摘要：在我国工业近况快速发展的背景下，多层钢结构工业厂房凭借其良好的受力性能以及独特的结构特征而得到了广泛的应用，具有基础负载小、自身重量小、抗震性能佳、空间利用率高、造价低等特点，加上钢结构构件能够大批量生产，对环境影响小，且回收率高，所以其社会经济效益极佳。而要想将多层钢结构工业厂房的作用有效发挥出来，做好其设计是关键，所以非常有必要对多层钢结构工业厂房的结构设计进行探讨。
关键词：工业厂房；多层钢结构；结构设计
引言：
相较于普通结构厂房，对于多层钢结构厂房，其自重轻、施工快速、综合性能好。此类厂房的工程设计、构件制造与施工可实现一体化，能缩短周期，保证工程质量。另外，钢材还是绿色材料，在现场主要使用螺栓进行连接，不涉及湿作业，污染与噪声都很小。为此，在接下来的文章中，将围绕多层钢结构工业厂房结构设计方面展开分析，希望能给相关人士提供重要的参考价值。
1.多层钢结构厂房主要特点
相较于普通民用钢结构，多层钢结构厂房具有很多独特的特征，主要包括：①为满足原材料的堆放与生产基本要求，对于钢结构厂房，其活荷载主要处在2.5~20kN/m2范围内，比普通民用钢结构要大很多。②在钢结构厂房当中，存在很多集中荷载和悬挂荷载。其中，悬挂荷载有安装施工、生产流水线与大型吊车；集中荷载有机械设备的自身重量、设备运行时产生的振动荷载等。③民用钢结构多采用对称布置形式，钢结构厂房为了达到生产要求，经常会有错层。这样一来，楼板将失去完整性，受到地震作用以后，会产生扭转。同时，因短柱效应的存在，会使水平方向上的剪力变成局部柱段主要控制因素。④与民用钢结构相比，钢结构厂房由于生产工艺方面的要求，其层高相对较大，大多在4~8m范围内，而且钢结构厂房的内部空间还很大，结构柱之间的距离一般不小于6m，甚至可以超过18m。鉴于以上特点，在设计过程中必须予以综合考虑，以此满足安全可靠及正常生产等基本要求。
2.多层钢结构工业厂房的设计要点
2.1设计原则
首先，多层钢结构的厂房建设与传统建筑结构不同，设计人员必须在进行建造之前，依据工程的具体建设目标与建设条件，选择适当的建设材料，借助于专门的设计软件，同步开展工程设计与结构设计工作，以及主体结构和围护结构的设计工作，以便于保证工程的协调性、统一性及整体性。同时，在材料方面，设计人员应当遵循便于备料的原则，尽可能地控制角钢的品种与规格，使其不超过五种。同时，设计人员对多层钢结构的厂房进行设计，应当很充分考虑建筑的空间、刚度与承载力等要求，努力做好对于钢结构截面的优化设计，即设计人员要尽量较少截面的厚度，以保证用钢量相同时，截面的足够刚度，同时要严格地控制其最小截面，避免厚度超出底限，即不低于4mm。
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2.2简化结构体系
在进行多层钢结构工业厂房设计时，需要充分重视切简化结构体系，钢结构的结构体系不仅直接发挥着工业厂房框架设计作用，而且还对整体的性能指标以及安全可靠性发挥重要作用。因此，在进行多层钢结构厂房设计时，设计及施工技术人员需要对厂房的层高以及用途、工作环境进行充分认识，同时对钢结构应用到厂房理论知识进行充分准备，确保设计以及后续施工正常进行。
2.3做好厂房横向及纵向设计
在进行多层钢结构设计时，需要从横向以及纵向两方面进行设计，横向方面主要指提高钢结构的多用途特性，保证其可以充分满足设计要求。而纵向方面需要对钢结构的安全稳定以及性能方面进行充分考虑，如抗震性，只有这样，才可以更好的进行多层钢结构设计。
