摘要：随着经济科技的不断发展，厂房工程多以钢结构为框架梁柱的建筑结构，因其各种优点，目前已取得较为广泛的应用。工业厂房钢结构的设计对于实现厂房的经济价值、利用水平都至关重要，是在钢结构厂房处于主流背景下的一个需要深入探讨的话题。基于此，本文从钢结构厂房设计的要点展开分析。
关键词：钢结构；厂房设计；要点
1、钢结构厂房的特点
1.1钢结构厂房的跨度比较大，厂房使用的柱子通常比较高。众所周知，生产厂房属于生产企业的重要基础设施，所以其产品的体积与重童等一般情况下比较大。但是钢结构的体积与质量却较好的满足了这一要求，其重量比较轻，体积也不是很大。
1.2由于产品较重且外形尺寸较大。因此作用在钢结构厂房结构上的荷载、厂房的跨度和高度都往往比较大，并且常受到来自吊车、动力机械设备的荷载的作用，要求厂房的结构构件要有足够的承载能力。
2、钢结构厂房的优势
2.1施工操作简单灵活。传统厂房施工的过程中主要通过钢筋混凝土完成对结构主体的建设，在施工过程中施工周期较长，施工操作难度较大，这在很大程度上制约了厂房建设效果。钢结构厂房在施工的过程中对钢结构厂房构件进行优化，提高了构件的批量化生产效果，有效提高了施工速度，大大方便了构件的安装。
2.2钢结构与混凝土结构相比，混凝土结构具有较为复杂的建筑工艺，且不具备较强的防震能力，而钢结构因自重轻，不但能够弥补这些缺陷，还可以有效降低了地基承载力。
2.3钢结构系统通常会应用具有较高强度的材料，而钢结构厂房因投资成本不高，且拆迁便利，所以可以反复回收利用，避免了材料的浪费，对环境起到很好的保护作用。钢结构厂房建筑施工结构以绿色环保理念为主，将绿色建筑贯穿到了厂房建设的全过程。
3、钢结构厂房设计的要点分析
3.1节点设计
节点设计的原则首先是安全，其次是经济，并且应该与施工安装水平相一致。在厂房中最重要的节点是框架与柱的连接节点。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆按连接的转动刚度和连接构造之间的关系划分为刚性连接，柔性连接和半刚性连接。
目前用的最多的节点是刚性连接和柔性连接，半刚性连接使用的较少。对于节点的安全性，通常包含强度和延性两个方面。延性好的节点在地震作用下的变形能力强，不会发生脆性破坏，是一种理想的节点形式。半刚性连接节点，尚没有适当的计算模型应用受到了限制。柔性连接能传递轴力、剪力和很小的弯矩，可以近似看成是铰接。刚性连接节点大体上有三种类型：全焊接连接、栓焊混合连接和全螺栓连接。全焊接连接的节点，梁的翼缘和腹板全部采用焊缝连接在柱子上。通常情况下，翼缘必须采用开剖口的熔透焊缝连接，腹板可以采用开剖口的熔透焊缝，也可以采用角焊缝连接。
3.2立面设计
在立面设计中有四个基本特点依次是规模、线条、色彩、变化。钢结构厂房和钢筋混凝土结构厂房相比，线条是呈现轻钢结构建筑风格最独特的特征。传统的钢筋混凝土结构厂房由于屋面设置采光效果不理想，在设计时通常设计大量的采光窗，而大量的采光窗会破坏墙面的线条造型，钢结构厂房则不会受此困扰。轻钢结构屋面则大量使用屋面采光板，不仅采光均匀，而且不会破坏墙面的线条造型，既适用又美观，目前非常适合联合型厂房，顺便也解决了厂房的通风问题。
钢结构厂房的立面设计主要由工艺布置来决定的，立面要求简洁恢弘，同时简单统一突出重点。设计师们往往为了突出厂房结构的重点，会在厂房入口、外天沟或者收边泛水的地方使用跳跃性色彩和冷色调，起到画龙点睛的作用，勾勒出钢结构厂房体态轻盈、色彩丰富，给人耳目一新的感觉。
3.3钢结构厂房的防腐设计
