多层钢结构厂房的设计

阮建云胡奇豹张维维

浙江省机电设计研究院有限公司浙江杭州310051

摘要：伴随城市化进程的不断加快，我国工业生产和建筑事业得到了稳健发展，钢结构的建筑设计水平和施工技术水平也都有了很大提升。在这一进程中，多层钢结构厂房建筑得到了大力推广，一方面因为钢结构具有延展性好、韧性强、自重较轻、受力形变量小以及成本花费较小等特点，另一方面由于钢结构能够承受较大的冲击以及拥有良好的抗震性能。本文针对多层钢结构厂房的设计要点和原则进行探讨分析。

关键词：多层钢结构；工业厂房；设计要点和原则

伴随我国经济的飞速发展和科研水平的不断进步，多层钢结构厂房为建筑行业开辟了新途径，其结构的特点和性能随着研究的不断深入，相比于其他材料的优势受到众多建筑单位的推崇，拥有较大的应用和发展前景。厂房的设计人员也逐渐偏向于优先考虑使用多层钢结构的设计。设计人员在进行钢结构设计时，需要进行全方位的考察和分析，做出科学合理的设计。由于多层钢结构厂房需要满足建筑单位对于质量、抗震、成本、美观等多方面的要求，所以设计人员应该熟练掌握相关知识和实践操作经验，为多层钢结构厂房的设计提供良好的条件。

1钢结构

1.1多层钢结构厂房的特点

（1）荷载大。一般来说，多层钢结构厂房的设施自身荷载多为几十吨，楼面活载多为2.5kN/m2至20多kN/m2不等。有时因为振动还会造成载荷的分布不均导致某部分的荷载增大。

（2）层高高，柱距大。在进行柱位设置时一定要注意与工艺路线相互协调，多层钢结构厂房的设计一般为了能够与厂房的工艺相搭配，厂房的高度大多是四米到八米之间，柱间距一般为六到十二米，但有一些特殊的工艺要求厂房的柱距大于十八米。

（3）楼面开孔大，质量刚度分布不均匀。多层钢结构厂房里规模较大的设施一般为上下高度十几米，有的甚至高达几十米，此外有些工艺路线上会存在某种特殊要求，楼面常常会分布一些大型的洞口以满足上述需求。但这样就会造成楼层错层较大，质量刚度分布不均匀，降低厂房的抗震性能。

1.2多层钢结构厂房的性能

（1）美观简单

多层钢结构厂房内部简单，施工人员可以便捷快速的建造出来，工程周期较短。多层钢结构厂房是一种轻钢材料的建筑，轻钢本身重量比较轻，可以省去多余的设备和器材来辅助施工，加快施工进度。本身的质量较轻也能减轻厂房的整体建筑的结构重量。除此之外，多层钢结构厂房外型美观，同时也拥有隔绝热量保持温度平衡的性能。

（2）承载性能良好

多层钢结构厂房因为自重较轻的原因可以减少厂房的结构重量，有着良好的承载能力。多层钢结构的厂房一般除了要承受自身重量以外，还需要承受很重的设备以及吊顶、吊车、悬空机械等其他荷载，上述要求都需要多层结构厂房的结构和材料具有很高的承载性能。研究结果表明，钢结构是一种拥有相当高承载性能的结构材料，完全可以满足多层结构厂房的承载需要，多层钢结构厂房的成本花费很显然低于钢筋混凝土结构体系。

2多层钢结构工业厂房的设计要点

2.1考虑外部环境因素的影响

多层钢结构厂房主要是由钢结构材料建成的，由多层钢结构厂房的特点可知厂房的承载能力对于整体结构体系的安全稳定性来说非常重要。设计人员设计厂房承受能力的时候，一定要仔细分析考虑高度、数量和一些外部环境等因素对于其承受能力的影响，应用相应的施工技术来保证整体结构的承受能力，增加多层钢结构厂房的安全稳定性。

2.2提高厂房的抗震性能

由于钢结构材料的强度高、韧性好，可以用较小的杆件来设计成结构的骨架，减小结构的重量，减小地震力带来的影响，从而提高结构的抗震性能，来更好地保障厂房建筑的质量和稳定。

