广州市化工设计所 510000
摘要：科技的进步，促进工业建设事业得到快速发展。随着工业施工水平和工业设计理念不断提升，工业厂房的施工质量得到明显增强。钢结构自身的质量较轻、结构稳定、不易变形等特点，在工业厂房中和大型场馆中广泛的运用。本文就钢结构厂房设计总结和问题展开探讨。
关键词：钢结构；工业厂房；防腐；防火
引言
钢结构自身具有抗震性能好、自重轻、满足大空间需求等优势，同时在建造过程中可降低对环境的污染，减少成本，因此在工业厂房中应用较为普遍。
1钢结构工业厂房特点及发展历程
1.1钢结构工业厂房的特点
新型钢结构房屋在承重和抗震上有着诸多优势，在实际施工中有着广泛的应用。钢结构框架工业厂房自身重量较轻，同近代的传统砖混或钢筋混凝土结构相比较，钢结构框架的工业厂房自身重量仅为其1/5，而且这种较轻的结构在实际应用中跨度较大，在科学的设计之下，厂房单跨跨度可高于30m，其跨度要求较高的工业厂房中显得特别重要。钢结构框架厂房本身自重较轻，钢材自身延性较高，钢结构工业厂房抗震能力强，尤其是地震频繁的地区，通常都采用钢结构建厂。钢结构厂房具有优良的防火灾防事故能力，钢结构自身化学活跃度低，抗腐蚀、抗老化性能优良，密封性能较好，不仅可以应用在工业厂房，而且可应用在冷库化工厂等地点。钢结构厂房拆装方便，施工环境友好，钢结构往往是在工厂整体加工制造，便于拆卸或者重新组装，便于回收再利用，对生产环境破坏度较小，是一种可循环利用材料。钢结构往往是在生产工厂整体组装制造，工业化建造速度较快，在现场建造过程中只需吊装及少量拼装就可建造完成。提高工厂建造进度，一座大型的钢结构框架工厂往往只需要1～2个月便可完工。钢结构建厂总体占地面积较小，可以为场地实用实用使用面积预留较大空间，从而有效提升厂房的使用空间。钢结构厂房可改装性较高，钢结构厂房通常为大跨度结构，内部空间充裕，使用上可根据实际需要对内部空间做好一定相应的分隔处理，便可实现不同的功能区间，满足相关使用要求。
1.2钢结构的发展历程
我国早期钢结构的发展使处于铁制建筑物的水平，直至中华人民共和国成立之后，我国的钢结构才有了比较大的发展。随着我国社会经济的快速发展，在2000年以后，我国成为钢产量的大国，在建筑行业中对钢结构的应用也越来越多，尤其是在2008年奥运会的成功举办鸟巢，作为钢结构的主体建筑。也引起了一大批钢结构建筑热潮以及强劲的市场需求，通过鸟巢的带动，促进了我国钢结构建筑的快速发展。各种场馆，机场车站以及高层建筑都有钢结构的应用。随着钢结构建筑的快速发展与普及，我国钢结构的发展水平也得到了全面提升，各种先进的钢结构加工设备非常的全面，包括多头多维钻床，钢管多为相贯线切割机以及波纹板自动焊接床等这些现代化的钢结构，建筑机械能够确保钢结构设计、制造更加稳定。
2钢结构厂房设计要点
2.1钢梁设计
工业厂房一般跨度较大，可优先选用变截面H型钢梁，根据工程经验，变截面梁腹板高度变化一般取50mm/m，尽量不要超过60mm/m，否则需在不考虑截面抗剪屈服后强度的情况下计算截面高厚比，反而不能充分利用钢材。根据公路运输要求，钢梁一般每段不超过12m，分段拼接时，第一段建议为6~7m、第二段为12m，第三段自由调整，或者按弯矩要求进行分梁拼接。常用的翼缘板校正机，校正最小宽度200mm，钢梁翼缘一般最小值取200mm，轻钢厂房梁和柱腹板优选采用6mm，带吊车厂房一般根据计算确定板厚。钢梁断面一般取跨度的1/12-1/25，梁高度H不要小于350mm，屋脊节点处断面梁断面取跨度1/25，门式刚架斜梁与柱相交的节点域需验算剪应力，因此在设计中应尽量做大截面，这样节点域面积更大，验算更容易通过。
2.2撑杆设计
撑杆设计对工业单层钢结构厂房来说有着十分重要的作用，其功能为控制檐檩同天窗缺口地方边檩弯曲的方向。设计撑杆时，设计人员要求尽量应用角钢、方管及钢管等材料，保证拉条和撑杆连接以后，其连接处弯折，因此要求控制弯折程度在规定的范围中，尽量降低构件的局部弯曲。撑杆设计为斜拉条的话，不会有弯折发生，腹板边和弯折点之间的距离是10～15mm。
2.3钢柱设计要点
