摘要：随着社会经济的快速发展，工业生产水平也不断提高，以往的工业厂房结构设计已经不太能够满足现代化的工业生产要求，这也使得新时期以来多层钢结构工业厂房的数量越来越多，极大地促进了工业生产。多层钢结构工业厂房要想充分发挥出其优势特点，应当在设计层面下功夫，完善厂房结构的设计，确保多层钢结构厂房能够投入生产，从而提高工业生产的效率。文章首先阐述了多层钢结构厂房的特点，在对多层钢结构工业厂房有了一个全面的了解之后，又分析了多层钢结构工业厂房结构设计需要注意的问题，在此基础上详细探讨了多层钢结构工业厂房结构设计的要点，最后对某一多层钢结构工业厂房结构的设计进行了案例分析，从而为研究提供有力的支撑。
关键词：多层钢结构；工业厂房；结构设计；分析
引言：在工业厂房设计中，其材料的应用成为许多设计人员十分关注的问题。如果工业厂房的材料不适合，就会大大影响工业厂房设计的安全性。在目前的工业厂房设计中，常见的材料是钢。钢的稳定性很高，而且十分耐用，承载力强，十分受到设计人员的青睐。许多多层钢结构的工业产房频繁崛起，满足了中国工业建设的需求。设计人员需要在钢结构的厂房设计中不断优化思路，促进钢结构的稳定，并且使整个厂房看上去十分大方，提高厂房使用的安全性。目前，设计人员需要对支撑体系、节点构造、楼面构造等结构重点进行设计，不断优化参数，从而达到设计的目的。
1、多层钢结构工业厂房的优势
多层钢结构的反义词就是单层钢结构。与多层钢结构相比，单层钢结构的工业厂房功能十分单一，其厂房也不具备多层钢工业厂房的优势。多层钢结构工业厂房大跨度、大荷载、多洞，能够集中大批量生产，施工工期较短，施工效率较高，能够节省大量的人力和物力。多层钢结构的材料截面积通常比较小，这样就可以在施工的过程中不断为建筑拓展空间。多层钢结构的材料不会破坏和污染环境，材料可回收利用有效起到节能降耗的作用。多层钢结构的工业厂房不仅稳固，使用寿命长，施工周期短，还十分美观大方。
2、多层钢结构工业厂房的特点
不可否认的是，当前越来越多的工业企业在建设工业厂房时，都将多层钢结构工业厂房视为第一选择，这也从侧面反映了多层钢结构工业厂房的优势和特点，对于多层钢结构工业厂房的特定，集中体现在以下方面（见表 1）。
2.1 重量比较轻
通常情况下，在选择多层钢结构工业厂房的时候，设计的过程中，在保证应用性能充分发挥的情况下，应当尽可能地使用轻质钢材作为建筑施工的应用材料，这在很大程度上减轻了多层钢结构的设计重量，并且在施工的时候轻质钢材更加有利于施工的进行。
2.2 施工周期短
对于多层钢结构工业厂房，施工工期短主要体现在钢结构框架部分的施工作业上。一般情况下，多层钢结构工业厂房的韧性比较高，强度相对较大，标准间也多，适合生产线作业，并且有广阔空问，便于将重型设备放置在厂房内部进行操作，满足工业发展要求。
2.3 承重能力好
其实，对于承重能力这一点，不仅体现出多层钢结构工业厂房的特点，更多体现为要求。同其它建筑一样，承重能力是多层钢结构工业厂房必须具备的，在进行工业厂房的施工时，多层钢结构的设计钢的韧性满足了承载力的要求，有利于工业厂房的施工进行。
3、多层钢结构工业厂房设计注意的问题
多层钢结构工业厂房结构设计是一个比较具有针对性、系统性较强的任务，真正设计起来并不是想象中那般容易，在这设计的过程中需要考虑到很多方面的问题，特别是厂房的防震性能和结构计算，必须做好充足的设计准备工作。
3.1 注意工业厂房的防震性能
