工业厂房结构设计中钢结构设计要点

工业厂房结构设计中钢结构设计要点

施增超

身份证号码：42118219950810141X

摘要：在工业制造过程中，厂房是完成生产任务的关键地点。对某些工业企业而言，建设厂房是至关重要的，因为厂房的安全和功能性将直接决定整个企业的生产效率。因此，对于工业厂房结构的优化设计显得尤为重要。目前，在工业厂房的结构设计领域，钢结构设计的应用种类繁多，使用频次也相当高，这为工业厂房的建设提供了一定的参考依据。本篇文章对工业厂房的钢结构设计关键点进行了深入探讨。

关键词：工业厂房；结构设计；钢结构设计；要点分析

引言

在当前的工业制造过程中，工厂不仅为工业制造提供了场所，同时也为员工提供了休憩的地方。如果厂房结构不合理的话，就会造成严重的安全隐患，甚至可能导致安全事故的发生。因此，对于厂房来说，进行合适的结构设计显得尤为关键。对于工业来说，最主要的就是生产效率以及产品质量问题，因此要想保证工业生产工作的顺利进行，就必须做好结构优化设计，从而提升整个工程的经济效益和社会效益。

1工业化厂房的钢结构设计特点

1.1便捷性

钢结构在工业厂房设计中具有显著的便捷性，与其他类型的房屋结构相比，其应用不仅简化了结构设计的复杂性，还有效地降低了设计难度，全面提升了施工质量和效率，从而实现了施工质量和效率的全面提升。在实际应用中，钢结构的便利性可以得到更好的体现，这有助于解决传统结构设计中存在的问题，并推动工业厂房的建设进程。

1.2经济性

钢结构的工业厂房在结构设计上展现出了良好的经济效益，特别是在使用钢结构进行厂房结构组装时,

对于施工材料的节约、施工周期的缩短以及厂房建设成本的降低，工业厂房结构设计中钢结构的应用显得尤为关键。对于工业厂房建设企业而言，这不仅能显著提升其经济效益，还能进一步降低建设成本。

1.3环保性

在钢结构的建设过程中，大多数都采用了轻钢作为结构材料，这种材料具有很高的环境友好性，并且在实际使用中不会对其周边环境产生不良影响。此外，钢结构还具有资源回收和再利用的特性，有助于减少资源的过度浪费。随着社会经济水平提升，我国工业发展速度越来越快，对于工业厂房建设也越来越多。因此，在进行工业厂房设计工作时，设计人员还需要高度重视钢结构设计的应用，以确保在工业厂房建设过程中，钢结构设计能够有效地发挥其作用，从而推动钢结构的进一步发展，提升工业厂房建设的整体质量，并为未来工业厂房建设提供良好的结构特性，为整个行业的持续发展奠定坚实的基础。

1.4空间利用效率高

在钢结构设计的应用中，空间的使用效率是非常高的。在工业厂房的建设过程中，无论是使用螺栓连接还是焊接技术，与其他结构设计相比，这些构件占用的空间都相对较小。因此，在构建结构时，它们具有一定的可变性。根据这些需求，可以设计出多种不同的空间结构，这样在未来厂房投入使用时，可以实现更高的空间利用效率，从而减少厂房空间的过度浪费。因此，需要重视厂房钢结构设计，保证其具有较好的空间利用效果。在进行厂房的结构设计时，传统的建筑结构在使用过程中遭遇了众多挑战，其空间的使用效率并不高。当厂房在后期开始使用时，很容易造成空间的浪费，这对后续的工作进展是不利的。

2钢结构厂房结构设计的要点

2.1结构设计

（1）确定结构形式。上部的刚性框架采纳了实腹式的设计，而钢制部分则使用了高频焊接的H型钢；下部框架梁采用预应力混凝土框架结构，柱和梁均为现浇钢筋混凝土结构。鉴于厂房的跨度较大，并且配备了桥式吊车和较高的檐口标高，这对厂房的刚度提出了更高的要求，因此柱脚和基础的设计采用了刚性连接方式。

