工業(yè)廠房鋼結構設計研究

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摘要：我國經(jīng)濟水平的不斷提高，各行各業(yè)也迎來了新的發(fā)展機遇。尤其是國民經(jīng)濟中占據(jù)著重要地位的工業(yè)經(jīng)濟，更是取得了顯著效果。隨著工業(yè)化程度的不斷提高，工業(yè)廠房規(guī)模的擴大，在設計施工過程中，人們愈發(fā)青睞于使用鋼結構材料，以提升工業(yè)廠房結構的安全性和穩(wěn)定性。近年來，經(jīng)濟全球化程度加深，新工藝和新技術的引入和發(fā)展，也為工業(yè)廠房鋼結構注入了新的活力。基于此，文章重點分析了工業(yè)廠房鋼結構設計的特點及其常見的問題，通過明晰設計過程中的要點，以幫助相關從業(yè)者科學和高效地開展工作。

關鍵詞：工業(yè)廠房；鋼結構；設計鋼結構

以其較好的抗震性能、較快的施工速度以及較輕的自重等優(yōu)勢，成為工業(yè)廠房設計施工的首選。現(xiàn)階段，工業(yè)市場規(guī)模的不斷擴大，人們對工業(yè)廠房的建設要求也愈發(fā)嚴格。工業(yè)建筑除了要具備可靠性和較強的靈便性之外，更需要滿足節(jié)能環(huán)保的理念，這就需要工業(yè)廠房鋼結構與時俱進，掌握設計工作中的核心要點，以更好地滿足時展的需要。

1工業(yè)廠房鋼結構設計的基本特點

現(xiàn)階段，工業(yè)廠房鋼結構施工建設的過程中，多使用通過鋼板與熱扎、冷彎連接的鋼結構承重構件，而廠房的設計形式一般是門式鋼架輕鋼結構體系。這種工業(yè)廠房鋼結構施工工藝不但具備良好的靈活性，方便建設施工單位根據(jù)用戶的實際需求來隨時對工業(yè)廠房鋼結構設計體系進行合理恰當?shù)母纳疲⑶乙驗榇蟠筇嵘私ㄔO結構的承載力，施工人員在建設過程中可借助輕型H型鋼，逐步提高工業(yè)廠房鋼結構的穩(wěn)定性與安全性。當前，我國工業(yè)廠房鋼結構建筑施工階段對此類施工工藝的運用已經(jīng)較為成熟，在車間、倉庫等廠房結構的建設工作中更是隨處可見鋼結構工業(yè)廠房的身影。結合近年的相關數(shù)據(jù)來看，工業(yè)廠房鋼結構設計的基本特點表現(xiàn)在如下幾方面：首先是強度高和自重輕，適用于空間較大和跨度較大工業(yè)廠房設計。同時隨著鋼結構新技術的研發(fā)與應用，工業(yè)廠房鋼結構受益頗多，剛性和抗震性能得到了顯著的改善。另外，科技的發(fā)展，新型鋼結構材料的投入使用，在工業(yè)廠房鋼結構的建設施工中可以循環(huán)回收利用，不但有效地節(jié)約了工業(yè)廠房建設施工的成本，還實現(xiàn)了節(jié)能環(huán)保的社會效益。

2工業(yè)廠房鋼結構設計中存在的問題

雖然工業(yè)廠房鋼結構設計在我國工業(yè)建設領域中已經(jīng)得到廣泛的應用，但是在設計工作中，仍然存在一定的問題，需要施工人員予以重視。首先，設計理念不夠清晰，缺乏一定的合理性是制約工業(yè)廠房鋼結構設計水平提高的直接因素。最突出的表現(xiàn)是建筑施工實際往往無法按照結構設計圖的相關規(guī)定和要求，落實到施工環(huán)節(jié)中。一方面受設計人員主觀意識的影響，圖紙中可能會出現(xiàn)潦草或者象征不明確的標注，影響施工人員的判斷，使得工作無法按要求展開。另一方面則是不同施工單位有著不同的施工水平，所以對設計圖中各個節(jié)點的認識也有不同的看法，加上與設計人員溝通不夠及時，就很容易導致建造的鋼結構工業(yè)廠房與預期相比大打折扣，甚至出現(xiàn)工程質(zhì)量不合格的局面。其次，設計過程中，成本造價控制意識的淡薄。工業(yè)廠房建筑涉及面廣且施工周期長，造價控制能夠在一定程度上減少企業(yè)面臨的成本風險。但就工業(yè)廠房鋼結構設計的現(xiàn)狀來看，有不少設計人員在設計階段只是考慮了用鋼量的大小，而忽視了實際鋼結構構件在加工制造、材料運輸?shù)葘嶋H施工過程中會產(chǎn)生的造價差距，進而在正式施工階段就會出現(xiàn)成本的累積增加。

