朱焱

摘 要：工业厂房是所有工业企业生产各种材料、加工各种产品的建筑。工业厂房的结构设计和材料选择，对它的功能来说都是非常重要的。同时，结构的稳定性和能否进行相对应的管理也同样重要。本文就工业厂房设计过程中采用钢结构设计的优势进行分析和阐述，提出关键点。

摘 要：钢结构;工业厂房;结构设计;应用

1 工业厂房建筑结构设计优化原则分析

在现阶段，我国所进行的很多工业生产是紧紧围绕厂房开展的，在结构设计上能够为工作生产提供参考。厂房建筑设计和优化以及工业生产的效率是存在联系的，工业生产的安全性和可靠性也是不可忽视的。结合具体的实际情况，工业厂房建筑设计之中，往往涵盖了两种技术：第一，从基本概念分析，要从多种方面进行结构设计的推敲，让厂房结构设计趋于合理和科学。第二，要对厂房结构设计优化进行重点调整。在实行概念设计优化的形式下，以原有的设计为基础，要从相应的设计经验和理论基础出发，让厂房结构设计拥有一个全新的标准。由此，工业厂房建筑结构设计就会更加完整，在提高了安全性和可靠性的情况下，也会让工业生产的各个环节得到稳定和高效的运行。工业厂房建筑结构设计之中，应该和建筑设计是吻合的，这也要从多个层面的因素出发，从建筑的具体要求分析，保证厂房建筑结构设计上不受到一种形式的约束，在开展多元化设计结构之下，让设计人员拥有探讨的机会和空间。随之，在设计人员和企业之间进行协调之下，能够针对厂房建筑制定出一个满意的方案。这就要加强关注厂房的性能和经济性，在结构设计上把计算机技术作为关键技术支撑，让结构设计趋于合理和准确，以此在各个细节上对厂房建筑结构设计进行管控。

2 钢结构在工业厂房设计中的要点

2.1 工业厂房中采用钢结构的优点：

众所周知，相对于混凝土结构，钢结构的优点有自重轻、残值高等。但是在工业厂房中采用钢结构，主要的优点优点如下：1.跨度大;特别是单层工业厂房。一般单层钢结构厂房的跨度可达到18m～36m。这样的跨度使生产工艺布置灵活，生产顺序及生产物流更为通畅。多层厂房中结构跨度也比混凝土结构要大些。2.造价低;因为钢结构的自重轻，材料的强度较高。这样上部结构的用料相对较少。自重轻也使基础造价也相应变小。3.工期短;由于钢结构构件可以在工厂里生产加工，现场只要进行拼接安装。所以在基础施工时已经可以加工钢结构构件，相当于自然的流水施工，从而减少施工周期。还有上部钢结构的安装也会比混凝土结构的施工快的多，所以采用钢结构会大大降低了施工周期。4. 保证质量：由于钢结构构件都是在工厂内生产加工，大大减少了构件的误差。而且钢结构的连接大部分采用螺栓、焊接等，有利于工程的质量控制。由于工业厂房采用钢结构具有上述优点，所以目前钢结构已在工业厂房中广泛的使用。

2.2 结构构件的分析

说到结构体系，首先先要对结构构件进行分析。结构构件不仅要满足强度和变形的要求，还要保证构件的稳定性。1.工业厂房的结构柱：对于工业厂房来说，一般结构所承受的荷载较大，结构设计师对柱的承重是非常关注的。其次，应考虑柱的稳定性，因为钢结构的抗拉强度较高，而抗压强度较弱。柱作为压弯构件来说，稳定性是相当重要的。在工业厂房设计中，特别是单层工业厂房，柱截面通常采用实腹式的H型，所以在钢柱强轴方向，柱的稳定性可以通过调整截面的高度及厚度进行实施。但是在钢柱弱轴方向，如果通过截面计算来满足规范要求，则柱截面会变的很大，这样做法非常不经济。一般通过构造措施来降低結构柱的计算长度，如在厂房纵向设置通长的系杆或设置柱间支撑等措施。使结构柱在两个方向稳定性均能满足要求。2.结构钢梁：结构钢梁大都是受弯构件，受力作用下分为受拉区和受压区。在受压区设置水平支撑，用来保证梁整体的稳定性。如多层厂房的楼面梁与柱连接处设置水平斜撑，还有在屋面梁设置系杆及隅撑等构造措施都是增加钢梁受压区的稳定性。3.围护结构：许多围护结构构件设置就是与主体结构构件一起形成结构体系，更为合理承受各种荷载。