3.多层钢结构工业厂房的设计思路
3.1支撑节点
在设计时，需要充分考虑结构的支撑特性，做好安全防护工作，提高承载力。同时，注重节点构造问题，充分考虑柱-柱、梁-梁以及梁-柱等关键位置，通过加强水平支撑体系，弥补钢结构的侧向结构无法抵抗水平方面的荷载，避免发生位移。
3.2加强多层钢结构工业厂房的抗震性
在进行钢结构工业厂房设计时，需要重视钢结构的抗震性能，提高钢结构的抗震性，这主要是通过加强钢结构部件的支撑性，提高其钢结构的承受能力。同时，在进行设计时，需要做好钢结构的轴力以及弯矩的耦合效应设计工作，钢结构的轴力以及弯矩主要是指钢结构中两个相邻支撑矩形构建的弯矩系数的耦合效应，如表1所示，在不同的弯矩系数情况下，其产生的耦合效应会发生不同的变化，因此，在进行抗震性设计时，需要重视钢结构的轴力以及弯矩的耦合效应。
表1 两相邻边（B1、A1）支撑矩形构建的弯矩系数：
B1/A10.30.40.50.60.70.80.91.0
b0.0270.0430.0590.0730.0840.0910.1050.112
3.3重视多层钢结构的承受荷载力
在进行多层钢结构厂房设计时，需要重视厂房自身的用途，通过厂房的用途特性计算其所能够需要承受的荷载值，通过计算，确定多层钢结构设计是否合理。同时，在进行多层钢结构设计时，需要重视结构构件的稳定性能，考虑其在不同环境下稳定性的变化情况，在进行承受荷载力计算时，充分利用信息技术，借助软件程序设计，对荷载力进行计算，确保多层钢结构设计符合设计用途。
3.4钢结构厂房焊接工艺
在钢结构厂房设计时，需要对轻钢进行安装施工操作，这样就离不开焊接设计，因此，如何做好焊接工艺设计，是确保多层钢结构厂房设计达标的重要参数。在进行焊接时，需要重视焊缝的尺寸问题，同时，注意焊点问题，对钢铁材质做好处理操作，完成良好的设计。只有这样，才可以更好的进行钢结构工业厂房设计。在焊接操作方面，工艺流程如图1所示。
图1 钢结构焊接工艺流程图：
3.5变形缝的设计
设计人员为多层钢结构的工业厂房设计变形缝，主要就包括防震缝、伸缩缝、沉降缝三种，各种变形缝的设计，都必须要综合考虑多层工业厂房的质量要求。以伸缩缝的设计为例，鉴于多层的厂房多具有较大的长度与宽度，一旦遭遇温度过度变化，楼层结构便会受到温度应力的影响，进而容易出现变形问题，使屋面、墙面等受到拉裂破坏，所以，设计人员应当以基础顶面作为起点，在两个温度区段分隔的上部结构部位进行设置，以便于上部结构在温度发生变化时沿水平方向发生变形，进而避免上部结构变形过度。
3.6合理应用设计软件
设计人员在使用设计软件分析厂房的结构内力时，应当严格做到规范化，厂房设计理念要与实际应用匹配，这种办法的实施对工程施工上设计方案的利用会更加的合理，这样施工完成的建筑会满足方案设计的要求。
结论：
针对多层钢结构工业厂房结构设计问题，需要考虑的问题还很多，在建设过程中必须加强各项管理，充分考虑各方影响因素，才能保证多层钢结构设计的质量[2]。
参考文献：
[1]刘敏华.有关多层钢结构工业厂房设计分析与探讨[J].城市建设理论研究：电子版，2016（7）：21~22.
[2]张海玲.多层钢结构工业厂房设计问题分析[J].科技致富向导，2017（29）：232.
论文作者:张宇生,王晨
论文发表刊物:《防护工程》2018年第35期
论文发表时间:2019/3/29
标签：钢结构论文; 多层论文; 厂房论文; 荷载论文; 工业论文; 结构论文; 弯矩论文; 《防护工程》2018年第35期论文;