钢结构厂房结构设计的要点分析

刘 ,俊1,2

（1.华新水泥股份有限公司，湖北 武汉  430035；2.华新超可隆新型建材科技（黄石）有限公司，湖北 黄石  430010）

摘要：随着我国工业发展进程的加快，相关企业规模数量明显扩张，工程技术水平也有了明显提高。钢结构厂房有着施工便利、轻巧美观、强度高、抗震性能好等特点，在工业生产应用广泛。在这个背景下，本文就钢结构厂房的特点进行阐述，然后对其结构设计工作的要点和设计中需要注意的事项进行具体分析，以期为相关人士提供参考。

关键词：钢结构厂房；结构设计；要点分析

1 引言

钢结构由于其众多的优点，包括增强耐用性、减轻重量和提高抗震性，正变得越来越受欢迎。钢结构厂房的主要特点之一是其跨越长距离的能力，目前中国的许多工厂利用大跨度的钢结构来满足特定需求。钢结构厂房的另一个特点是其重量小，与传统的混凝土结构相比，钢结构的质量更低，从而使地基上的负荷更轻。此外，钢结构具有更好的抗震性和更简单的施工技术，克服了混凝土结构的许多限制。因此，钢已成为民用建筑项目中越来越受欢迎的材料，为轻钢结构提供了更大的耐久性和延长的使用寿命。因此，为钢结构厂房的内部设计一个力敏结构是一个重大挑战，设计必须解决可能影响内部物流通道的各种因素，如钢支架的分布、空气地板的形式和柱间支撑的位置，还必须考虑到设计的成本效益，因为它是决定企业经济效益的关键因素。

2 钢结构厂房的设计要点

2.1 结构布置

在钢厂的结构设计领域，必须遵守特定的要求，同时也要确保对其尺寸的精确控制。对门式钢架宽度的限制，通常在21至24米之间，可根据工厂的特殊规格进行调整，但不应超过36米。这些框架的结构设计必须进一步保证垂直和水平荷载通过框架的组成部件有效分配，这反过来又支持相邻框架和补充支持系统之间的最佳连接。

还必须考虑到不同温度区对工厂结构完整性的影响，特别是对承担载荷和连接的构件的影响。此外，在屋顶的侧向支撑设计中，需要增加空间的稳定性。这可以通过考虑一系列因素来实现，如荷载的大小和分布，所用材料的特性，以及风和地震活动等外力的影响。纳入有效的侧向支撑系统可以大大增强工厂的弹性，提供一个能够承受外部压力的坚固结构。

2.2 受力分析

在钢铁厂的结构设计领域，必须彻底分析全负荷下屋顶的安全性。应力分析是这个过程中的一个重要组成部分，它涉及到综合考虑不同的载荷作用。举例来说，在确定结构设计规范时，分析应优先考虑活荷载和雪荷载之间的最大荷载。此外，在进行应力分析时，应将雪荷载和积灰荷载结合起来。需要注意的是，在钢结构厂房屋顶的施工和维护过程中，不应采用自动加载这种荷载的方式。

此外，在进行应力分析时，必须考虑到设计风荷载和地震荷载之间的区别。根据相关规范，房屋建筑的屋面，其水平投影面上的屋面均布活荷载，不上人屋面的均布活荷载标准值取0.5KN/m2。这些考虑对于工业建筑的高效和安全运行至关重要，确保其在适用的安全和监管标准参数内运行，同时促进其在支持相关工业流程的具体需求和目标方面的最佳性能。

2.3 防火设计

当钢材长期暴露在100℃的辐射热中时，其强度不会发生明显变化，并表现出一定程度的耐热性。但是，如果温度超过150°C，就有必要使用隔热材料。鉴于钢结构本身并不具备防火性能，因此必须对关键建筑进行大量的谨慎和关注，以确保充分的防火保护。这就需要在钢结构上涂抹一层防火涂料，以保证其防火性能。此外，设计者必须从多个角度进行全面分析，考虑工业流程的性质、易燃材料的存在以及其他潜在的风险因素等因素。可以采取的措施之一是合理设计疏散通道和逃生路线，减少火灾造成的损失，避免人员紧急疏散。通过仔细规划和设计这些路线，可以在火灾发生时促进安全和及时的疏散。此外，还可以采取其他措施，如安装自动喷水灭火系统，以防止和控制火灾的蔓延。