（2）构件截面。应尽可能增加腹板和翼缘板厚，以便提高结构刚度。这个厂房配备了起重机，其高度和跨度都相对较大，构件设计采用了可变截面，由于在受弯构件中，腹板主要承受剪切力，而翼缘则主要用于抗弯。通过提高腹板的高度，翼缘的抗弯性能可以得到更好的展现。因此，为了保证结构安全和使用功能要求，必须适当减小或保持原设计厚度不变。如果在提高腹板的高度的同时，其厚度也随之增加，那么腹板的钢材消耗量会过大，这是不经济的。

（3）节点设计。在设计过程中，需要重视节点的设计，并确保以下措施：①提高连接的强度，例如加厚焊缝和增大螺栓的尺寸。当考虑到柱顶荷载作用下梁底出现局部屈曲而导致整体失稳时，建议将柱子顶部设置适当位置的限位装置。②与横梁端板相连接的柱翼缘部分，其厚度应与端板保持一致，并且两对螺栓之间的最大距离不应超过400mm。③当考虑到梁翼缘处有较大挠度影响，建议加大柱截面高度以提高抗弯刚度。④采用主刚架构件时，选择使用高强度的螺栓。如果端板连接仅受到轴力和弯矩的影响，或者其剪力低于实际的抗滑移承载力（基于抗滑移系数为0.3的计算），那么可以选择使用高强度的承压型螺栓连接；反之，则建议使用高强度的摩擦型螺栓。

2.2防火设计

钢结构的工业厂房在防火方面表现不佳，特别是当钢材的温度超过100°C时，随着温度上升，其抗拉能力会下降，而塑性则会增加；当钢中含有较多的夹杂物时，钢中易析出碳化物和硫化物等杂质元素，使钢材产生蠕变或软化。当温度接近250°C时，钢材的抗拉能力稍微增强，但其塑性却有所下降，导致出现了蓝脆的情况；钢构件发生局部屈曲或失稳后产生裂纹并向周围扩展，直至破坏。当温度升至250°C以上，钢材会呈现出徐变的特性；高温下钢材会产生应力松弛和塑性变形。在温度上升到500°C的情况下，钢材的强度急剧下降，导致钢结构发生坍塌，由于高温下的钢构件会产生严重的热应力和变形，使得钢结构承受较大的热冲击载荷作用，导致结构破坏。

（1）根据《建筑设计防火规范》，需要准确地定义建筑物生产中的火灾风险类别，并合理地确定建筑的耐火等级。厂房生产的火灾风险被分为甲、乙、丙、丁、戊五个等级，如果一个工程项目被确定为二级耐火等级，那么必须严格按照二级耐火等级涂抹防火涂料进行防护，以确保钢构件满足二级防火等级的耐火极限要求。

（2）在设计阶段，选择适当的钢结构防火保护措施是至关重要的，这意味着要将钢结构的耐火能力提升至规范所规定的水平，以防止钢构件在火灾中发生变形或塌陷。目前，为了保护钢结构厂房，最普遍的做法是在其表面涂抹钢结构防火涂料。当发生火灾时，这种涂料可以作为耐火隔热的保护层，有效地提升钢构件的耐火极限，以满足当前国家规范的要求。

（3）在钢结构建筑的设计过程中，必须合理地划分建筑物的防火区域，并对每一个防火区域的面积实施严格的管理和控制。当发生火灾时，如果不能迅速撤离至安全区，就会导致大量人员被滞留而造成严重后果，还需要对每个分区的疏散口数量和疏散距离进行严格控制，所谓的安全出口是指那些满足防火标准要求的，可以直达室外平面或安全区的门。通过科学地设置疏散指示标志，可以确保人员迅速地疏散到安全区域，从而显著降低人员伤亡和人民财产的损失。

结束语

工业企业的持续成长与工厂的建设是分不开的，而建设高品质的工厂对于确保工厂的安全性和稳定性起到了至关重要的作用。因此，必须要对工业厂房建筑结构设计给予足够重视，并采取有效措施保证结构安全性及稳定性。随着现代科学技术的不断发展及对产品要求的不断提升，钢结构在工厂建筑领域得到了广泛应用。

参考文献：

[1]吴品忠. 工业厂房结构设计中钢结构设计的应用研究[J]. 中国建筑金属结构,2021(1):86-87.