浅谈钢结构厂房设计要点

摘要：随着工业现代化的不断发展，工业生产对厂房的功能和性能都提出了更高的要求，为了满足现代工业的厂房建设需要，我们必须要不断的改进设计理念，优化厂房结构的设计方案。本文主要对钢结构厂房设计要点进行了分析研究。

关键词：工业厂房；钢结构；设计要点

中图分类号：TU391 文献标识码： A

引言

工业是我国国民经济支柱产业。保证工业安全生产，提高工业基础设施建设水平是工业发展的必要条件，为此人们对工业厂房建筑的建设逐渐给予了更多的关注。在厂房建设过程中，结构设计是第一步关键工作环节，其决定了厂房建设的施工质量和投资效益。为此，我们需要在现有的厂房建筑结构设计理念基础上，不断改进创新，优化结构设计方案，使厂房建筑更符合工业生产需要。

一、钢结构工业厂房的主要优点分析

与传统厂房的对比，钢结构工业厂房具有如下几个方面的优点：首先，在厂房的建设时间方面，传统建筑材料的厂房可能需要一年左右，而采用钢结构材料，就可以大大缩短厂房的建设时间。其主要部件都是在铸造车间完成的，在厂房建设时，把钢结构部件按照设计好的模型组装好就行了。其次，钢结构工业厂房在自身重量方面较轻，一般情况下只是传统建筑物厂房质量的 70%。较轻的自身重量，减轻了对地基的压力，基于这一优势，在地质结构不稳定或容易发生地质灾害的地方，使用这种结构的厂房具有很好的经济效益，其综合经济优于钢筋混凝土结构体系；第三，这种厂房对环境资源造成的压力较小，在钢结构的生产、制造过程中，产生的污染物较少，而在厂房的组装环节，基本上属于绿色安装，对环境产生的危害微乎其微。从这一点上来说，达到了绿色建筑的相关要求，这些钢结构材料，在其使用寿命期限内，可以循环使用，节约资源，降低整体施工成本。

二、钢结构厂房设计的要点

1、做好基础形式的选择

在众多建筑工程以及企业厂房中，由于建筑物的规模、用途各有不同，结构所承受的载荷大小和性质也有一定的差异，而且建筑所处地理位置的地质结构特征使得建筑物对不均匀沉降有一定的敏感性，因此为达到不同条件下厂房结构的稳定，选择的结构基础形式并不相同。在进行钢结构厂房的基础形式选择时，要充分考虑这些因素的影响，对地质条件、土层性质和分布以及地下水情况进行系统地分析，充分结合该地区的具体情况来开展工作。

一般来说，钢结构厂房的柱距和跨度都比较大，因此在地质条件比较好时，可以采用柱下独立基础；在地质条件不太乐观或者建筑要求较高时，常采用桩基础。桩基础是我国发展较早、较成熟的一种基础形式，因其具有承载能力高、沉降量小且沉降均匀等优点，可以适用于任意工程地质条件，尤其是在软弱地基上的建筑结构中具有非常广泛的应用。

例如，由于地理条件及气候差异导致我国南北方土层具有不同的性质，通常选用不同的基础形式。在我国北方地区，地层土多为粘性土，因此通常采用独立基础，而南方及沿海地区多为沙土或杂填土，而且地下水位较高，因此多采用桩基础。当然，对于北方地质条件较差的一些地区也通常采用桩基础的形式，具体的选择方法要结合钢结构厂房所建的实际条件进行系统的分析，不能一概而论。此外，在偏心距较小的情况下，为满足基础设计的要求，有时会采用偏心基础。偏心基础形式可以减小基础尺寸，该基础形式在工程设计中较少采用，通常当吊车吨位不太大时考虑采用柱下偏心基础形式。

2、做好基础的受力分析

钢结构厂房基础具有顶面承受较小的竖向力和相对较大的水平力和弯矩的受力特点，在基础设计时必须根据这些特点着重对竖向及水平的受力和弯矩情况进行具体的分析，根据结构特征确定载荷分布进而对基础部分的承受能力和稳定性进行一定的校核。根据基础的受力分析，可以指导厂房结构的建设、钢材的选择以及厂房基础形式的确定。在对钢结构厂房进行结构基础受力分析时，不能定性地确定某一方向的承受力，必须根据初步选择的基础形式和地质条件进行严格的实验、分析以及数据计算，给出地基所能承受的具体各个方向受力大小的范围，对所设计的结构进行分析和验证，确保实际建筑的厂房结构所产生的载荷作用在基础能够承受的稳定范围之内。例如，对于有吊车的钢结构厂房，由于在工程设计中通常采用刚性柱脚，那么在进行基础设计时，就要充分考虑刚性柱脚的受力特征，并对其受力情况进行严密的分析，按设计的结构校核是否能满足整体刚度的要求，除受力之外，还要计算其所承受弯矩的大小，确定侧移。

