鋼結構設計在工業廠房結構設計中的應用探討

閆 回

（陜西建工第十六建設有限公司，陜西 楊凌 712100）

1 工程概述

某工業廠房，總建筑面積為1.63 萬m2，長264m，寬62m，跨度比較大，廠房外圍為彩色涂層鋼板，上部結構85%為鋼結構，只有鋼架柱下肢柱為鋼筋混凝土雙肢柱?；A結構比較復雜，為天然基礎，酸洗配套設備最深處達到地下14m。基本風壓為0.30kN/㎡，地震加速度值為0.05g，抗震設防烈度為6°。

2 鋼結構工業廠房的特點

鋼結構工業廠房的主要原料為鋼材，具有很高的強度，和鋼筋混凝土工業廠房相比，具有更低的密度，并且自重比較輕。原材料便于運輸和安裝。鋼材的承載力比較高，可大幅度提升工業廠房的抗沖擊力和負荷，并具有良好的抗震性[1]。在施工中主要依靠構件的預制和裝配來完成，大大提升了施工效率，具有很高的工業化程度。此外，在鋼結構密封處理和焊接連接緊固上，也具有簡便、質量好的特性。鋼結構工業廠房除對防震有一定的要求之外，對保溫隔熱和防火也有很高的要求。鋼結構在150℃以下，仍然可以保持鋼材的穩定性，通過加設隔熱板、耐熱材料等，還有助于提升鋼結構的耐熱性能，進而保證工業廠房的安全性和穩定性。

3 鋼結構設計在工業廠房結構設計中的應用

3.1 抗震設計

抗震設計是鋼結構工業廠房結構設計的重中之重，在抗震設計時要全面提升鋼結構的抗震性能，促使鋼結構廠房具有較強的抗震性，特別是在地震對方區域，更高重視抗震設計，以提升工業廠房生產的安全性。在結構設計時，要確保每個鋼構件布置的均勻性、規則性、對稱性。并確保相連兩個鋼構件連接的合理性和緊固性，為避免節點發生破壞，影響鋼結構廠房的穩定性，在設計時要合理提升屋架和屋面板、屋架和柱子之間連接的可靠性，降低地震對鋼結構工業廠房造成的破壞。此外，還要加強柱和墻之間的拉結，并合理調整寬高比，加強減振方式的合理應用，全面提升大鋼結構工業廠房的抗震能力。

3.2 防火設計

當鋼結構所處環境的溫度超過100℃時，鋼材的抗壓強度會隨著的溫度的升高而逐漸降低，塑性則隨著溫度的升高不斷提升。一旦外界溫度超過250℃，則會對鋼材的性質造成嚴重影響，甚至引發藍脆現象，降低鋼結構工業廠房整體結構的穩定性，甚至會引發坍塌事故。因此，在設計過程中，必須注重防火設計，通過添加防火材料和降溫措施，來提升鋼結構耐熱性，進而保證鋼結構工業廠房的穩定性。

3.3 防腐設計

防腐設計也是鋼結構工業廠房設計的重點，鋼結構長時間暴漏在空氣中，會對空氣中的水分、氧氣、有機物等物質進行腐蝕，從而降低鋼結構原有的承載力和性能[2]。因此，在設計中要切實做好防腐設計，具體而言可以從以下幾個方面同時入手：

第一，提升設計人員防腐意識，促使他們在鋼結構工業廠房設計中能加強防腐設計。

第二，重視腐蝕現象，在設計前要到廠房現場進行調研，掌握周圍空氣中的腐蝕介質，根據調研結果，制定有針對性的防腐措施，進一步提升鋼結構廠房的抗腐蝕性。

第三，在鋼結構表層涂抹一層防銹漆作為保護層，隔絕空氣、氧氣、有機物和鋼構件，防銹漆要選擇具有良好疏水性、附著性等特點。以免空氣中的腐蝕介質和鋼材直接接觸，提升防腐性能。

3.4 鋼架系統和柱間支撐設計

3.4.1 鋼架斷面和連接設計

由于該鋼結構工業廠房在設計中，設有柱頂屋面檁條和天溝，可有效保證鋼架系統的穩定性，因此，在設計時需要重新安裝柱頂系桿。在主廠房屋面梁和柱子上選擇鋼接，但考慮到起重機的運行，需要適當增加上柱的高度。為保證上柱剛度和檢修走到的人孔，滿足肩梁和屋面梁的連接需求，在上柱以焊接的H 型鋼的方式作為實腹式柱。下柱則選擇鋼管混凝土格構式雙肢柱，并用軸壓進行控制，以便更好的禁住軸心受壓，降低操作難度。

在鋼架荷載計算時，要全面計算起重機荷載、屋面活荷載、地震荷載、風荷載等，為鋼架系統設計提供真實有效的數據支持。此外，在鋼架、墻梁、屋架、檁條等結構設計中，全面分析風吸力對構件內里的影響。就案例工程而言，永久荷載的分項系數可設定為1，屋面活荷載設定為0.3kN/m2，起重機荷載設定時要符合《建筑結構荷載規范》中的要求。

在上柱H 型鋼焊接時，選擇HA900X500X16X25 的H型鋼，為充分發揮腹板的作用，需要在人孔附件安裝加勁板，加勁板的寬度控制在250mm 以上，厚度要大于外伸自由長度人孔的1/15。

3.4.2 柱間支撐設計

在鋼結構廠房中，柱間支撐的作用主要體現在以下幾個方面：其一，是柱的側向支撐體系，對柱在平面外的計算長度有很大影響；其二，可確保鋼結構工業廠房骨架的縱向剛度和整體穩定性；其三，承受鋼結構廠房墻體傳輸來的溫度應力、風力等。對提升整個鋼結構工業廠房的穩定性、質量、安全性有重要意義[3]。因此，在柱間支撐設計時，根據鋼結構工業廠房的特點，分別建立體系，確保其能形成獨立空間穩定性結構。

4 結語

綜上所述，本文結合工程實例，探討了鋼結構設計在工業廠房結構設計中的應用，探討結果表明，廠房是工業生產和發展的基礎，對工業企業持續健康發展有重要意義。因此，設計中，既要確保鋼結構工業廠房的安全性和穩定性，又要嚴格遵循相應設計原則和規范，從根本上確保鋼結構工業廠房的質量。