3工業(yè)廠房鋼結構在設計過程中的要點

顯而易見，工業(yè)廠房鋼結構在設計過程中，要充分重視施工工藝與鋼結構設計的相互協(xié)調(diào)。鋼結構工業(yè)廠房作為工業(yè)生產(chǎn)領域中的一大重要模塊，是保障工業(yè)生產(chǎn)有序進行的重要前提。為此設計人員不但需要考慮墻體厚度、高度以及寬度的指標是否達到，鋼支架分布是否合理等廠房鋼結構設計中涉及的各項標準參數(shù)，還要根據(jù)網(wǎng)架、塔桅、輕鋼、索膜、框架等鋼結構的基本形式，結合企業(yè)的實際需要和廠房建設環(huán)境選取作為合適的鋼結構。具體來說，當懸掛荷載偏大時，應選用網(wǎng)架結構，這樣能在一定程度上減小工業(yè)建筑的荷載壓力。另外，就工業(yè)廠房結構選型來說，也可以使用不同的材料用于支撐結構，當然選擇的前提始終都要按照具體使用要求。比如，無縫鋼管中含有中空的截面，可用作輸送對流氣體的管道；而諸如圓鋼、鋼管等部分實心的鋼材，因為質(zhì)量較輕，在鋼結構的工業(yè)廠房應用中，能夠大大提升整體的穩(wěn)定性。然后，在工業(yè)廠房鋼結構的設計中，還要全方位考慮結構計算的過程，尤其要保證荷載取值準確無誤。就工業(yè)廠房建設實際而言，評價和分析計算結果以此來調(diào)整設計規(guī)劃，是提升工業(yè)廠房鋼結構設計可行性的重要保障。判斷計算結果，不但要結合工業(yè)廠房建設的實際情況，更要按照工程的相關設計經(jīng)驗。在此過程中尤其要注重結構計算的首要條件，荷載取值的準確與否，因為這直接決定結構計算的最終結果。舉例來分析，工業(yè)廠房建設施工工藝提出的荷載為20kN/m2，在參考了工藝設備中的布置圖和重量的具體參數(shù)后，發(fā)現(xiàn)以相關規(guī)范作為標準而應用的荷載計算方式，得出樓面等效只需要考慮15kN/m2就已足夠。但我國幅員遼闊，區(qū)域之間天氣、氣候差異大，尤其是北方的部分地區(qū)常常會出現(xiàn)強降雪天氣，按照這種計算方式來設計鋼結構工業(yè)廠房很容易出現(xiàn)坍塌事故。因此，鋼結構設計計算中要結合客觀環(huán)境充分考慮建筑的荷載情況，以確保工業(yè)建筑安全性為目標，取荷載極限最大的值。另外，工業(yè)廠房鋼結構設計需要嚴格遵從弱梁強柱的基本原則，并且注重弱構件強節(jié)點的設計。設計要求與施工構建基本統(tǒng)一是工業(yè)廠房建設的必要需求，但是受客觀因素的影響，節(jié)點在某些時候可能無法滿足抗震需求。在梁端與節(jié)點部位柱端，受彎承載力有一定程度的差距。一方面由于梁柱部位的中心線通常不可以重合，所以柱端受彎承載力往往大于前者。另一方面，考慮到柱端節(jié)點中核心區(qū)域部分的受力和構造，會受節(jié)點偏心和柱截面的影響。所以，設計過程中普遍采用柱端彎矩增大設計值的方式，這就是弱梁強柱的具體體現(xiàn)，以提升柱的抗彎能力，增強其受力過程中的持久性。最后，在工業(yè)廠房鋼結構設計中最容易被忽視，也是最需要加強的就是防火設計的可靠性。因為鋼結構材料的原因，鋼結構工業(yè)廠房的防火能力相對較差，特別是處于100℃以上的受熱環(huán)境中，如果溫度持續(xù)升高，鋼材的抗拉強度就會不斷降低，在溫度達到50℃以上時，鋼材更是會產(chǎn)生徐變的現(xiàn)象。而一旦溫度達到500℃以上的情況時，鋼材強度會到最低的極限值，此時就容易出現(xiàn)工業(yè)廠房塌落的事故。所以，工業(yè)廠房鋼結構設計中要明確相應的工業(yè)建筑防火規(guī)范標準，通過有效確定鋼結構工業(yè)廠房火災的危險性等級，對鋼結構工業(yè)廠房的耐火能力和耐火級別有明確的規(guī)劃。相應的專業(yè)設計人員要結合借助實際制定鋼結構的防火應急方案，可以通過選用合適的防火涂料，覆蓋鋼結構的表面，這樣火災如果發(fā)生，防火涂料能夠在鋼結構中有效的耐火隔熱，避免鋼構件出現(xiàn)損耗。

4結語

工業(yè)廠房鋼結構設計工作要嚴格遵守法律法規(guī)制定的要求，并且要以提升工業(yè)建筑的安全性、穩(wěn)定性和可靠性為目標，從結構的選型到細節(jié)的把控進行全面的考量，以最大程度保證取值的合理性。在設計的實踐中，要充分總結，改進不足，按照工業(yè)建筑的實際需要有所側(cè)重，保證鋼結構工業(yè)廠房的質(zhì)量。

參考文獻

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作者:趙文東 單位:中材節(jié)能股份有限公司