钢结构厂房设计技术探讨

摘要：随着国民经济的不断发展，机械 、钢铁、铸造、石油化工等厂房设计逐渐向大跨度、大吨位方向发展，钢结构在厂房设计过程中发挥着不可替代的作用。在今后的工业厂房设计过程中，应充分发挥钢结构厂房的重要作用，提升工业厂房的结构合理性、实用性以及技术经济合理性等综合性能。

关键词：钢结构厂房；设计技术；合理性；

中图分类号：TU391 文献标识码： A

钢结构已经成为现阶段工业厂房设计中主要采用的结构形式，与传统的厂房结构设计相比，它具有跨度大、重量轻、质量高、施工周期短、柱网布置灵活以及工艺便于衔接等优点，但同时钢结构厂房也在抗震性、耐热性、稳定性以及耐腐蚀性等方面存在着一定的缺陷，所以在对其进行设计的过程要采取科学有效的措施，避免钢结构自身的缺陷给厂房可能造成的隐患，促进钢结构作用的更好的发挥，提高钢结构厂房的使用效果。

1．钢结构厂房的优势

应用钢结构建设厂房具有以下几个方面的特点：①在实际施工过程中具有较快的安装速度，而钢结构的组成零件可以进行大批量工业化生产，应用设备实施给料、焊接和开孔等作业，并及时处理好表面结构，有利于实际建设中的拼装施工，在一定程度上可以减少施 工周期。②钢结构与混凝土结构相比较，混凝土结构具有较为复杂的建筑工艺，且不具备较强的防震能力，而钢结构因自重轻，不但能够弥补这些缺陷，还可以有效降低了地基承载力。③钢结构系统通常会应用具有较高强度的材料，而钢结构厂房因投资成本不高，且拆迁便利，所以可以反复回收利用，避免了材料的浪费，对环境起到很好的保护作

用【1】。

2．钢结构厂房设计的主要内容

由于工艺布置的需要，多层厂房通常都会使用到较大的空间，结构一般会选择框架结构，在工艺条件允许且层数较多的状况下也可选择框剪结构。钢结构厂房设计对其结构布置 的要求是要对称均匀地布置柱网，并使厂房的质量中心与刚度中心接近，达到降低厂房空间的扭转作用的目的。钢结构厂房的结构体 系需要具备规则、简捷以及传力明确的特点，防止凹角、收缩以及现应力集中或者由于竖向过多而导致的内收或外挑等现象的出现， 提高竖向刚度的稳定性。而在多层厂房中，由于其柱距方向尺寸小，柱子多、跨度方向尺寸大，柱子少的特点，所以一般对其采用横向控制的方式，实现纵横向的抗震能力的一致，提高钢结构厂房的抗震性能，促进钢结构厂房设计的经济性和合理性。在布置结构过程中应满足以下两个方面的要求：①布置柱网时尽可能呈对称均匀状，让建筑物的刚度和质量相吻合，有利于建筑物空间扭转作用的降低，建筑结构系统要传力明确，满足简捷规律的结构原则，②防止发生应力集中、竖向外挑或内收、变形四角以及突变收缩等情况，尽力减少刚度突变现象。

3.钢结构厂房的节点设计

钢结构厂房的节点设计对整个设计具有重要的影响和作用，钢结构设计就是由杆件设计和节点设计组成的，在对钢结构厂房的节点进行设计的过程中要坚持安全和经济的原则，使其符合施工安装水平的要求，为了增强其结构的抗震性能，要弱化构件的设计而强化节点的设计，所以钢结构的节点设计在一定程度上决定了其安全性，钢结构厂房的节点设计要使其达到传力可靠、受力明确、结构简单的目标和特点，在对其进行具体设计的过程中，要把杆件内力增加10％，而对于内力较小的杆件，要求其连接焊缝的长度要大于 120m，在施工时不能任意增加杆件的截面，以实现节点构造的安全，在对钢结构的节点进行设计时，要科学合理的布置焊缝，使其与杆件的形心相对称，减少焊接应力和焊接变形，实现其受力的合理性。在构件安装中采用现场焊缝的布置，提高焊缝施焊的效率和质量，不仅为后期的质量检查提供了便利，还能减少焊缝在立体交叉处的过度集中。