基础的受力分析是进行整个钢结构厂房结构稳定性、安全性的保障，只有对基础的受力进行清晰的认识，才能保证基础形式以及整个厂房结构设计的正确选择。

3、厂房基础严格按照设计步骤进行设计

钢结构厂房基础的设计包含受力、结构、形式以及与地面结构的配伍性等多方面的内容，影响因素较多，因此在进行设计时，必须按照一定的顺序、独立的设计步骤循序渐进，不能为了减少分析量和计算量随意减少某些特定的步骤，这对设计的完整性以及基础的稳定性都是至关重要的。

严格按照厂房基础设计步骤进行设计，首先要确定柱底的位置及桩柱的安排布局等，并结合基础的埋置深度初步计算出基础的高度。然后根据地基的承载力特征值确定基底面积，使面积满足相关的设计要求，当基础为偏心受压基础时，应注意基底的最大应力不能超过地基承载能力的的 1. 2 倍；当钢结构厂房有一定吨位的吊车时，最小应力应大于零。再次，根据设计的基础结构确定基础的冲切强度并对其高度进行验证，应该满足基础的冲切面上由于土反力而产生的局部载荷的设计值，满足其小于基础破坏斜截面的抗剪强度。完成上一步骤后，就可以根据基础的抗弯强度来计算基础底板内的受力钢筋了。最后，根据上述步骤中涉及的计算结果以及地区的构造要求绘制施工图。整个过程是一个相互衔接不断完善的过程，在后期是分析校核中若发现不满足强度、稳定性等要求，则按照此步骤再进行进一步的完善。

4、加强钢结构厂房防火设计及保温隔热设计

防火设计是保证厂房正常运行的重要因素，对于钢结构厂房设计，应当注重渗透防火设计理念，对于可能发生火灾的类别要进行详细定位，严格按照厂房建设标准进行防火设计，保证钢材满足防火要求。另外，对于容易发生火灾的部位，结构表面涂上一层防火涂料，来提升钢材防火性能，对于人员较多，容易发生火灾的厂房强化疏散通道设计。钢材在温度上的敏感度异常强烈，温度的变化直接关系着钢材性能的发挥。钢材导热性能良好，在进行钢结构厂房设计时，要进行保温与隔热处理，降低能源的消耗，不断满足工艺需求。现阶段，当钢结构厂房的表面温度超过150℃时，则有两种隔热与防火优化方案：（1）利用厚涂型的防火涂料，完善防火设计；（2）利用钢构件外包耐火砖或者混凝土以及硬质防火板材，提高厂房隔热性能。

5、重视钢结构厂房防腐设计

有效的防腐设计对于提升厂房钢结构受力性能，延长厂房使用寿命具有重要意义，因此，在钢结构设计中，应该采取科学的防腐措施，以强化防腐效果，对于暴露在空气中的钢材料，可以涂上一层防腐防锈的涂料，加以保护，对于涂料的选择应当保证电阻大、附着性强、疏水性强的特点，有效屏蔽腐蚀性离子的侵蚀，从而达到防腐目的。针对不同的厂房环境，也应当采用不同的涂料进行防腐处理，以达到理想的防腐效果。

6、强化抗震设计

汶川、玉树地震给我国经济及社会稳定造成巨大危害，这与建筑抗震设计不到位有巨大的关系，因此，强化抗震设计是钢结构厂房结构设计的重点之所在。首先要有优质的钢材做保证，从而为施工质量的提升奠定必要的基础。其次钢结构的设计应当保证均匀性和正规性，各接口要选择适合的连接方式，重点加强节点控制。合理调整柱与墙之间的距离，强化钢结构支撑布置的合理性，从而达到理想的抗震减震效果。

结束语

建筑事业中，一座厂房的优劣取决于其设计的好坏，与其工艺水平、项目管理也有很大的关系。随着我国现代工业的发展，钢结构厂房的应用已经越来越多，但不能忽视其有缺陷的地方，要从全方位考虑问题，才能满足工业的要求。

参考文献

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