2.4 防腐设计

由于经常暴露在大自然中，钢结构建筑特别容易受到空气侵蚀的影响。此外，钢结构建筑的内部经常长期暴露在潮湿环境中，这加剧了其对腐蚀的敏感性。为了减轻腐蚀的不利影响，一种常见的方法是在钢结构表面涂上防腐蚀涂层。这种涂层的特点是致密、疏水、高阻、高附着力，其作用是有效地阻止水蒸气和氯离子从空气中进入，为钢结构提供最佳保护。这一预防措施对于保持工业建筑的长期稳定性和耐久性，以及确保其符合适用的安全和监管标准至关重要。

2.5 抗震设计

在工业厂房的钢结构设计中，抗震设计在确保厂房的抗震性和安全性方面起着关键作用，特别是在高振动地区。为了提高工厂的抗震性能，必须加强钢结构的抗震设计。在设计过程中，必须保证钢结构的布局均匀、对称，以减少振动对厂房造成的破坏。这要通过使结构传力清晰有效来实现。此外，必须采用科学合理的设计连接，以确保屋顶框架和屋顶板之间以及屋顶框架和柱子之间的牢固连接。这对于防止节点的损坏至关重要，否则会影响到工业建筑的整体结构完整性。

3 钢结构厂房设计中需要的注意事项

3.1 变形缝的设计

钢制工业厂房的建设需要加入变形缝，这些变形缝大致可分为三类：抗震缝、伸缩缝和沉降缝。设计师在开发这些接头时，必须仔细考虑与工业厂房有关的具体质量要求。这一点尤其重要，因为设施内的温度波动对建筑物的结构完整性有潜在的影响，会引起变形。

为了减轻这种风险，设计过程必须以地基顶部为参考点开始，应确定上层建筑在两个温度区的位置，以利于对温度变化的侧向变形。这将有助于防止上部结构的过度变形，确保建筑保持其结构的完整性。因此，变形缝的设计是确保钢铁工业厂房的最佳性能和长期稳定性的一个重要方面。

3.2 支撑系统

在设计钢结构厂房的支撑系统时，必须仔细考虑结构振动、跨度和整体结构性能等因素，以加强其实际应用。支撑系统的设计在很大程度上受到厂房具体功能的影响。例如，如果厂房包括振动装置或起重机，支撑系统设计必须包括横向支撑，以保证钢结构厂房的安全和稳定。这种方法可以促进科学的结构设计，从而使支撑系统发挥出更大的作用。因此，开发一个能够满足钢结构厂房多样化要求的支撑系统设计并优化其结构性能是至关重要的。

3.3 厂房的工艺设计和钢结构设计要相互协调

钢铁工业厂房是公司生产领域的重要组成部分，其建设在优化整个生产过程中起着至关重要的作用。然而，在某些情况下，厂房的结构设计可能无法满足所需的规格，如壁宽、厚度或高度不够。钢制工业厂房有多种结构形式，包括塔桅、网格、电缆膜、轻钢、平面分析框架和框架分析框架。选择合适的钢结构，就必须对具体的业务要求进行全面评估，包括使用格子结构，这有助于在处理悬空重量的同时最大限度地减少建筑物的负荷。

此外，在选择设备时，可根据具体用途和选定区域选择无缝钢管、焊接钢管等各种材料，以满足结构要求。无缝钢管的内部是空心的，这使得它们可以用于输送液体。相比之下，圆钢比钢管等实心钢更轻，可以帮助稳定工厂设计中的钢结构。因此，关键是要确保结构设计与生产工艺的条件相一致，工厂的设计与生产工艺相适应。通过考虑这些因素，一个精心设计的钢铁工业厂房可以提高生产过程的效率和生产力。

3.4 合理进行电梯间位置布置设计

在多层工厂的情况下，安装电梯来搬运货物成为一种必要。因此，电梯位置的选择是建筑施工过程中的一个重要考虑因素。主要目的是确保电梯的位置适合移动重型货物，同时确保运输过程中电梯之间的重量分布平衡。在选择电梯位置时，一定要避免偏离建筑的中轴线，如建筑的角落和两端。

4 结语

从本质上讲，工业厂房的建设是企业发展的重要物质基础，其合理、科学的设计不仅保证了运行的稳定性和安全性，也有利于提高工人的整体生活质量。目前，钢结构已成为工业建筑结构设计中的热门选择。然而，设计者必须严格遵守相关规范，并特别强调加强防火和抗震，以保证综合安全和质量。通过这样做，可以为中国工业部门的健康和可持续发展建立一个强大的基础。

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