关键词：钢结构；工业厂房；特征；设计要点
一、钢结构工业厂房的主要特征
钢结构目前主要包括重钢、轻钢两大结构类型。其中重钢结构主要用途为需要承受荷载较重的机械设备，如起重机等；轻钢结构主要用途为需要承受荷载较轻的机械设备，多应用在门式刚架、较为轻型的墙面结构上，其所承受的重量要小于重钢结构。钢结构工业厂房通常具有以下特征：
（1）大开间结构。
作为企业的重要基础设施，工业厂房主要是用于生产用途，通常情况下，采用传统的钢筋混凝土技术施工，都具有较大的重量和体积。但采用钢结构技术后，可有效改变这一不足，达到厂房体积不太大、质量较轻。此外，实现大开间结构。通常状况下，最大跨度绝不能达到50cm，同时相当于1/3 屋架重量，在梁高普遍相同的前提下，钢结构明显超过混凝土自身的开间，因此可以更为灵活的安置，彻底达到设计要求的大跨度特点。
（2）承重构件截面面积大。要达到上述目的，需要保证钢结构厂房的刚度，才可以承受较大的重量和吨位，因此，在具体设计时，应考虑工程的具体情况，采用格构式构件与析架，提升钢结构的承载能力。
（3）纵向柱距较大。可根据行业特点设计相应的厂房钢结构类型。
现阶段钢结构工业厂房多用于大中型的冶炼电炉、配电车间、机械加工等。在考虑这类厂房设计时，要考虑厂房纵向空间，满足机械设备的布局要求。
（4）便捷安装与拆卸
钢结构厂房所用到的各类构件，可预先在构件厂家进行标准化、机械化生产、质量和精确度有保证，进行安装和拆卸都非常方便，有可效提高施工效率。
（5） 抗震性强
钢结构具有较高的动力荷载，以及较好的韧性和塑性，可有效抵抗地震包括八级地震，可在地震频发地区应用。
钢结构厂房需要具有上述特征和优势，但其也存在明显不足，如所使用的钢结构材料，耐腐蚀性和防火性能都不太高等，这些问题应在设计过程中考虑，进行强化设计，以提高钢结构厂房的实用价值，增强其耐久性与安全性。
二、钢结构工业厂房设计要点
某钢构生产车间厂房，其建筑面积是15288m2，长度196m，宽度78m，厂房结构采用门式钢架体系（24m+30m+24m），柱距7.5m，建筑檐口高度为12.4m。厂房车间内设吊车：24m 跨5t梁式吊车4台，16t梁式吊车1台，30m 跨10t 梁式吊车3台，20t 梁式吊车1台。依据厂房设计要求，结合施工现场环境，采用3D设计软件进行钢架设计。（见图1、图2）
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图2
（1）防火设计。
钢结构厂房与传统的钢筋混凝土厂房结构相比，其防火性能较差，容易受温度变化影响，需要做好防火隔热设计。设计时要结合厂房用途，合理划分厂房火灾类型，确定防火等级，确定厂房的防火性能，防止因火灾隐患影响结构稳定性。合理布置火灾逃离出口，方便火害发生时及时逃离。此外，还应在钢结构表面加涂防火涂料，增加钢结构表面防火效果。
（2）防腐设计。
钢结构在投入使用相当时间后，都会受到外部环境因素的作用，而出现一定程度的腐蚀与氧化。如当厂房处在湿度较大的环境时，其氧化作用更明显，容易腐蚀钢结构，受到腐蚀后，钢结构构件截面会变小，并会出现局部锈迹，导致钢结构主要受力位置应力集中，影响结构使用性能。
设计人员在设计钢结构厂房时要考虑厂房所在环境的情况，选择合适的防腐设计方案，保证结构的抗腐蚀性能。此外，还要在结构上加涂
防腐涂料，以阻隔外部因素直接腐蚀结构的可能性，提升结构的防腐性能。
（3）抗震设计。
抗震设计是设计厂房的重要内容之一。要根据厂房所在地，进行相应的抗震设计。确保所建成的厂房，符合抗震要求。在实际设计过程中，
要合理布置钢结构体型，提升结构传力性能，保证结构抗震性能。