2.3防火设计

厂房建筑在设计建造时应该注重自身的防火设计，可以采用添加外包层、使用水套、防火涂料等措施来加强多层钢结构厂房的防火能力。添加外包层有现浇成形和喷涂两种方法，拿喷涂法来说就是在钢结构的外面添加砂泵等防火材料用来作为保护层。

2.4防腐设计

由于厂房的日常工作经常会使钢结构腐蚀，所以设计人员应考虑对钢结构的表面进行防腐设计。一般要求防腐处理可以使用十年以上，防腐蚀涂层最小的厚度也至少为二百四十微米，最好选取互相之间配合较好的涂层配套。

3多层钢结构工业厂房的设计原则

3.1多层钢结构的整体化设计

厂房设计的原则一般是先进行建筑设计，然后再进行结构设计。但是多层钢结构厂房由于使用适合的材料及应用了先进的技术，可以同时进行建筑和结构设计，加快设计进程，提前设计好整个施工期间的协调统一和整体的布局，二者设计的相辅相成，可以使厂房的设计更加明显的显示出来。

3.2优化钢结构的截面设计

设计人员在进行截面设计的时候应该考虑选取翼缘或者是腹板较薄的截面。在使用钢材料的数目一定的情况下，若是截面越薄，相应的截面平面大小就会增大，钢截面受力时抵抗弹性形变的能力就会越强。当然，不能一味的追求刚度的增大，还需要保证其满足相应标准中有关的宽厚比和最小截面大小的规定。

3.3便于备料的原则

多层钢结构厂房施工所用到的钢，如C型钢、角钢、工字钢、槽钢等，品种和规格一般规定要求使用五种以下，当两种钢材料的尺寸较为相近时，尽量使用一样规格的建筑材料以方便采购。

4多层钢结构厂房的设计思路

4.1支撑体系

多层钢结构厂房在设计过程中大部分使用的结构体系分为三种：第一种为纯框架体系，顾名思义就是在结构上没有柱间进行支撑，水平和垂直方向上的设计都是刚接框架，这种体系适用于柱距较大但无法设置支撑的建筑；第二种为框架-支撑体系，结构的横向设计为刚接框架，纵向为柱-支撑体系，利用柱间支撑使得水平方向上的载荷传递至基础部分；第三种为刚架和支撑的混合体系，这种结构体系与第二种相比横向保持一致，纵向改为刚架和支撑混合的结构体系，这两种结构体系相互作用的情况下可以和水平方向的力进行抵抗。设计人员需要依据实际情况来决定采用哪种结构体系最为适合。

4.2柱网布置和楼盖设计

在进行柱网布置的设计过程中，要求建筑能够达到相关标准的规定，满足相应工艺要求，保证钢结构建筑在经济、技术、安全上的优先性。楼盖设计因其使用的材料不一样，所以性能上也有一些差异。钢承板组合楼板将混凝土与钢梁组合成整体共同受力，充分利用砼板的抗压与钢梁的抗拉作用，大大提高楼板的承载力；此外由于钢承板可以充当临时模板，免去支模的工序，大大缩短工期，减少支模与搭设脚手架的费用，减少工程造价。

4.3伸缩缝的设计

多层钢结构厂房的伸缩缝相比混凝土结构可以增加伸缝间距，是砼结构房屋的3-4倍，从而减少设缝带来的节点处理问题，提高建筑的美观性。

5结束语

伴随我国经济和城市化进程的飞速发展，建筑厂房也日渐增多，这就要求建筑领域需要提高多层钢结构的设计水平，以便满足建筑厂房的需求。多层钢结构厂房因为拥有自重较轻、耗费钢材量少、施工周期短等特点得到了建筑领域广泛认可。可是由于对钢结构的认知不足和实际应用能力较差，现在仍旧有很多建筑厂房不是多层钢结构建筑，所以多层钢结构工业厂房会是建筑厂房方面以后努力追求的一个目标。通过引进先进的技术理念和实际的应用锻炼，才会培养出具有专业素养高和实践能力强的人才。

参考文献

[1]纪昌,陈华.单层及多层钢结构厂房设计中常见问题的分析[J].低碳世界,2015(10).

[2]田炜谞.多层钢结构工业厂房结构设计[J].门窗,2015(12).

[3]张莉.有关多层钢结构工业厂房设计分析与探讨[J].中华民居,2014(21).