大空间工业厂房钢结构设计及优化

1、大空间工业厂房钢结构设计及优化摘要：工业厂房是企业重要的生产场所，厂房的质量关系工业生产的效率和工 作人员的生命安全，应得到足够的重视。钢结构工程以其优越性逐渐替代了传统 的厂房砖混结构，得到了广泛的应用，决定着建筑物的质量。钢结构工业厂房具 有良好的抗震性能以及自重较轻等特点，其结构性能影响着企业的生产活动，因 此，优化钢结构的设计迫在眉睫。关键词：工业厂房；建筑结构设计；设计优化引言：钢结构工业厂房具有优美的外观、建造成本低、建造时间短的优点，被工业 企业广泛运用。同时，随着我国经济水平的不断提高，各种工业企业层出不穷， 企业对工业设施的要求也越来越高，修建的工业厂房空间越来越大，给钢结构

2、工 业厂房的设计造成了很大的困扰，是一个严峻的考验。为解决目前我国钢结构工 业厂房设计方面存在的问题，增强厂房建造能力，应不断创新并完善设计思路和 技术，促使我国工业厂房建造技术不断发展。1大空间工业厂房钢结构的优势1.1便捷性钢结构的生产工艺和自身特质使钢结构建筑的建设更加方便快捷，与传统的 结构设计相比，使用钢结构建造工业厂房能极大地降低设计和施工的难度，提高 工作效率。1.2经济性钢结构具有强度高及稳固的特点，与传统的建筑结构相比，单位重量的钢结 构能够承受更多的荷载，建造时，可以减少材料的用量，且钢结构价格便宜，可 以减少修建工业厂房的成本，减少支出，提高企业的经济效益。1.3环保性钢

3、结构具有可回收利用的特点，避免了厂房拆除造成的浪费和残留物对环境 的污染。同时，钢结构在使用过程中不会产生污染物质，是环境友好型建筑。所 以，使用钢结构设计工业厂房具有很强的环保性。1.4空间利用率高钢结构方便组合和拼接，由于自身特点，所占用的空间远小于其余结构，所 以，拥有更灵活的设计方案，可变性潜力巨大，在提高空间利用率方面具有很大 的优势。2大空间工业厂房钢结构设计的不足2.1整体布局设计厂房时，应注意整体布局，用整体观念考虑设计方案。钢结构厂房作为 生产的场所，是企业布局的一部分，应将厂房要求和企业特点（如面积、气候等 因素）一起考虑，使厂房与企业其他建筑协调存在。但是，许多设计者不能

4、从大 局考虑工业厂房的设计，使工业厂房与其他建筑的位置产生冲突或矛盾，例如， 工业厂房与居住区距离过近，厂房生产产生的噪声或有害气体会极大地影响附近 居民的身体健康和工作效率。2.2精确度不够在钢结构的设计过程中，荷载取值的准确性在很大程度上决定着钢结构计算 设计结果的可靠性。但是，一些设计者在设计过程中不够严谨，荷载取值不够准 确，导致支撑物安装位置不合理、墙体厚度不足等情况，影响了结构整体的稳定 性。2.3结构不合理项目的造价与企业收益息息相关，工业厂房的建造在设计阶段基本确定了建 造的成本，但是在实际设计中，有许多不注意控制成本的情况。例如，钢结构工 业厂房设计不科学，需要安装承重结构的

5、部位没有安装，不需要的部位反而安装 了，这样会造成资源的浪费，严重时会造成厂房安全质量不合格，需要拆除重建， 增加返工次数及项目的成本。3大空间工业厂房钢结构设计优化要点3.1防火、隔热设计钢结构目前在工业厂房建筑结构中得到了广泛应用，它相对于混凝土结构具 备强度高、塑性好等优势，但钢材导热性强，温度对于钢材的影响较大，100C 以上钢材抗拉强度会逐渐下降，可塑性会有所提升，达到250C时可塑性也会降 低，温度达到500C钢材会直接断裂，因此钢材的防火、隔热能力相对于混凝土 结构而言较差，使得钢结构的工业厂房安全隐患较大。在进行工业厂房建筑结构 设计时对于钢结构表面温度达到150C的均应注重防