无论何种类型的工业厂房，在进行设计时首先要考虑到安全性问题，只有安全问题得到保障，后续的一系列生产活动才能继续进行。结合当前工业厂房面临的不安全因素，地震是必须要重视的。地震发生是，房屋建筑容易发生坍塌、损坏，这就不得不使工业厂房结构设计时防震性能上下功夫。特别是地处地震多发区的工业厂房，应当根据历史情况确定厂房的防震系数，结合历史数据和专家的预测大致推测出当地可能出现的最大等级的地震，多层钢结构工业厂房的结构设计应以最高等级地震为标准进行设计，使得设计出的多层钢结构工业厂房能够符合当地的实际情况，不会轻易因地震的发生而出现坍塌、损坏。
3.2 结构计算中要注意的问题
多层钢结构工业厂房结构设计时，必须要进行结构计算，同过结构计算使得设计出来的工业厂房各项参数数据更加精确，从而厂房的施工提供科学的参考。多层钢结构工业厂房结构计算的内容很多，如柱子的长度计算、梁端弯矩宽度的调整幅度计算、各部位的荷载计算、可能出现的裂缝宽度计算等。如果对于上述结构的计算工作没有到位，那么就容易导致后期施工时缺乏准确的数据作为参考，施工质量和安全存在威胁。在进行结构计算的时候，施工人员与设计人员要积极地交流与沟通，在结构计算时达成共识，避免因结构计算环节出现理念偏差，导致双方矛盾的出现，有效的双方沟通能保证工业厂房设计质量。
3.3 坚持“四性”的设计原则
“四性”的设计原则指的是稳定性、安全性、实用性和经济性。对于工业企业而言，其生产的目的是通过提高生产力来降低生产成本，从而提高企业效率。诚然，这对于任何一个企业都是一样，在激烈的市场竞争中，提高生产效率，降低生产成本，增加企业效益才是最终目的。这样一来，一部分工业企业在进行多层钢结构工业厂房的设计时，可能会受到利益的驱使，过分看重经济性，而忽视了安全性和实用性。工业企业在设计多层钢结构工业厂房的时候，应当将稳定性、安全性、经济性和实用性结合起来，以最低的成本设计出最实用的多层钢结构工业厂房，保证厂房能够在生产中发挥出自身的功能作用。
4、多层钢结构工业厂房的设计原则和思路
4.1 多层钢结构工业厂房的设计原则
多层钢结构工业厂房在厂房架构、材料选择等多方面都与传统的钢筋混凝土厂房有着较大的差别，在多层钢结构工业厂房的设计之初需要结合工业厂房的设计用途及项目地的地质条件等来做好多层钢结构工业厂房的设计工作。在多层钢结构工业厂房的设计过程中借助于专业化的设计软件展开设计工作，并结合多层钢结构工业厂房的设计用途及当地的气候条件等因素来做好多层钢结构工业厂房周边围护材料以及多层钢结构工业厂房的采光、通风等子部分的设计，确保多层钢结构工业厂房的设计效果。在多层钢结构工业厂房的设计过程中应当遵循便于备料的原则，尽量的简化材料的规格，以多层钢结构工业厂房所使用的角钢为例，在设计时尽量选择同一种规格的角钢，将多层钢结构工业厂房整体所使用角钢的规格尽量控制在 5 种规格以内。此外，在对多层钢结构工业厂房进行设计的过程中，在首先满足厂房使用所需的基础上应当对多层钢结构工业厂房内的建筑空间、厂房的结构刚度以及厂房的承载力进行优化，以满足多层钢结构工业厂房的使用所需。同时做好对于多层钢结构工业厂房钢结构构件截面的优化。在确保多层钢结构工业厂房用钢量相同的条件下多层钢结构工业厂房钢结构截面能够具有足够的刚度。同时在多层钢结构工业厂房的设计过程中应当注意做好钢结构截面的计算和控制，控制最小截面的厚度在相关规范所规定的标准范围内。
4.2 多层钢结构工业厂房的设计
