浅析钢结构厂房设计

关键词：钢结构 厂房设计 设计要点 

　　随着我国经济的发展，科技的迅速提高，建筑业有了极大的改进，厂房设计也逐步从落后的混凝土结构中走了出来，钢结构厂房相对于传统厂房结构形式具有明显的优越性，于是得到了广泛的运用。因此，对于钢结构厂房的设计自然至关重要。我们因给予高度的重视。鉴于此，本文对钢结构厂房设计做详尽的论述。 

　　一 我国钢结构厂房设计存在的不足 

　　我们在对厂房进行设计时，要对钢结构的具体分布位置详细规划，以满足实际使用需要。但由于受传统设计思想的束缚，目前，我国在钢结构厂房设计中还存在着诸多不足。 

　　1 整体布局 

　　从大范围的角度看，钢结构厂房是企业生产区域的一个模块，厂房的布局应与企业所在区域的整体布局相协调。而许多企业在设计钢结构厂房时，未能从大局上把握设计思路，例如厂房占地位置划分不合理，造成企业生产区域的面积未能充分利用。 

　　2 内部结构 

　　与传统的厂房相比，钢结构厂房内部添加了钢支撑装置，且内部结构承受的荷载大小也随之上升，对厂房自身的受重情况合理规划是设计的重点和难点。厂房内部结构设计不足表现为： 钢支架分布不合理，墙体高度、厚度、宽度指标不足等。 

　　3 成本造价 

　　工业建筑设计必须充分考虑成本造价高低、多少，这是决定企业收益大小的关键。工业厂房设计方案基本上决定了后期施工的成本投资，成本控制失效是厂房设计常见的弊病。例如钢结构工业厂房在空间结构设计上不科学，厂房使用性能不达标引起返工返修次数增加等。 

　　二 钢结构厂房设计的前期准备 

　　一般情况下，钢结构工业厂房设计的前期准备需注意结构判断、结构选型、结构布置等几个重点内容。 

　　1 结构判断 

　　并不是所有的工业厂房都适合钢结构形式，若设计师盲目地采用钢结构，会给建筑造成潜在的安全隐患。在设计准备阶段，需根据企业提供的资料信息综合判断，进一步分析所要设计的厂房是否适合采用钢结构。 

　　2 结构评估 

　　结构评估是通过建立力学模型来分析构件截面的具体参数。钢结构厂房的结构预估是对梁柱支撑的断面参数进行设定，然后再确定钢梁是否选择槽钢、轧制、焊接 H 型钢截面。 

　　3 结构分析 

　　上述准备工作结束后，设计人员则可分析厂房的钢结构是否符合施工要求。工业厂房钢结构分析是很重要的流程，在分析阶段可以对重要的参数再次核对，分析工程周期、总剪力、结构变形、安全隐患等。 

　　三 钢结构厂房设计的要点 

　　1钢结构厂房设计采用的结构体系 

　　钢结构厂房因为工艺布置的要求，一般都需要大空间，结构通常采用框架结构，在层数较多、工艺条件许可的情况下也可以采用框剪结构。结构布置的原则是：尽量使柱网对称均匀布置，使房屋的刚度中心与质量中心相近，以减小房屋的空间扭转作用，结构体系要求简捷、规则、传力明确。避免出现应力集中和变形突变的凹角和收缩，以及竖向变化过多的外挑和内收，力求沿竖向的刚度不突变或少突变。 

　　2 钢结构厂房设计的选址 

　　厂房设计选址很关键，因尽量避免地震区，地震区房屋的伸缩缝是合一的，当房屋较长时，宜采取下列一些构造措施和施工措施以少设伸缩缝及防震缝；施工中，每隔 40m 设置一道 800mm 一个 1400mm 宽的后浇带，后浇带的位置设在结构受力影响最小的区段；在温度影响较大的顶层、底层、山墙和内纵墙端开间的墙体等部位，适当提高配筋率；加厚屋面隔热保温层或设置架空层形成通风屋面。 

