分析大跨度鋼結構工業廠房結構穩定性設計

熊湖榮

四川中頤建筑設計院有限責任公司 四川成都 610084

目前，工業化程度日益加深，國家越來越注重工業生產環境，工業廠房建筑結構設計的重要性愈加凸顯。但在實際的工業廠房建筑結構設計中，仍存在很多問題，設計部門應予以重視，為工業生產的安全性提供保障。工業廠房中鋼結構的優勢顯而易見，比如，有著較好的受荷能力與抗震能力、施工所需周期較短，以及擁有較高的預制率，因此被廣泛應用于多個行業。對于大跨度鋼結構廠房的設計，應在前期設計環節建立健全設計理念，有效發揮鋼結構的優點。此外，在具體設計中，應嚴格遵守設計理念，并且有效融合優秀的設計經驗，特別要有效把控設計要點。

1 大跨度鋼結構工業廠房

近幾年，隨著我國經濟的發展，大跨度鋼結構工業廠房逐步出現在人們的視野中。鋼結構的廠房是在我國工業快速發展的衍生物。由于鋼結構建造的廠房可提升廠房本身的抗震能力及防噪聲的功能，可滿足當下人們對廠房的環保、隔熱及保暖等性能的要求，同時最重要的一點是施工工期較短，大幅滿足了工業企業的要求。鋼結構廠房往往有著較為廣闊的內部空間，因此柱網相對較大，一般處于6m-18m之間[1]。對于鋼結構廠房來講，以上這些都是其主要特點，在具體設計時，需要借助不同的方法進行全方位分析，以此在確保順利生產的同時，達到安全、穩定的要求。

隨著技術的不斷革新，目前在修建大跨度鋼結構工業廠房的過程中，其設計結構的選擇也趨于多元化發展。由于進行大跨度廠房修建過程中的復雜性及施工方法的多樣性，導致了在設計建筑方案的過程中需要結合具體的施工情況進行全面考慮。

2 大跨度鋼結構工業廠房結構設計存在問題

2.1 不注重整體布局

在工業廠房實際設計過程中，設計人員需要注重整體布局，全面考慮各項設計方案。鋼結構廠房是現代生產的重要場所，也是生產企業布局的關鍵，設計人員需要充分考慮廠房的實際要求和特點，如面積、氣候等，確保廠房和企業其他建筑的協調存在。但是，很多設計人員無法全面考慮工業廠房設計，導致工業廠房和其他建筑位置出現一定的矛盾，如工業廠房和居住區域距離比較近，廠房會產生很多噪聲、有害氣體，直接影響著周邊居民的身體健康和工作效率。

2.2 精確度不夠

在鋼結構設計中，荷載取值的準確性直接關系著鋼結構計算結果的準確性。但很多設計人員的工作態度不夠嚴謹，無法確保荷載取值的準確性，引發支撐物安裝位置不合理、墻體厚度不滿足要求等問題，很難確保鋼結構整體的穩定性。

2.3 結構不合理

在工業廠房設計中，設計人員不注重成本控制問題，直接影響企業的綜合效益。例如，鋼結構工業廠房設計缺乏一定的合理性，未按照設計要求安裝承重結構部位，極易造成資源浪費，會影響工業廠房的整體質量和安全性，嚴重的還需要拆除重建，增加返工次數及項目成本。

3 大跨度工業廠房鋼結構結構穩定性設計要點

3.1 注重抗震性能

對于鋼結構廠房而言，不管是單層的還是多層的，在實際的設計過程中都要把結構安全放在首位。在影響廠房安全的因素中，地震是最大的因素。如果發生地震，再加上廠房設計缺乏一定的科學性，那么廠房極容易被損壞；若情況嚴重，甚至會出現坍塌的現象。所以，在對結構進行設計時，需要格外重視抗震設計。特別是地震多發地區，在實際設計時，應積極參考優秀的設計案例，以此提升建筑的抗震能力[2]。

3.2 把握結構計算環節

在設計多層鋼結構廠房時，關于計算方法的選取應結合結構形式的差異，以及綜合考慮結構布置，由此獲取相應的計算參數。站在經濟與安全的角度來考慮，針對原始的荷載數據，需要保證數據的精準，從而確保設計成果。因此，在對結構進行正式的計算之前，應與客戶進行充分交流并達成共識，避免在設計理念方面存在分歧，致使在設計結果上出現爭議，應保證設計成果具有一定的質量。此外，在具體結構計算中，應積極使用較為先進的方法。若結構較為復雜，可借助多種計算軟件開展復核，這樣可保證設計結果更加真實、更加精準。

