樊华斌
中石化节能环保工程科技有限公司 湖北省 430223
【摘 要】随着现代化大力发展的工业生产，钢结构工业厂房以其施工速度快、承载力高、好的抗震性能、节能环保等优势，被各行各业普遍使用。但是由于工业厂房是企业生产加工的关键地方，厂房的构造性能对企业的平常生产活动有非常大的影响。本文主要针对工业厂房结构设计中钢结构设计的相关问题进行了分析探讨，以供参阅。
【关键词】工业厂房；结构设计；钢结构；应用
引言
随着我国工业生产的迅速发展，厂房规模和数量也呈逐年上升趋势，各行各业的厂房均向着大柱距、大跨度的方向发展。早期的工业厂房结构以钢筋混凝土为主，但其施工周期较长，所需建筑材料也较多，因而被大多数生产企业所淘汰。随着新型建筑材料的推广使用，钢结构因其强度高、自重小、施工周期短、节能环保等优势开始取代钢筋混凝土成为主流厂房结构。通过近几年的钢结构设计施工实践，在设计过程中往往存在一些重点难点问题，包括结构选型、结构计算等内容，这些问题深刻影响着厂房钢结构的施工安全和质量。
一、钢结构的应用优越性
钢结构的应用优势，具体表现在：①钢结构自重轻，布置灵活。相比其它建筑材料，钢结构在同等跨度和负载情况下，自重较轻（约为钢筋混凝土屋架的1/3左右），且便于运输和吊装。钢结构的最大跨度可达48m左右，且在梁高相同的前提下，钢结构的开间可比混凝土结构的开间大55%左右，布置更为灵活，能够满足厂房建筑设计的大跨度要求。②钢结构拆、装简便，工期短。钢结构机械化生产程度较高，梁、屋架、柱等可由专业化金属构件厂生产，质量安全、可靠。在现场组装时，只需根据设计要求安装相关的螺栓和紧固件，为房产施工节约了大量人力、物力投入，同时也缩短了工期。
二、厂房钢结构应用特点
钢结构分为重钢和轻钢两类，关于重钢和轻钢的界定尚没有统一的行业标准，一般将厂房起吊重量在25t以上的认定为重钢结构。重钢主要应用于石化厂房、电厂厂房等跨度较大的厂房结构中，轻钢则主要应用于小型厂房、站棚等跨度较小的结构中。
1、自重轻施工简便
当钢结构与其他建筑材料的跨度、荷载相同时，其屋架的重量仅为钢筋混凝土屋架的三分之一，因此，运输、吊装、施工起来更加便捷，可大幅度的降低运输和施工成本。钢结构可满足厂房的较大跨度需求，最大跨度直径可达48m。钢结构组成材料的成品性较大，施工中可由专业化的金属构件直接拼装而成，节约了人力、物力，大大缩短了施工周期。
2、钢结构可回收利用更加节能环保
由于钢结构金属网架下面闲置空间较大，可布设消防管道、给水管道、通风管道、压缩空气管道等多种管道，因此，应用钢结构的厂房，可充分利用其上部闲置空间，节省多余的管道安装费用，有效节约建筑成本。钢结构是一种利用率较高的建筑材料，可实现多次回收利用，且安装过程中不会产生粉尘和噪声污染，拆卸也比较容易，拆除的金属构件可直接回收，因此，具有较高的循环利用价值。
三、工业厂房的钢结构设计要点
1、防火设计方面
相比混凝土结构，钢结构更容易受温度变化影响，防火能力较差。因此，要加强对钢结构隔热和防火设计的重视，确保工业厂房的安全性和可靠性，保证工业生产的稳定进行。相关设计人员应对工业厂房的火灾危险性类别进行明确区分和定义，确定厂房的防火等级。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆同时，还要严格按照相关规范和防火要求，使用达到防火等级的钢构件，最大限度避免火灾对钢结构的毁灭性影响。当前，为提高钢构件的耐火极限，通常以钢结构表面涂覆防火涂料的方式，确保钢结构厂房的防火等级。除此之外，设计人员还要多角度、全方位分析，做好相应的预防工作，比如合理设计疏散楼梯和安全出口，以便厂房发生火灾时对人员的紧急疏散，将火灾事故损失降到最低。