6、火性能、隔热性能，以确保 工业厂房的安全可靠。对于防火设计的优化首先应结合施工工艺图、生产类型、 工业厂房对防火隔热的需求确定防火等级，设计时严格遵循国家防火规范，材料 的选择也应符合质量与防火等级要求，并在钢材上涂抹防火涂料。防火设计时还 应对工业厂房的平面布局设计进行优化，科学布置防火隔热设施、安全疏散通道 以及消防楼梯等，从而确保火灾突然发生时生产工作人员能够安全撤离，尽可能 避免人员伤亡。对于隔热设计则应进行耐热保护，如冶金工业厂房中加热炉附近 辐射范围内的钢材进行保护。3.2抗震设计近些年来，我国地震等自然灾害频繁发生，由于钢结构稳定性没有达到施工 安全要求，使得工业厂房的建筑结构稳

7、定性不够，进而导致地震来临时工业厂房 倒塌、人员伤亡等，因此对于工业厂房建筑结构的防震设计应给予充分重视，从 而确保工业厂房建筑结构的整体优化。首先，工业厂房建筑结构设计人员应从全 局考虑，结合工艺图明确工业厂房的质量要求，使得设计的结构均匀合理。然后 钢结构在厂房横向结构中的设计是钢结构工业厂房建筑结构设计中的最关键一环， 需要综合考虑钢结构各配件的受力性能并根据横向结构的变化规律将各类负面影 响控制到最低，充分发挥钢结构的作用。最后对于地震因素对于工业厂房的影响 进行分析时，应充分考虑外部环境对厂房的影响，以钢结构工作的实质要求为依 据选择结构框架，做好节点的设计工作，对于连接钢材构建的部

8、分保证抗拉伸性 以及强度，充分发挥各构件的作用，进而提高工业厂房的抗震能力。3.3防腐蚀设计钢结构在自然环境下容易被氧化腐蚀，尤其是在潮湿的环境中，钢结构的氧 化腐蚀程度更加严重。钢结构被腐蚀会造成钢材构件截面不断减小并在钢材的表 面出现绣坑，使得钢结构的受力发生应力集中问题，极大程度缩短钢结构的使用 年限。当前为了防止钢材的腐蚀现象，我国主要采用防腐防锈涂料，使水蒸气、 氧气以及氯离子等腐蚀因子与钢结构相隔离。在对钢结构进行防腐设计时，应充 分考虑工业厂房的环境进行合理防腐设计，从而保证钢结构的正常使用，对于防 腐防锈涂料的涂抹厚度，应结合钢材所处环境进行合理控制。3.4屋面支撑系统设计工业

9、厂房建筑设计中对于屋面结构及支撑系统的优化措施：首先根据厂房的 高度、跨度，抗震等级、吊车吨位等信息进行合理的布局。一般对于钢结构工业 厂房屋盖结构需要设计为垂直支撑结构，但需要安放大型震感强烈的装置或特重 级吊车的工业厂房，需要将屋盖支撑系统设计为纵向水平支撑结构。对于横向水 平支撑结构的设计则需要将其安装到屋架的上弦以及天窗架上弦结构中。其次对 支撑系统构件的内力情况进行科学设计，减少钢构件使用数量，缩短构件的截面。 大型结构的屋面设计时需要利用三点和屋架焊接方式，以确保上弦的支撑能力， 其中可以用轻质混凝土板构建大型的屋面板，以降低荷载。最后对于厂房的排水 设计，应将屋面设计成具有坡度的

10、，坡度控制在5内，但在南方多雨的地区，厂 房屋面坡度可适当增加。3.5立面设计工业厂房作为进行工业生产的场所，人们普遍认为只需满足生产需求就足够。 但21世纪随着人们对审美的追求，建设单位对工业厂房的立面设计提出了很高 的要求。在进行工业厂房建筑结构设计优化时应在确保经济适用的前提下提高美 感，如线条、规模以及色彩等。线条的横纵设计由工业厂房的立面高度决定，规 模则由厂房的类型决定，如用于重工业生产的工业厂房规模较大，应在满足工艺 的情况下再追求美观。对于在建筑结构中发挥维护作用的结构，可以综合考虑采 光以及美观，如采用横向高阻燃型玻璃钢采光板，采光的同时实现了美观。此外， 应在工业厂房的危险区