多层钢结构工业厂房在设计时应当将多层钢结构工业厂房分成几个主要的部分：多层钢结构工业厂房的支撑结构。设计人员应当确保多层钢结构工业厂房的四周能具有合理的垂直于水平的支撑，用以保证多层钢结构工业厂房的抗侧力中心能够与多层钢结构工业厂房水平中心相重合。而在以中心支撑结构作为支撑体系的多层钢结构工业厂房设计时，多层钢结构工业厂房的设计人员需要选择单斜杆、交叉、人字等的支撑结构作为多层钢结构工业厂房的支撑结构体系，用以确保多层钢结构工业厂房的支撑强度。在支撑形式的选择上应当避免采用 K 型支撑。如若多层钢结构工业厂房的中心支撑无法满足抗震力结构的建造要求，在对多层钢结构工业厂房进行设计时可以选择具有良好延展性能以及减轻作用力性能的偏心结构。以确保设计完成后的多层钢结构工业厂房能够具有足够的抗震能力。
楼盖是多层钢结构工业厂房中的主要组成部分，在对这一部分进行设计时，多层钢结构工业厂房的设计人员在设计柱网布置方案时，首先应当满足多层钢结构工业厂房的生产所需，在此基础上通过合理的计算柱距来保障多层钢结构工业厂房能够具有良好的经济性、空间结构以及施工的便利性。对于多层钢结构工业厂房的楼盖部分，就形式上可以选用现浇混凝土的压型钢板、预制混凝土板或是各类型的型板等，上述各类型的楼盖都有其相应的优缺点，在选用合理形式的楼盖时应当结合多层钢结构工业厂房的建设所需及其他一些影响因素来合理的进行选取。在多层钢结构工业厂房楼盖的设计中，现浇混凝土的压型钢板是使用较多也是较为广泛的一种楼盖形式。
多层钢结构工业厂房的变形缝主要包括有防震缝、伸缩缝、沉降缝等的三种。上述三种变形缝在是多层钢结构工业厂房设计时的重点也是难点，在对其进行设计的过程中需要对其引起相应的重视，确保多层钢结构工业厂房的设计质量。以多层钢结构工业厂房的伸缩缝为例，现今的厂房大都选取的是大跨距、长距离的结构形式，其所受到的温度应力一旦超出可控范围将会引发较为严重的变形问题，而变形情况较为严重时将容易导致多层钢结构工业厂房的屋面、墙面等在变形力的作用下拉裂破坏。因此在对多层钢结构工业厂房伸缩缝进行设计的过程中，多层钢结构工业厂房的设计人员应当以多层钢结构工业厂房的基础顶面作为起点，在多层钢结构工业厂房的两个温度区段分隔的上部结构部位进行设置用以控制上部结构温度变形时的变形量，保障多层钢结构工业厂房的安全。
多层钢结构工业厂房的结构较为简单，而这一简单对多层钢结构工业厂房的设计而言则需要进行大量的论证、计算，多层钢结构工业厂房是由钢构件构成的复杂有机体，各构件的设计与搭接都有着严格的要求与规范，在对多层钢结构工业厂房进行设计时设计人员应当对多层钢结构工业厂房项目的层高、层数以及厂房的外部环境等因素进行详细的考虑和分析，并在钢结构承载力的设计中做好多层钢结构工业厂房的抗震能力的设计，做好多层钢结构工业厂房纵向与横向这两个方向的钢结构厂房框架体系的控制。并在多层钢结构工业厂房的变形缝部位适当的增加配筋，用以提高多层钢结构工业厂房的结构强度，使得多层钢结构工业厂房在强度设计方面满足相应的要求。
5、结束语
为了能够发挥出多层钢结构工业厂房的最佳使用性能，必须要在设计环节做好充分的准备工作，对钢结构的特性进行分析，吸取以往多层钢结构工业厂房设计中的经验教训，做好简化技术的处理工作，从支撑体系、变形缝、柱网与楼盖、横向和纵向等方面进行优化设计，找到设计的要点，以科学合理的思路开展设计，以此提升工业厂房的质量，保证工业企业的正常生产。
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论文作者:张朝兵
论文发表刊物:《基层建设》2018年第18期
论文发表时间:2018/7/23
标签：钢结构论文; 多层论文; 厂房论文; 工业论文; 结构论文; 楼盖论文; 结构设计论文; 《基层建设》2018年第18期论文;