設計的穩定性。工業廠房能為工業生產活動提供相應場所，確保生產活動有序進行。鋼結構廠房要和各個生產模塊有效協調，墻體厚度和高度要能適應工藝設計指標要求。在鋼結構布置形式中，可以采用平面桁架、網架、門式鋼架等形式，設計階段技術人員要按照廠房建設要求進行全面考慮，選擇最佳的鋼結構設計形式，在滿足經濟性的要求下，保障廠房整體性能。

（5）重視鋼結構計算。工業廠房鋼結構計算過程中，設計人員基本上都是采用結構設計軟件進行計算，計算結果能為設計活動提供相應參數。其對不同軟件計算情況進行對比，選取最佳截面，從而對工程成本進行有效控制。選取對應的荷載值時，要結合廠房建設地區自然條件進行分析，適度補充鋼結構荷載能力。在構件全面設計過程中，要認識到凈截面等結構參數對構件的影響。在節點設計過程中，要根據結構、環境等因素，選取合理的連接方式，這就要求設計人員對構件的連接位置進行合理的判斷。

5 結束語

總之，不斷發展的工藝時代，相應提升了建設水平。高水平的廠房一定程度推動了生產的穩定發展，相應也提升了人們的生活水平。近年來已經出現很多有關鋼結構設計的全新工藝，加之成功研究的新材料，相應增加了應用效率。同時結構本身表現出的絕對優勢，應用在設計廠房建筑匯總，表現出較強的靈活性，保證建設的順利實行。

參考文獻：

[1]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（16）：16～17.

[2]李永康，白薇.綠色工業建筑之鋼結構單層工業廠房結構設計探析[J].建筑結構，2016（S1）：567～570.

[3]陳家華.關于結構設計優化技術在廠房結構設計中的應用探析[J].價值工程，2014（17）：92～93.