　　3 钢结构厂房的的防火设计 

　　钢结构工业厂房防火能力很差，当钢材受热在100℃以上时，随着温度的升高，钢材的抗拉强度降低，塑性增大；温度在 250℃左右时，钢材抗拉强度略有提高，而塑性却降低，出现蓝脆现象；当温度超过250℃时钢材出现徐变现象；当温度达 500℃时，钢材强度降至很低，以致钢结构塌落。因此，钢结构必须做隔热及防火设计。 

　　（1）正确定义建筑物生产的火灾危险性类别，合理确定建筑的耐火等级依据《建筑设计防火规范》，对厂房生产火灾危险性分为甲、乙、丙、丁、戊五类，如果确定工程为二级耐火等级，就应该严格按照二级耐火等级加涂防火涂料进行防护，使钢构件达到二级防火等级的耐火极限要求。 

　　（2）设计时要选用恰当的钢结构防火保护方法对钢结构采取有效的保护，就是将钢结构的耐火极限提高到规范规定的值，防止钢构件遇火发生变形塌落。目前，保护钢结构厂房最常用的方法是在其表面涂覆钢结构防火涂料，发生火灾时它作为耐火隔热保护层，有效地提高钢构件的耐火极限，满足现行国家规范的要求。 

　　（3）钢结构建筑设计时要合理划分建筑物的防火分区，对每个防火分区的面积进行严格的控制。由于钢结构建筑自身存在的弱点，我们在设计时要充分考虑人员疏散的因素，将人员密度指标和钢结构建筑的特点综合起来考虑，加强对安全疏散路线、疏散距离、疏散宽度的设计要求，科学设置疏散指示标志，使人员能快速疏散到安全地带，从而大大减少人员伤亡和人民财产损失。 

　　1钢结构厂房图纸设计的重要性 

　　无论在什么样的工程中，图纸是工程施工的依据。在钢结构厂房的设计期间，要组织施工单位专业技术人员对图纸进行会审，检查施工图纸中的“错、漏、碰、缺”，力争把问题解决在施工之前，减少因图纸问题对工程质量、进度的影响。 

　　2钢结构厂房支撑系统的重要性 

　　为了保证钢结构厂房的空间工作，提高其整体刚度，承受和传递纵向水平力，防止杆件产生过大的变形，避免压杆失稳，以及保证结构的整体稳定性，应根据厂房结构的形式，车间吊车的设置，振动设备以及厂房的跨度、高度，温度区段的长度等情况布置可靠的支撑系统。 

　　3 钢结构厂房耐热能力设计的重要性 

　　钢结构工业厂房防火能力很差，当钢材受热在100℃以上时，随着温度的升高，钢材的抗拉强度降低，塑性增大；温度在 250℃左右时，钢材抗拉强度略有提高，而塑性却降低，出现蓝脆现象；当温度超过250℃时钢材出现徐变现象；当温度达 500℃时，钢材强度降至很低，以致钢结构塌落。 

　　4 钢结构厂房抗震性设计的重要性 

　　在对钢结构厂房做抗震设计时应注意：首先，在厂房建设前要充分考虑加强其结构的抗震性，以应对复杂多变的地质变化，虽然钢材在重力刚性等条件上有抗震的优势，但是在总体布置方面也要力求安全最大化，要求厂房结构的质量和刚度均匀分布，使厂房受力均匀，使其受到外力作用时，可以将作用力均匀抵消，这样就不会加剧作用里在刚性弱的地方聚积。其次，在建设过程中要充分考虑杠杆失稳的问题，钢结构在强度上可以充分满足建设需要，所以要在支撑系统上多做文章，提高厂房结构整体稳定性，对钢结构厂房尤为重要。 

　　结语： 

　　总而言之，钢结构厂房设计是厂房设计的重要组成部分，在对其进行设计时，应注意设计前期的准备工作，把握厂房的整体结构体系、明确厂房设计的要点，注意钢结构厂房自身的特点，把握好设计中应该注意的事项，这样就会减少施工的困难，以达到最佳效果，充分发挥钢结构厂房的优势。 

　　参考文献： 

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　　[3]范立础. 桥梁工程（ 上册） [M]. 北京： 人民交通出版社，2003. 

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