钢结构厂房屋架与钢柱、屋面板与屋架连接牢固，节点处理合理，避免结构节点连接问题导致事故的发生。对柱体与墙体高宽比进行调
控，应用最佳的减震方式，提升工业厂房抗震性能。
（4）荷载设计与钢结构厂房工艺设计。
厂房钢结构设计过程中，做好荷载设计极其重要。强化荷载设计能为后续钢结构设计提供有利条件，进而提升钢结构设计的稳定性。工业厂房能为工业生产活动提供相应场所，确保生产活动有序进行。钢结构厂房要和各个生产模块有效协调，墙体厚度和高度要能适应工艺
设计指标要求。在钢结构布置形式中，可以采用平面桁架、网架、门式钢架等形式，设计阶段技术人员要按照厂房建设要求进行全面考虑，选择最佳的钢结构设计形式，在满足经济性的要求下，保障厂房整体性能。
（5）钢结构计算。工业厂房钢结构计算过程中，设计人员基本上都是采用结构设计软件进行计算，计算结果能为设计活动提供相应参数。其对不同软件计算情况进行对比，选取最佳截面，从而对工程成本进行有效控制。选取对应的荷载值时，要结合厂房建设地区自然条件进行分析，适度补充钢结构荷载能力。在构件全面设计过程中，要认识到净截面等结构参数对构件的影响。在节点设计过程中，要根据结构、环境等因素，选取合理的连接方式，这就要求设计人员对构件的连接位置进行合理的判断。
（6） 温度伸缩缝设计
钢结构厂房容易受温度影响而出现形变，产生温度应力。当厂房
面积具有相当规模时，也产生足够大的温度应力，引发厂房产生形变，出现危险。为防止出现上述问题，应在厂房内设置温度伸缩缝。设置方式可包括横向设置和纵向设置两种。具体要结合厂房的实际情况而选择相应的方式。
具体设计时，可以把厂房划分为几个温度区段，温度区段长度要达到
钢结构设计规范则要求。在此基础上，设置相应的温度伸缩缝。
设置温度伸缩缝有两种即双柱设置法和单柱设置法，通常采用双柱设置法处理。如果采用纵向温度伸缩缝设置，可在屋架支座处设置一个滚动支座，倘若设置的是横向温度伸缩缝，则可在框架梁与檩条连接处采用槽钢夹板滑动方式或者椭圆孔滑动方式。
（7）厂房立面设计
钢结构厂房在进行立面设计时，要考虑的因素主要包括：规模、线条、色彩、变化。就轻钢结构厂房而言，最具有特色的就是线条。传统的钢筋混凝土结构厂房，屋面设置采光较为黑暗，需要设计很多采光窗，这些采光窗会破坏墙面的线条造型，钢结构厂房则可避免出现上述问题。轻钢结构屋面可采用采光板，均匀采光，不会破坏墙面的线条造型，解决通风问题，美观实用，这种模式特别适合用于联合型厂房的结构设计。
此外，还要注意颜色搭配，不同的颜色对工作人员的心情也会产生不同的影响，例如，可以在入口处采用跳跃性的颜色，这样可以使入口更加立体清晰，提醒员工进入工作状态；在危险的地方用鲜艳的颜
色标注，提醒工作人员不要触碰。可以使用采光板对厂房进行装饰，采光板可以用来替代窗户，避免破坏建筑的线条和整体性，是建筑物的结构更加流畅美观，显示出现代化气息。
三、 结语
在进行现代钢结构工业厂房设计时，要对项目用途、所在位置、投资成本等进行综合分析，并在满足有关规范规定的基础上，进行科学合理设计方案，以确保项目的质量及安全，项目投入使用后能满足业主需求。
参考文章
[1]李雪莉，探究工业厂房钢结构设计的现状及改进措施，城市地理，2015（15）
[2]张永峰等，工业厂房钢结构设计特点及要点分析，河南科技，2015（23）
论文作者:梁国新
论文发表刊物:《建筑实践》2019年38卷19期
论文发表时间:2020/3/5
标签：厂房论文; 钢结构论文; 结构论文; 荷载论文; 工业论文; 伸缩缝论文; 温度论文; 《建筑实践》2019年38卷19期论文;