钢结构在工业厂房中的设计与应用

摘要：在现代的社会，钢结构已经是主要的建筑材料之一，在各个领域都有很大的作用，钢结构技术与其他建筑材料相比是有着很多优点。本文就主要对钢结构在工业厂房中的设计与应用进行了简要分析。

关键词：钢结构；工业厂房；设计

中图分类号：TU391文献标识码： A

引言

无论是中国古代,还是现代工业厂房设计,都需要强调安全,有些建筑只注重难度和高度,甚至有些工业厂房为了节省材料,导致现代建筑工程的安全问题和渗漏甚多,这是建筑质量所不能够允许的,我们只有重视钢结构在工业厂房设计施工工艺,才能保证满足厂房的施工安全。

一、钢结构在工业设计中的重要性

我们知道农业是我国国民经济的基础，因为它提供人民的基本生存保障。但在整个国民经济中光靠农业是远远不够的，其它产业部门，如工业、交通、商业等都必须大力发展，尤其是工业，它是国民经济的主导产业。一个国家工业发展水平就代表了其经济发展水平，世界上的发达国家都是工业化国家。作为发展中国家，与发达国家相比，我国的工业还存在许多问题。比如总体水平低，现代化程度差，科学技术上明显滞后，工业生产效率也较低。因此，工业经济的转型势在必行。

配合着工业方面的转型，钢结构在工业领域的应用也将进入到一个新的阶段。在这个阶段中面临着一定的考验，但更多的是机遇。对于工业来讲，钢结构的应用范围相当广泛，历史也相当悠久，其体系也较为成熟和固定。工业中体量大小差异很大的建、构筑物很多，需要满足的功能要求也多种多样，各方面的限制因素等都导致结构样式要比较灵活，因此钢结构的应用必将占据很大的部分。辅助材料的性能发展，如防火材料、防腐蚀材料及保温材料等，也使钢结构能满足越来越高的使用上的要求。随着时间的不断推移，工业与钢结构之间形成了一种相互促进、互利互惠的关系。这种关系也决定了两者紧密的联系。

二、钢结构工业厂房设计

1、钢结构工业厂房常用结构体系分析

在钢结构工业厂房结构体系上，主要有3种常用的结构：

（1）纯框架体系

具体而言，综合考虑厂房的纵向与横向这两个方向，将其设计为刚接框架，禁止设置柱间支撑。这种结构体系的使用空间基本上不受其影响，但是其柱不能运用工字型柱，必须要设置成截面形式，例如箱形柱。一般而言，截面形式的两个方向在惯性矩差别上基本上没有变化，因而在一定程度上增加了钢材的使用量。

（2）框架-支撑体系

这种结构体系主要是将结构的横向设计为刚接框架，而结构的纵向通常设计为柱-支撑体系，基于积极发挥柱间支撑作用的同时，提高水平荷载的抵抗力。从本质上来讲，这种结构体系相对经济环保，但柱间的支撑在一定情况下将会对整体的使用性能造成影响。由此可以看出，框架-支撑体系对于纵向深度较广、横向深度较广的钢结构工业厂房。

（3）钢架联合支撑的混合结构体系

这种形式主要是把结构的纵向设计为钢架与支撑相结合的形式，依靠这两者的相互作用来实现抵抗水平压力的目的。立足于钢架联合支撑的混合结构体系的特点，有助于促进柱纵向弯矩的减少，但在一定状况下增大了楼面的刚度，导致柱子间的变形出现不协调的状况，因而柱间的支撑作用没有得到有效发挥。

2、钢结构工业厂房楼盖布置思路分析

一般来讲，钢结构工业厂房的楼盖主要存在4种形式：压型钢板现浇组合楼板、装配整体式预制楼板、装配式预制楼板和普通现浇混凝土楼板。综合考虑这4类楼板各自的优缺点，对于压型钢板现浇组合楼板来讲，与普通现浇混凝土楼板均存在平面整体刚度相对较好的优点，同时在施工速度上，压型钢板现浇楼板与装配整体式预制楼板以及装配式预制楼板相比显著提高，但其造价较高。由此可知，要想提高钢结构工业厂房的使用性能，必须要积极运用压型钢板现浇钢筋混凝土组合楼板。