根据工程经验，常规厂房柱距若超过9m，屋面檩条和墙面体系用钢量会加大很多，对于普通的轻钢结构厂房，6m的柱距是相对节省的方案，因为此时采用普通的C/Z型檩条就可以解决问题，否则采用高频焊檩条，用钢量会大幅提高。对于土质较差，地基承载力低且荷载较大的厂房，大部分工程都需要进行桩基施工，而打桩的费用在工程总价中所占的比重也是相当大的，在某种程度上，减少了柱基础也就直接减少了造价。此时可考虑采用大柱距方案。钢柱平面外计算长度可通过设置通长系杆控制，对于轻钢厂房也可以设置墙檩隅撑，但效果不好。如果应力比超限不多，可采用如下方法解决：采用高强钢（如Q390钢材），在国内大型工程中已应用很多；采用钢梁－混凝土板组合梁结构；翼缘贴钢板也是可行的，只是不太经济；还可以考虑活荷载折减，考虑塑性发展系数等方式处理。
2.4防火防腐设计
在工业厂房设计时火灾是最重要的问题，钢结构部件在火灾高温的情况下容易出现崩塌情况，造成人员伤亡。要求与之相关的设计人员来提高钢结构部件的耐高温性能，确保出现火灾时，厂房在设计耐火时间中不会因钢结构部件变形导致崩塌，导致钢结构部件在火灾时出现问题。钢结构自身有着一定的活跃性，钢结构厂房在建设和施工中，较为容易受到附近环境的影响，比如说钢结构同空气中潮湿水蒸气、风沙泥土之间彼此改变，进而对化学性质进行改变，降低了承重性能同稳定性。为了有效降低腐蚀对于钢结构性能造成的影响，在设计时应该采取合适的防腐蚀措施和技术，比如说对出厂钢结构性能产生的影响，在进行设计时应该使用合适的防腐蚀措施，对出厂钢结构零件表面进行防锈涂装、储运、零件运输整个过程中完整包装，在较为干燥环境进行存储，对钢结构部件锈蚀部件情况进行定期检查，第一时间补刷已经受到破坏的涂层，实现提升钢结构抗腐蚀性能的提升。在进行轻型钢结构厂房设计过程中，要求对钢结构厂房的防腐蚀性、防火等做好全面的考虑，依据不同厂房的具体情况，来对防火、防腐蚀性等级进行确定，选择不同的防火及防腐蚀技术，确保厂房在应用中，可以满足设计的防火和防腐蚀性能。在实际设计过程中，明确防火防腐蚀技术的关键点，提出表面处理要求、涂料组分、施工要点、验收技术及性能指标等相关要求，保证厂房防火防腐蚀性能满足设计的要求。
2.5屋面支撑设计
屋面支撑应搁在钢柱正上方的钢梁处，不要搁在钢梁上，否则传力不直接，钢梁截面增大很多。张紧的圆钢可以作为屋面支撑，当受拉时，不考虑长细比限制，但当圆钢长度过长时（超过9m），下垂度很大，施工效果不是很好，此时采用角钢屋面支撑，需长细比控制，肢宽一般在100mm以上。圆钢和角钢与构件的夹角应在30°~60°范围之内，45°更好，但是前提是要保证受力，不要下垂。屋面支撑一般是按照拉杆设计的，因为当另一个方向的支撑受压有可能失稳时，受拉支撑和系杆一样可以组成一个几何不变体系，不影响整体稳定性。一个支撑受拉时，另一个支撑受压，两个支撑都按受压杆设计是可以保证安全和稳定的。
2.6结构纵向荷载传递
在钢结构建筑抗震设计的过程中，为了能够提高整体的抗震水平，往往可以通过纵向荷载传递的方式进行计算。其中，单层厂房纵向抗震设计包括设置柱间支撑和设置刚性框架两种方法。柱间支撑设计主要在温度区间第一或第二开间，如果所设计的第二开间在第一开间相应位置时，并且吊车应该在该温度区间的中部或者厂房，相应位置的三分点处上柱柱间支撑，通过设置刚性框架以及柱间支撑，能够保证整体的设置位置相同，在柱间设置的过程中，能够确保整个钢结构厂房，最经济最安全。此外，在单层钢结构厂房设计时每动力都必须设置柱间支撑，并且通过纵向的柱间结构，保证整个纵向的平面钢价得到全面提高，在柱间支撑设计的过程中，能够确保整个钢结构厂房的纵向刚度，确保厂房纵向发展的效果，而且在发展与传承的过程中，各种纵向荷载以及温度效应都能够得到全面的发展，在建筑物的不同区段都应该设置不同的独立柱间支撑系统，支撑的刚度对整个厂房的自身振动特性也会有明显的影响，在发生地震时支撑强度和刚度是否合理，也会对整个钢结构厂房的安全性造成明显的影响。
结语
近年来，在我国科学技术不断提升，许多环保型材料应运而生，在钢结构工业厂房设计过程中需要遵循“与时俱进”原则，在工业厂房建设过程中可以融入更多的环保型材料，充分的发挥其自身具有的可靠性、安全性等特征，从而使厂房可以在工业生产建设过程中作出更大的贡献。
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