2、防腐设计方面
钢结构的自身性质决定了其在大气中容易被氧化，发生腐蚀，潮湿的环境使其氧化加剧，钢结构腐蚀更明显、更严重。钢结构腐蚀使得构件截面缩小，表层局部产生锈坑，受力时出现应力集中现象，使得钢结构的寿命明显缩短。设计人员要结合工业厂房的具体环境，制定出合理的方案和应对措施，最大限度防止钢结构腐蚀情况的发生。当前，我国钢结构防腐蚀主要通过在钢结构材料外面覆盖防锈防腐涂料来完成，将氧气、水蒸气、氯离子等腐蚀因子与钢结构相隔离，从而实现对钢结构的有效保护。在进行防腐材料涂刷时，要针对不同部位的防锈防腐要求，改变涂料的厚度。
3、抗震设计方面
抗震设计是工业厂房钢结构设计的重要环节，尤其是在地震多发的地带，必须加强钢结构的防震设计，切实提高钢结构厂房的抗震能力，使厂房具备较高的抗震性和安全性。设计时，钢结构的布置应均匀对称，结构传力应明确有效，以减少震动对厂房的破坏。同时，应选择科学合理的连接方式，确保屋架与屋面板，屋架与柱子之间的连接可靠，避免节点破坏。此外，还应加强柱与墙的拉结，通过适当的高宽比调整及减震方式，最大限度提高厂房的抗震能力。
4、荷载设计
工业厂房钢结构设计中，荷载设计也是非常重要的。从某种程度上讲，对荷载实施设计，也是钢结构设计的前提条件，尤其是注重荷载取值的正确性，它在很大程度上确定着钢机构计算设计效果的可靠性。
5、协调好钢结构设计与厂房工艺设计
钢结构厂房是企业生产中的一个重要区域，如果钢结构厂房与整个生产模块的工艺设计不协调，就会影响正常的生产作业。钢结构厂房与工艺设计的不协调主要表现在：钢结构厂房墙体厚度和高度不符合工艺设计指标、钢支架分布情况不合理等。钢结构的钢支架分布形式一般有网架、平面桁架、空间桁架、塔桅、索膜、框架等几种，设计人员需要按照企业的实际建厂条件和建筑要求，选择合理的钢支架形式。除了钢支架形式外，钢材也是影响其建筑性能的重要因素。不同的钢材其结构性能不同，例如，无缝钢管中含有中空截面，可作为液体输送管道，圆钢为实心钢材，可起到稳定钢结构的作用。因此，在具体选择何种钢材时，需要考虑其与厂房的工艺设计要求是否相符。
6、重视钢结构计算过程
钢结构计算一般采用的是结构设计软件计算程序，计算结果评估是钢结构设计中的重要组成部分，对不同软件的计算结果进行对比分析，最终选择最合适的截面有利于成本的节省。荷载取值时，对于降雪量较大的地区，设计人员应当根据本地区的实际降雪情况，考虑适当增加钢结构荷载，检验荷载最大值是否可以承受最大量的降雪。构件设计时，应充分重视净截面、长细比这些结构参数的重要性。连接设计时，应根据施工条件等选择合适的连接方式，若采用承压型连接，则考虑到承压力和剪切力两方面的要求，螺栓不得安装在剪切面上，此时须讨论其连接位置是否合理，是否施工方便。
结束语
工业的发展离不开工业厂房的建设，高质量的工业厂房建设对生产的安全性和稳定性，以及工人的生活质量都有重要的促进作用。钢结构设计以其良好的稳定性和灵活性，成为当前厂房设计中主要的设计方式。在进行钢结构设计时，要综合考虑设计和施工过程中的遵循的原则和注意的问题，以便保证厂房建设的顺利进行，促进厂房建设质量的有效提高。
参考文献：
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[3]蒋滔滔.厂房钢结构设计研究[J].城市地理.2015（07）.
论文作者:樊华斌
论文发表刊物:《低碳地产》2015年第16期
论文发表时间:2016/8/16
标签：钢结构论文; 厂房论文; 工业论文; 荷载论文; 屋架论文; 跨度论文; 结构论文; 《低碳地产》2015年第16期论文;