3、钢结构工业厂房柱网布置分析

在钢结构工业厂房柱网的布置过程中，要遵循其相关的原则。换言之，主要体现在5个方面上：要满足厂房的生产工艺以及使用需求；要遵循建筑结构经济性以及合理性原则；体现施工方法的先进性；与钢结构工业厂房建筑的统一化原则相匹配；最大限度地体现生产的发展要求以及技术变革的要求。通常状况下，当钢结构工业厂房的跨度处在18m以下的情形中，要运用3m倍数原则。反之，如果跨度在18m以上时，要遵循6m倍数设计原则。而厂房的柱距要尽可能地执行6m以及6m倍数原则。

4、钢结构工业厂房变形缝设置分析

在设置钢结构工业厂房的变形缝时，首先要明确变形缝的种类，主要包括3种，即为伸缩缝、防震缝以及沉降缝。当钢结构工业厂房的宽度与长度超过实际需求的范围时，此时气温发生明显的变化，于钢结构内部出现一定的温度应力，导致墙面以及屋面产生拉裂现象，不利于厂房的正常使用。在这种情形下，为了最大限度地降低工业厂房结构的温度应力，必须要进行伸缩缝的设计。通常状况下，要对厂房进行分区处理，进而分成诸多个温度区段。需要强调的是，在设置伸缩缝的过程中，最先开始的位置是基础顶面，将温度区段上部结构区分开来，预留适当宽度的缝隙，致使上部的结构在气温发生变化的过程中能够顺着水平方向实现变形。

在钢结构工业厂房中，通常状况下不进行沉降缝处理，但是当工业厂房相邻的两部分在高差上存在很大差异时可设置沉降缝，同时当两跨间吊车在起重量上产生巨大悬殊下，且地基承载力也发生巨大落差，必须要进行沉降缝设置。为了尽可能地减轻震害，必须要设置防震缝。当工业厂房在平面以及立面上相对复杂时，同时结构的高度以及刚度存在较大的差异，必须要设置防震缝。此外，如果要在厂房的侧边进行附房的布置，需要注意的是要将相邻的部分区别设计，设置伸缩缝与沉降缝时，要与防震缝设计要求相一致。

三、钢结构在施工过程中存在质量控制的要点

1、钢结构厂房基础工程质量控制的重要措施

钢结构厂房最基础的工程就是采用混凝土作为一些独立的基础，基础工程混凝土和钢筋模式的施工施工工艺完全相同，因此钢结构厂房中我们需要注意锚栓会出现不垂直的现象；基础施工后的锚栓预埋水平会出现很多误差，钢柱在安装过程中，柱脚底部会有很多扩张的技术。国际先进的施工采用的是信息化技术的引进。以先进的技术和机器设备代替复杂的施工要求，是减少事故的有效方式。

首先，施工过程遇到困难要及时地修复。对于建筑材料薄弱部位进行优化处理。其次，确定中后期建筑安全的维护。相关技术人员要进行严谨的检测。对于已发生的事故要有“科学保护处理方案”，将损失减少到最少。最后，如果降低安全事故的发生率，最重要的还是要宣传安全文化，所以，定期对施工人员以及相关的人员进行安全知识的培训，提高施工人员的知识。

2、钢结构厂房主体工程质量控制的相关要点

根据设计图纸及设计对基础的要求为依据，地脚螺栓的埋设误差，对每一柱脚，锚栓之间允许误差不得＞2mm，其它误差不得＞4mm的要求对基础进行复查，其验收内容主要包括：基础的中心位移偏差，基础标高偏差，预埋螺栓位置偏差，间距、跨距复查和沉降观察点、控制点、基础技术资料的交接及基础外观等其它质量指标的检查认定。进行复验交接时必须有甲方、基础施工方和钢构安装方的现场负责人共同组织参与。对不符合设计及有关规范要求的必须及时提出处理意见并经甲方和监理检查认定后方可进入下步工序施工。技术资料的交接必须清楚明了，无遗漏、缺项，保证真实性和实物分类的统一性。

结束语

综上所述，在钢结构工业厂房设计过程中，诸多业主与设计单位在钢结构建筑的认识上存在诸多问题，钢结构体系方案设计不合理，因此相关的结构设计人员要充分发挥钢结构设计思维，掌握新形势的发展要求，优化钢结构体系设计，综合各种影响因素，优化厂房整体的设计思路，从而提高钢结构工业厂房设计质量。

参考文献

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