天津市市政工程设计研究院 天津市 300392
摘要：工业厂房结构设计是工业厂房建设的重要环节，在结构设计领域中，钢结构设计的不断发展和广泛应用，为工业厂房结构整体设计提供了有效的帮助。为了迎合市场对工业发展的现代化要求，提高工业厂房结构设计的质量，成为了工业生产和建设的重要部分，本文对工业厂房结构设计中钢结构设计的应用进行分析。
关键词：工业厂房；结构设计；钢结构；应用
近年来我国工业发展速度较快，工业厂房建设规模和建设数量都有了较大程度的提升，技术也有了很大的进步。在当前工业厂房结构设计中，钢结构应用十分广泛，钢结构具有轻质、高强、较好抗震性能、施工方便、美观及节能等特点，在土木工程领域受到越来越多的青睐，尤其是厂房结构，钢结构已逐步替代钢筋混凝土结构，得以广泛应用。
1钢结构的优点概述
1.1钢材本身的优点
钢材是工业化建筑生产过程中非常重要的一个产物，这种材料具有的特性十分明显。因而在我国的很多基础建设和设备的制造过程中，都有经常使用这种材料。钢材具有较高的强度，是因为在钢材的生产过程中，要先进行严格的把关，然后严格控制提炼钢材的过程，增强了钢材这种材料本身的稳定性、耐磨、抗压性。
1.2装配的优点
钢结构还具有较高的承载力，跟混凝土结构相比，同重量钢结构的承载力比混凝土要高，同时钢结构还有一个显著的特点，钢材的比重更小，与混凝土相比，钢结构的质量只是混凝土结构的1/3。
钢结构本身还具有一定便捷性。钢材可以在后期拆卸时进行二次回收利用，在一定程度上节省了材料。
2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，在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。钢结构厂房在涂刷防火涂料后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。
3工业厂房结构设计中钢结构设计应用分析
3.1抗震设计
虽然钢结构本身的抗震能力较一般结构强，但为进一步提升工业厂房整体的抗震性能，避免结构变形、失稳等问题的出现，需提高对抗震设计的重视程度。
首先应保证设计的厂房钢结构具有较好的均匀性，使厂房整体受力均匀，比如用钢架为基础对厂房钢结构横向与竖向结构合理布局。比如为避免因温差变化太大而产生太大的温度应力，从而引起结构变形问题，可在内部设置温度伸缩缝，明确温度区域长度，选择单柱或双柱方式进行设置。此外，为提高钢结构工业厂房整体抗拉强度与强度，应根据厂房结构形式、车间吊车设置、振动设备以及厂房高度、长度等进行支撑体系的合理设置。常见的支撑体系有柱间支撑和屋盖支撑两种。柱间支撑与屋盖支撑系统需协调设置，一般选择温度区中部设置下柱支撑，使车梁等构件随温度变化向两端自由伸缩。在进行上柱支撑设置时，为提高钢结构上部纵向的刚度，使其能承受纵向上的地震作用和风力，要求在温度区段的两端柱之间设置上柱支撑。屋盖支撑系统包括横纵向支撑、垂直支撑和系杆结构。在进行该系统设置时首先要充分考虑工业厂房的高度、跨度等，然后根据柱网布置结构和屋盖结构形式进行合理设置、其次在处理大型钢结构厂房屋面面板时应开展屋架焊接工作，做好屋盖的横向支撑。另外当屋架间的距离超过规定值，或在钢结构内部设置吊车和振动设备时需进行纵向支撑设置。
3.2防腐设计
工业厂房的特殊性使其在选址时只能选择环境相对来说比较偏僻的地方，一般这类地方本身空气湿度较大，且侵蚀性很强。而钢结构本身也容易在大气环境下发生氧化反应，从而出现腐蚀现象，尤其在处于潮湿环境下时会加剧氧化反应，使腐蚀更加严重。在钢结构出现腐蚀后构件截面缩小、钢结构的表面会出现锈蚀，受力部分会产生过大的应力而降低钢结构的使用寿命，甚至可能会引起严重的安全事故。因此必须重视对钢结构的防腐防锈设计，首先根据厂房的选址、厂房布局、材料和车间工艺结构等信息合理设置防锈处理措施；其次为了提高厂房的稳定性和结构的安全性，一般在设置钢结构构件时就要在表面涂上一定厚度的防锈漆以此隔离外界诸多不利因素。另外对于露天钢结构构件，必须多涂几层防锈漆，或者采取其他防护措施使其处于良好环境下，避免外界潮湿的空气对构件产生腐蚀影响。
3.3防火设计
钢结构材料虽然强度大、抗震性能好，但是其保温隔热和防火耐热的能力较差，在温度过高时也会导致钢结构材料强度下降，影响结构的稳定性和抗震性能。尤其在温度超过250℃之后钢结构材料强度下降，会出现结构变形问题甚至坍塌事故。因此必须要做好隔热防火设计，具体设计措施包括，首先采用现浇混凝土或安装耐火性材料来提高钢结构的保温隔热性能，其次在构件四周安装硬质板材能有效将钢结构内部热量排出。此外也可通过在钢结构表面涂抹防火材料来提升钢结构的防火隔热、保温的能力。
3.4结构计算
在进行钢结构厂房设计前还要做好结构的计算，结构计算是否准确将关系到和厂房钢结构各参数的准确性，如果数据不够准确将无法为后期设计施工提供可靠依据。钢结构计算内容包括柱子长度、梁端弯矩宽度、各部位荷载、裂痕宽度计算等。在进行结构计算时要求施工人员和设计人员进行交流，可避免因计算环节的问题而影响工业厂房钢结构设计的质量。
结语
工业厂房是工业发展的重要物质基础，工业厂房结构体系选择是否合理、结构设计是否科学将直接影响工业厂房的安全稳定性，从而影响工业的发展。目前钢结构是工业厂房结构设计中常见的建筑材料，但钢结构自身也存在容易腐蚀、耐火耐热性差等缺点，所以在工业厂房钢结构的设计中必须加强抗震、防腐和防火设计，全面提升工业厂房的使用性能，保证厂房安全运行，提高厂房结构的使用寿命。
参考文献：
[1]吴楚卿.钢结构设计在工业厂房结构设计中的应用探讨[J].中国新技术新产品，2018（08）：80-81.
[2]李尧.工业厂房结构设计中钢结构设计的应用分析[J].住宅与房地产，2018（07）：90.