摘要：钢结构厂房不管是在施工速度，还是在承载能力、抗震性能和整体刚度上都具有很大优势，但是钢结构厂房因为钢材料本身的特点，在防火性和抗腐蚀性上的能力较弱。因此在钢结构厂房的设计阶段，为保证钢结构厂房的安全稳定，应积极探索厂房设计中需要注意的问题，然后扬长避短，采取有效措施最大程度地发挥钢结构厂房的价值和优势。
关键词：钢结构厂房；设计；问题
1钢结构的特性
1.1钢结构的优点
首先，钢结构材料强度高、质量轻。衡量质量轻重可以通过钢材的密度与强度的比值来确定。如钢材（1.7~3.7）×10-4m，钢筋混凝土18×10-4m，对比得出钢结构的质量轻。在荷载和约束条件都相同的情况下，钢结构的自重比钢筋混凝土自重小很多。比较跨度和荷载都相同的钢屋架与钢筋混凝土屋架，前者比后者轻2/3~3/4左右，若采用更轻的薄壁型钢，则更轻，比后者轻9/10。结构自重轻不仅可以降低运输费，还可以降低吊装费。其次，钢结构工业化生产程度高，施工工期比较短。钢构件只需要在加工厂大规模大批量生产，可以机械化制造。钢结构采用工厂加工、工地安装的施工方法。这样不仅缩短了工期，同时也可以降低工程造价，从而可提高经济效益。再次，钢结构的抗震性能比较好。在地震中，损坏最轻是钢结构建筑。这是由于钢结构自重比较轻和结构体系相对比较柔。当地震发生时，混凝土建筑容易开裂而粉碎性倒塌。钢结构建筑则不同，由于其的延展性能可减弱地震对建筑物的破坏力。钢梁和钢柱组成的柔性框架足以抵抗8度以上的地震作用，因此广泛应用于在抗震设防地区特别是强震区。然后，钢结构耐热性较好。钢材从常温到250℃，性能基本不变化，耐热性较好。最后，钢结构符合绿色建筑的可持续发展的要求。钢结构能合理利用资源和能源，对环境的污染较小，是绿色环保建筑。由于搅拌浇筑混凝土的手工湿作业，施工现场会产生大量的粉尘和噪声。钢结构不需要使用砂石、水泥等散料，可以避免扬尘、废弃物堆积和噪声污染等问题，也能有效地降低建筑垃圾。钢结构的材料基本上是钢材，可以全部回收，符合国家可持续发展的要求。在相同规模的建筑，钢结构施工中产生有害气体的排放量，却只有混凝土结构的65%左右。其施工过程能耗较低，隔热性能优越，在降低住宅碳排量方面具有明显的优势。
1.2钢结构工业厂房的特点
①钢结构厂房自重轻，钢结构自重仅是砖混结构的1/5。钢结构厂房跨度大，空间大。在合理的结构规划下，纵向柱状钢结构间距可以达到20m。②钢结构厂房的抗震性好、抗冲击性好。钢结构厂房整体刚性好、变形能力强。钢结构已被公认为是抗震设防地区特别是强震区的最合适的结构。③钢结构厂房防火性高，防腐蚀性高，密封性高。比如说，钢结构厂房可用于冷库、化工厂等。④钢结构厂房拆迁方便，可100%回收利用，对环境的破坏相对较少，是绿色环保型建筑。⑤钢结构厂房制造的工业化程度较高，可以快速标准流水线安装。所有钢结构构件均在工厂制作完成，现场只需简单拼装可以大大缩短施工周期，一座5000平方米的钢结构工业厂房，只需40天即可基本安装完成。⑥钢结构占用面积小，使用面积大，钢结构柱截面面积较混凝土结构柱的截面面积减少1/2左右，有效增加了建筑的使用面积。⑦钢结构厂房在使用过程当中易于改造，如加固，接高，隔断等内部分割，调整比较容易，灵活方便。
2钢结构厂房设计时应注意的问题
2.1屋面设计
钢结构厂房屋面尤其要注重防水设计，要结合屋面坡度、天沟类型、单坡屋面长度，合理确定屋面防水施工工艺和技术，并根据当地温度、降雨量情况进行适当调节和处理。
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2.2温度伸缩缝设计