2.3 结构体系的完善

2.3.1 钢结构的屋面体系：单层钢结构工业厂房通常采用轻钢屋面，屋面体系一般由钢梁、系杆、屋面水平支撑等构件组成。多层钢结构工业厂房屋面可采用轻钢屋面，也可采用钢承板+混凝土屋面，屋面体系一般由屋面主钢梁、次梁、屋面水平支撑等构件组成。在轻钢屋面中，屋面水平支撑与钢柱形成抗侧力体系抵抗纵向水平荷载;系杆既是传力构件，又可以成为钢梁侧向支承点。在钢承板+混凝土屋面中，楼板在平面中传递水平荷载，次梁不仅承担水平荷载，又是主梁的平面外支撑;屋面水平支撑将水平荷载传至主梁及钢柱。

2.3.2 抗侧力体系：单层工业厂房的抗侧力体系主要由钢柱、柱间支撑及系杆组成。因为单层工业厂房的钢柱通常采用H型，钢柱的弱轴方向抗侧力就远洋小于强轴方向，所以柱间支撑的抗侧力作用就非常明显了。但是在厂房内部设置柱间支撑很容易引起业主的反感，因为影响了美观及限制了工艺布局。在多层厂房中，钢柱可采用H型，但是这样的话，必须在弱轴方向设置柱间支撑形成支撑框架，而主方向不设柱间支撑为纯框架结构。虽然两个方向的刚度分别能满足，但是结构形式不同，不利于抗震。所以我们经常看到有些多层厂房相邻钢柱垂直布置。使两个方向刚度差不多。当然在多层工业钢结构厂房中，钢柱采用箱型截面较多。这样使两个方向刚度相对均匀，形成框架结构。又不需要柱间支撑，使工艺布局更方便合理。在工业厂房中，经常设置吊车，这就需要设置吊车梁。吊车梁的作用一是承受吊车荷载，并将吊车荷载传递到结构柱上;二可以作为系杆增加钢柱的侧向稳定性，作为抗侧力结构使用。

2.3.3 围护结构体系：围护结构体系分为屋面及墙面。一般由檩条、直拉条、斜拉条、隅撑等构件组成。虽然这些构件大部分都是构造要求，不过这不仅增加围护结构的刚度，对主体结构也有有利的作用。

所以钢结构屋面体系使平面结构体系转换为空间结构体系，可以增强屋面刚度，从而增强整个结构的稳定性。

2.4 抗震设计：

工业厂房活荷都较大，采用钢结构形式，因为钢结构自重轻，相对的地震作用下荷载就相对较小，有利于抗震。而且钢材料的强度高，延性好。也是有利于抗震设计。所以许多工业钢结构厂房地震作用下的荷载并不是决定性的作用。但是设计师都遵循抗震设计要点：“强柱弱梁，强剪弱弯，更强节点”，所以在钢结构厂房中，节点设计是非常重要的。设计师不仅要计算节点的强度、变形，更要注意节点处的荷载是否能有效的进行传递及变形后的状态。

3 钢结构工业厂房存在的问题：

3.1 屋面及墙面渗漏：由于每位业主对结构用钢量的问题都比较关心，围护结构受力也相对较小，所以每位有经验的结构工程师都会控制围护结构的用钢量，导致渗漏现象的出现。对此，可由建筑工程师进行配合，如调整屋面坡度，增加围护板材接缝处的搭接，还有设置屋面柔性防水等措施等来有效防止渗漏问题。

3.2 防火设计：当温度达到一定的高度，钢材就容易呈现出脆性，大大会降低钢结构的承载能力。这也需要各专业进行配合：如在裸露的钢构件外表面涂刷防火涂料，在温度达到一定的高度设置火灾报警系统，喷淋系统等措施来防止火灾，提高结构的安全性。

4 结语

综上所述，钢结构工业厂房结构设计中保障厂房使用时的安全性;保证工业厂房生产时的可靠性;在提升工业厂房运作时的适用性;考虑厂房建造时的经济性。综合多种方式，最终保证厂房稳步提升，使工业发展获得支持。

参考文献：

[1]方振清.工业厂房钢结构设计优化研究[J].智能城市，2016，2（5）：41.

[2]闫晓欣.工业厂房建筑结构设计优化的探微[J].江西建材，2016（5）：37，44.