3.3 把控四性原則

對于廠房結構的設計人員來講，要始終遵循四性原則，而且要保持一定的平衡性與合理性。所謂四性原則，即經濟性與安全性原則，以及可靠性與實用性原則。在工業廠房設計方面，對于絕大多數企業來講，通常過于重視經濟效益，對廠房的安全與實用的重視程度不高。因此，對于設計人員而言，應有效把控設計環節，在滿足相關標準的基礎上，針對任何一個具體項目都應全面分析四性原則，尋找最佳的平衡點，以便各方都能接受[3]。

3.4 簡化技術處理

在對結構進行設計時，對于設計人員來講，應充分把控建筑材料的選擇，同時明確結構體系，這樣才能盡可能確保廠房的可靠性，以便充分發揮廠房設計使用功能。基于設計成果，應積極發揮鋼結構的優點；在建筑材料使用方面，應確保用量的合理與科學。通過全方位分析，不但能確保鋼結構擁有支撐作用，而且能發揮維持作用。基于此，設計人員應對有關內容進行充分分析和選擇，如廠房使用功能及設計參數等。此外，設計人員應充分了解相關的理論知識，針對廠房設計方案進行全方位的選擇，以保證施工順利進行。

3.5 合理把關橫向及縱向設計

在正式對廠房結構進行設計前，應做好縱向及橫向的分析。對于廠房橫向結構的設計，應注重分析廠房使用功能，保證廠房能滿足企業生產需求，以及符合企業生產變化；對于廠房縱向結構的設計，應綜合考慮廠房的穩定與安全，有效掌握設計中的關鍵環節。另一方面，對于廠房構建及節點的設計，應考慮廠房的抗震能力，滿足有關的構造要求，甚至考慮施工因素。基于構件的制作方式（制作方式主要分為兩種，一種是工廠制作，另一種是現場制作）來選取相應的設計方法，通過這種方式，不但能發揮廠房節點設計性能，而且能發揮廠房構件性能。

3.6 有效設置變形縫

對于鋼結構建筑的變形縫設置限值而言，要求并不是很高，而且對混凝土結構的要求較為寬松。但在具體設計時，對于變形縫的設置，相關人員應高度重視，避免因設置得不合理而出現質量問題。一般而言，工業廠房有著較大的規模，若變形縫施工不夠規范，或者設置不夠合理，很大程度上會直接影響建筑的使用環境，包括外部使用環境及內部使用環境，如變形問題和濕度問題。如果情況較為嚴重，會直接損壞生產設備，或者導致工廠不能正常運轉。所以，在具體設計時，應全面、合理地分析變形縫的設置，在保證廠房質量的同時，確保廠房使用更加安全[4]。

4 工業廠房鋼結構設計實例分析

某家紡公司鋼結構生產車間，其屬于單層門式鋼架結構，建筑總高度7m，凈高度6m，建筑總面積1116m2，跨柱20m，柱距6m，屋面形式是雙向坡屋面，建筑設計基本風壓為0.3kN/m2，基本雪壓為0.35kN/m2，地面粗糙度類別為B類，基礎形式為獨立基礎，鋼架采用Q345鋼。在廠房實際使用時使用功能沒有發生變更，未出現火災、使用荷載過大、結構大修等問題。

在鋼結構生產車間實際設計中，設計人員需要深入分析建筑設計的相關規定，并考慮各項影響因素，根據建筑設計要求進行設計優化，設計出多元化的結構方案。設計人員以及委托企業進行共同探討，然后選取最為合適的廠房建筑結構方案。在這個過程中需要考慮廠房的功能性和經濟效益。除此之外，在結構設計過程中，還要利用現代化的計算軟件，保證廠房建筑結構設計的準確性，從細節上控制廠房建筑結構設計的合理性[5]。

5 結語

綜上所述，在現代化社會的發展中，很多工業企業建設規模在不斷擴大，并對工業設施提出了更加嚴格的要求，修建的工業廠房空間越來越大，工業廠房鋼結構穩定性設計也越來越引起重視。在對鋼結構進行設計時，應在前期設計環節建立健全設計理念，充分發揮鋼結構的優點，特別要有效把控設計要點，提升鋼結構穩定性。