钢结构如果暴露在大气中很快就会腐蚀，不仅会减小钢结构厂房构件的截面，还会引起钢构件的局部出现锈坑，破坏其表面结构，在一定程度上构成了厂房的安全隐患，所以在钢结构厂房的设计过程中要提高对其构件的防锈蚀问题的关注，为了提高厂房结构的稳定性和安全性，要综合考虑分析厂房周围的环境以及侵蚀介质的状况，在材料选择、工艺以及总图布置方面采取积极有效的预防和应对措施。
在钢结构表面涂刷防锈防腐涂料能够有效防止结构表面的锈蚀，因为金属表面产生锈蚀的主要原因是保护层透气，所以要使防腐涂层达到电阻大、附着力强、疏水性好以及涂层足够厚的要求，对氧气、水蒸气以及氯离子的侵蚀起到良好的屏蔽作用，在自然大气介质作用下的厂房室内的钢结构，涂刷的防锈防腐涂料的厚度要达到100μm，要求涂两道面漆，两道底漆；而对于在工业大气介质作用下的露天钢结构，涂刷的防锈防腐涂料的厚度约为150μm～200μm；此外，对酸环境中的钢结构要涂刷氯磺化防酸漆，用高于C20的混凝土包裹钢柱柱脚在地面以下的部分，要求它的保护层的厚度要大于50mm。
3.4抗震性设计
在对钢结构厂房做抗震设计时应注意：
3.4.1在厂房建设前要充分考虑加强其结构的抗震性，以应对复杂多变的地质变化，虽然钢材在重力刚性等条件上有抗震的优势，但在总体布置方面也要力求安全最大化，要求厂房结构的质量和刚度均匀分布，使厂房受力均匀，使其受到外力作用时，可以将作用力均匀抵消，这样就不会加剧作用力在刚性弱的地方聚积，给安全造成威胁，同时要多采用刚架和横向结构，利用钢结构的受力性减少横向结构变形。
3.4.2在建设过程中要充分考虑杠杆失稳的问题，钢结构在强度上可以充分满足建设需要，所以要在支撑系统上多做文章，提高厂房结构整体稳定性，对钢结构厂房尤为重要。
3.4.3在地震作用下，存在着低周疲劳作用，设计时应注意其对厂房的影响。对结构连接点的设计，应保证节点的破坏不先于结构构件的全截面屈服，应使结构构件能进入塑性工作，充分吸收地震能量发挥其抗震能力。
3.5钢结构厂房设计的耐热能力
在建设钢结构厂房时，其防火能力普遍较差，若钢材受热超出100℃，钢材的实际抗拉强度会随着温度的不断升高而迅速下降，塑性则会逐渐增大。当钢材受热温度达到250℃时，会稍微提高钢材的实际抗拉强度，但塑性却成降低状态，发生蓝脆现象。若钢材受热温度达到250℃以上时，即会产生徐变情况。若钢材受热温度高达500℃，钢材强度就会呈负极降低状态，最终导致钢结构塌落，所以在设计钢结构的耐热能力时，应做好充足的了解，并进行多次反复试验，以确保结构的安全性和可靠性。
结束语
在我国，钢结构还没有普遍的应用于工业厂房的建设中，因为使用的时间不长，所以有些内容还在探索之中。一般大型工程经常要求大空间，或建筑造型新颖，设计师往往会考虑钢结构，而钢结构工程对结构设计师提出了更高的要求，它不但要设计出安全、可靠的结构型式，还要尽量压缩施工周期，节约成本。因此，钢结构工程设计人员，应经常到施工现场走走，以此对设计存在的不足地方进行调整，从而使设计更加的完善。
参考文献
[1]闫桂森，陈旭.设计钢结构厂房应注意的问题[J].山西建筑，2014，（02）.
[2]邱亮.钢结构厂房设计中注意的几个问题[J].中国新技术新产品，2016，（14）.
论文作者:戴锐雄
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第27期
论文发表时间:2018/2/27
标签：厂房论文; 钢结构论文; 结构论文; 钢结构厂房论文; 节点论文; 刚性论文; 构件论文; 《建筑学研究前沿》2017年第27期论文;