钢结构厂房对温度比较敏感，为了避免温差对钢结构厂房的影响，要进行温度伸缩缝的合理设计，可在柱顶或梁中部位置设置滑动支座或双柱。滑动支座设置于柱顶或梁中反弯点处，可以较好地保证侧向位移效果，然而其缺陷在于不适用于梁截面变化较大的厂房结构，需要更大的屋面支撑；而设置双柱的方式则可以较好地消除温度应力的不良影响。
2.3荷载设计
钢结构厂房设计要注重荷载取值的计算，充分考虑工业厂房的实际使用情况及环境、气候等影响因素，提升钢结构厂房的可靠性。
2.4柱的设计
钢结构厂房的钢柱截面由型钢截面和组合截面构成。在型钢截面柱的设计中，要考虑型钢种类及其型号的差异性；而在组合截面柱的设计中，则要考虑构件受力性质、大小等因素。
2.5支撑系统设计
①支撑体系设置。可以沿纵向设计若干道屋面水平支撑，同时设计与其数量相同的柱间支撑，并在靠近中间的两道支撑处设置下柱支撑，以较好地连接各个平面的框架，提供侧向支撑点，合理传递风力、温度应力、地震力等纵向荷载。②支撑形式设计。可以设计一定厚度的砖墙，并在钢柱处设置锚固钢筋，以提升结构的整体刚度。柱间支撑要注意选取硬度较大的角钢作为支撑。③隅撑的设计。单纯依靠屋面、柱间支撑还难以确保钢结构厂房的整体稳定性和纵向刚度，还要设计隅撑和檩条，以减少屋面梁的长度，使结构支撑点的设置距离相对较小。
2.6防锈处理
一般来说，大多数厂房的选址本身就是在侵蚀性比较强的潮湿环境中，所以对于钢结构厂房来说，如果不进行钢材的防锈处理直接将其安置在空气中，则会造成钢结构的腐蚀。钢结构厂房一旦受到锈蚀，钢结构构建的截面厚度将减小，引起钢结构应力条件变化，从而可能会严重影响钢结构的使用寿命，造成钢材材料的浪费。鉴于此，必须重视钢结构厂房构件的防锈蚀问题，首先应该全面掌握钢结构厂房的相关信息，包括选址、厂房布局、材料选择和车间工艺结构等。其次，为保证厂房结构安全，一般会在钢结构表面涂上防锈漆，同时要确定涂层的数量和厚度。此外，对于露天的钢结构构件，需要确保其厚度，采取措施使其处于良好环境中，避免遭到外界的腐蚀影响。
2.7隔热与防火设计
钢材受热达到100℃以上时，由于温度的不断上升，钢材的强度将会下降。当温度达到250℃时，钢材的强度有所提高，但是其塑性将下降。当温度超过250℃之后，钢材会出现徐变现象。当温度达到500℃时，钢材的强度降到最低，钢结构可能会出现塌落问题。因此，一般来说，当钢材的温度在150℃以上后，为保证钢材的导热性能，必须采取保温隔热和防火措施。主要可以从以下三个方面开展设计工作：首先可以通过浇筑混凝土的方式或安装耐火性强的砖来保证钢结构构建的保温隔热性。其次，为将钢结构中的热量有效释放出，可以在钢结构周围安装硬质板材。此外，也可以根据实际天气情况选择厚涂型的防火材料涂在钢结构表面，从而可以为钢结构保温隔热性能的提高提供良好环境。
3结语
钢结构厂房设计要充分考虑实际情况，科学合理地进行各个部门的设计，使钢结构厂房设计达到最优化，提升钢结构厂房的安全性，突显钢结构厂房的优势特点，并在未来的设计中不断拓展和深化。逐渐解决钢结构厂房设计中的问题，拓宽钢结构的使用范围，向经济、科学、低碳环保的方向发展。
参考文献
[1]尹国盛.工业钢结构厂房结构设计重点问题研究[J].绿色环保建材，2016（12）：41.
[2]范建锋.关于钢结构厂房结构设计的相关研究[J].住宅与房地产，2016（24）：90.
[3]周安楼.工业厂房钢结构设计的现状及改进对策[J].山西建筑，2016，42（08）：63-65.
论文作者:韦明
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第33期
论文发表时间:2019/3/7
标签：钢结构论文; 钢结构厂房论文; 钢材论文; 截面论文; 屋面论文; 温度论文; 结构论文; 《建筑学研究前沿》2018年第33期论文;