4.钢结构厂房设计支撑体系的重点

在设计钢结构厂房过程中，要充分考虑到空间工作、整体刚度、承载力以及传递纵向水平力等多方面因素，以避免杆件发生较大情况的变形，防止压杆失去固有的稳定性，实现整体结构的安全性、可靠性和稳定性。在设计安全的支撑体系时，可按照厂房结构的具体形式、车间吊车的建立厂房实际高度跨度、温度区域长度以及振动设备等内容来布置，注意要和建筑物的水平支撑点相吻合【2】。

5.钢结构厂房的防火设计

钢结构厂房的防火性能一般都比较差，所以要对其做好防火隔热的设计，明确建筑生产火灾的危险性分类，并确定合理的厂房耐火等级。厂房生产的火灾危险性可以根据 《建筑设计防火规范》分为甲、乙、丙、丁、戊五种类型级别，比如，如果明确某项厂房工程的耐火等级为二级，那么就应该根据二级耐火的要求对厂房进行防火涂料的涂刷。在具体的设计过程中，为了实现安全经济的目的，要在考虑钢结构厂房构件的耐火极限的前提下，经过科学地比对选 择出最合理的防火保护方法。另一方面，钢结构厂房设计对厂房的防火分区要进行合理的划分，严格控制住每一个防火分区的面积以及疏散人口数量与疏散距离。钢结构厂房的设计要提高对疏散人员因素的重视，综合考虑钢结构厂房的特点与内部人员的密度，着重设计疏散宽度、疏散距离以及安全疏散路线，为了在火灾发生时，厂房内部的人员能够迅速疏散到安全区域，要在钢机构厂房设计中设置一些疏散指示标志，保证人们的生命财产安全 。

6．防锈处理

对于钢结构而言，直接暴露在空气中会发生锈蚀现象。而当空气中存在侵蚀性介质或处于潮湿环境时，锈蚀现象会更加严重。当钢结构发生锈蚀现象时不仅会降低构件有效截面积，还会使钢结构产生锈坑。当结构产生应力集中现象时，会发生结构过早破坏现象。为此，应对钢结构防锈蚀问题予以足够重视，并根据厂房内侵蚀介质情况从总图布置、工艺布置以及材料选择等方面选择相对应的措施，确保钢结构厂房的结构安全 。对于一般的钢结构厂房而言，多使用防锈底漆与面漆来进行防蚀，并根据外部环境与涂层性质来决定涂装层数与厚度。对于普通的室内钢结构而言，在大自然介质作用下，应将涂层厚度控制在100um。对于露天的钢结构而言，应将漆膜厚度控制在150u m～200 um之间【3】。在酸性环境中，应使用氯磺化防酸漆。对于钢柱柱脚的地面以下部分而言，应使用强度在C20以上的混凝土包裹，确保其保护层厚度大于50mm，包裹范围应高出地面150mm以上。

综上所述，在设计钢结构厂房时，应选择与之相关的主要设计标准，真正实现厂房结构的合理化，并实行精确的计算，保证各项资料的准确性，最后将钢结构厂房的设计和实际施工相结合，在不同程度上均可以有效降低施工的难度，以达到最佳的建筑效果。

参考文献：

【1】李志勇，戴建琪．探讨在厂房中门式刚架轻型钢结构的设计思路【J】．四川建材，2009，(O6)：54-56．

【2】赵永江．轻型门式钢架厂房结构设计要点探讨【J】．中国城市经济，2011，(O9)：167-168．

【3】高喜艳．对钢结构厂房设计要点的分析【J】．中国科技博览，2012，(34)：545．