试论工业厂房结构设计中的钢结构设计
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摘 要：本文概述了钢结构的内涵，分析了钢结构在厂房结构设计中应用优势，同时结合实际工程案例，对工业厂房结构设计中钢结构设计的要点进行了详细分析与探讨，以供参考。
关键词：工业厂房;结构设计;钢结构设计
1 前言
在工业厂房结构设计中应用钢结构形式，能全面提升厂房施工实用性、功能性，降低厂房施工成本，提升厂房使用寿命。钢结构在设计过程中要分析多项影响要素，整合施工作业各项要求，在满足经济性的要求下，保证钢结构厂房的安全性。
2 钢结构的概述
钢结构总的来说，主要分为重钢结构、轻钢结构两大结构。重钢主要应用于各大型的起重机上，其需要承受很大的荷载;轻钢主要应用于门式刚架、具有一些轻型的墙面结构上，一些承重量比较轻的建筑上，其相对于重钢所能承受的重量要小的多。
在工业厂房结构中，对钢结构各个施工连接部分进行合理设计，使其取得较为显著的经济效益和质量效益。钢结构工业厂房与混凝土结构设计相比，能全面降低设计难度，提升厂房施工效率。钢结构设计应用经济性较为突出，在结构拼装过程中能节约较多的施工原材料，施工经济性较佳。这些是目前钢结构大范围应用的重要因素。工业厂房应用钢结构，在结构中可以设置较大的空间，可以满足不同的工艺要求，保证上部空间得到合理应用，进而对工艺设备进行有效控制，节约更多项目建设成本。钢结构属于利用率较高的建筑材料，在使用过程中能多次应用，其安装操作需要的人力、物力较少，拆除的钢构件能直接回收应用，循环价值较高、环保性较强。
在工业厂房结构设计过程中，钢结构空间利用效率较高，在搭接过程中空间占用率较低，在设计中可变性较强。其空间构件具有多样化特征，对提升厂房后期建设空间利用率具有重要意义。在工业厂房建设中，钢结构应用也存在一些问题。例如钢结构材料防火性与耐腐蚀性有待提升，在厂房结构设计过程中要加强此方面的设计，全面提升钢结构应用价值，强化结构的耐久性与安全性。
3 钢结构在厂房结构设计中应用优势
3.1 大开间结构
钢结构科学应用在厂房设计中的关键优势是能够形成较大的开间，实际表现为：第一，相较于其它材料，表现出较强的灵活性， 同时十分轻。与类似材料相比， 运输与吊装操作更为便捷。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。第二， 便捷安装与拆卸结构节省了操作工期。实际安装操作中， 形成极高的机械化生产水平， 具有一定专业化水平的构件厂家生产相关材料， 保证材料质量。另外，现场操作时，负责相关的人员还必须不断投入人力和物力，不断提升操作水平。
3.2 重量较轻
建设操作中，重量相对偏轻，最大程度降低地基承载力。同时结构系统逐步提高了抗震能力，简化了操作流程，冷弯薄壁的特殊结构普遍应用在操作中，一定程度提升了防腐水平，增加了项目的应用时间。
3.3 提升操作效率
具体设计中，生产商在制造零部件时，凭借极高的强度与机械化制造材料，获得良好的质量与准确性。同时，有关人员还要向工地运输零部件，工地组装操作结构时，采取螺栓硅有关的零部件实施紧固，选择合理的方式，不但减少了操作时间，还对繁琐的操作流程进行简化，逐步提升了建筑水平。
3.4 抗震特点
结构产生较高的塑性与韧性，因此，可以有效预防地震灾害，水平相对较高的抗震特点可以最大程度降低破坏。对于动力荷载来讲， 结构质量相对极高， 通常可以有效抵抗达到八級的地震， 大规模应用在频繁发生地震的区域。
4 工业厂房结构设计中的钢结构设计的要点
4.1 工程概况
某机械施工集团有限公司钢构生产车间厂房，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。
4.2 钢结构设计的要点
（1）防火设计。在工业厂房设计中，钢结构与混凝土结构相比，容易受到温度变化影响，防火性能不强，因此需强化钢结构的防火隔热设计。在具体设计过程中，设计人员要对厂房火灾类型进行合理划分，制定防火等级，避免火灾隐患对结构稳定性产生较大影响，强化防火性能。在设计阶段，为了保障结构耐火性能得到有效提升，可以在钢结构表面涂刷相应的防火涂料。设计人员要优化火灾预防控制操作，对设计质量进行有效控制，比如对火灾逃离出口进行合理布置，能够及时疏散人员，降低火灾事故发生概率。
（2）防腐设计。长时间使用，钢结构会受到大气环境的影响，从而受到不同程度腐蚀与氧化作用。当工业厂房环境湿度较大时，会加速其氧化反应，导致钢结构腐蚀性更加明显。钢结构腐蚀之后，构件截面会变小，局部会出现不同程度的锈迹，导致钢结构主要受力位置应力集中，对结构应用性能影响较大。在设计过程中，设计人员要对厂房环境影响要素进行分析，制定合理的防腐设计方案，提升结构的抗腐蚀性。需要为钢结构涂刷相应的防腐涂料，保障外部环境中的腐蚀因素与结构不会直接接触，对结构起到有效保护作用。
（3）抗震设计。工业厂房结构设计中，抗震设计至关重要。如果厂房建设区域处于地震频发带，一定要做好防震设计，提升厂房抗震性，保障厂房结构安全性。在设计过程中，要对钢结构体型进行合理布置，提升结构传力性能，从而提高结构抗震性能。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。工业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）重视钢结构计算。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。
5 结束语
总之，不断发展的工艺时代， 相应提升了建设水平。高水平的厂房一定程度推动了生产的稳定发展， 相应也提升了人们的生活水平。近年来已经出现很多有关钢结构设计的全新工艺， 加之成功研究的新材料， 相应增加了应用效率。同时结构本身表现出的绝对优势， 应用在设计厂房建筑汇总， 表现出较强的灵活性， 保证建设的顺利实行。
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