摘 要：我国工业门类齐全，工业规模逐年扩大。随着经济发展，工厂建设标准也在逐步提高。因大跨度钢结构工业厂房施工速度快，抗震性能好，环保等优点，钢筋混凝土厂房所占的比例逐步降低。大跨度钢结构工业厂房在工业项目建设过程中发挥着重要的作用。本篇文章将会围绕钢结构工业厂房设计中的设计内容，并提出一些设计要点，使工业厂房设计安全适用、技术先进、经济合理、方便施工。
关键词：工业厂房 钢结构 大跨度 设计要点
引言
随着社会经济的发展，工业规模日益壮大，新建工厂数量逐年增加，现代工厂产能升级，生产力逐步提高。为了满足生产规模扩大的需求，对厂房提出了在保证安全经济的前提下采用大跨度的需求。与钢筋混凝土厂房相比大跨度钢结构厂房有跨度大、环保、施工周期短的优势。实践过程中分析设计主要内容，提出大跨度钢结构工业厂房的设计要点。
一.钢结构工业厂房设计的主要内容
1.结构体系
1.1大跨度钢结构工业厂房的结构体系主要分为平面结构和三维结构两种。平面结构有受力分析简单明显的特点，从结构类型可细分为：门式刚架结构，排架结构，平面框架。
工业厂房在设计过程中，首先需要根据工艺布置等要求进行柱网布置。根据吊车起重吨位、高度、跨度、柱距、屋面排水等条件确定选择结构体系和构件形式。
2.结构构件
2.1厂房柱
常用的厂房柱有：等截面或变截面实腹式H型钢、双肢或三肢格构柱、钢管混凝土柱。柱底在基础处通常采用刚接，柱顶与屋面梁或屋架采用铰接或刚接。
2.2吊车梁
吊车梁根据吊车吨位、厂房柱距选择实腹式焊接吊车梁、桁架式吊车梁、箱形吊车梁。两侧吊车梁跨度相差较大时，为保证轨道标高一致且共用支座，跨度较大一侧吊车梁可做成鱼腹式或变截面式，跨度较小一侧也可以在支座处附加支座。根据吊车
2.3屋面结构
根据跨度和柱距可选择实腹式H型钢梁、三角形角钢屋架、梯形角钢屋架、梯形方钢管(圆钢管)屋架、网架、网壳。
2.4托梁
生产要求对工业厂房结构局部抽柱时，采用托加或托梁以支承抽柱后无下部的支承的屋面梁或屋架结构。实腹梁称为托梁，桁架梁称为托架。与柱的连接采用铰接。
2.5围护结构
屋面围护结构优先采用复合压型钢板等轻型屋面，当生产工艺对厂房内洁净度有要求时可采用轻型预制板或现浇钢筋混凝土板。屋面檩条根据跨度采用冷弯薄壁卷边C型或Z型钢、高频焊接薄壁H型钢。
墙面围护结构优先采用复合压型钢板，如有防火要求可采用预制墙板或砌块填充墙。墙梁选择同屋面檩条。
抗风柱采用实腹式H型钢柱、平面桁架柱、三肢桁架柱。同时采用水平桁架或系杆加柱间支撑体系。
2.6厂房基础
厂房柱基础根据地基条件和柱脚形式采用杯口独立基础、短柱独立基础、桩基础。厂房内部设备基础宜与厂房柱基础脱开。
3.钢结构防火
3.1设计耐火极限
钢结构构件的设计耐火极限应根据建筑的耐火等级确定。建筑的耐火等级因不同的生产类型和建筑面积根据现行国家标准《建筑设计防火规范》GB50016、《钢铁冶金企业设计防火标准》GB50414、《火力发电厂与变电站设计防火标准》GB50229等要求确定。
其中，柱间支撑的设计耐火极限应与柱相同，楼盖支撑的设计耐火极限应与梁相同，屋盖支撑和系杆的设计耐火极限应与屋顶承重构件相同。
3.2防火保护措施
无防火保护钢构件的耐火时间为0.25小时，达不到设计耐火极限。防火措施可采用外涂防火涂料、外包防火板，或构件采用耐火钢。一般情况下优先选择占用空间小的防火涂料。防火涂料的材料要求应符合相关国家标准。防火涂料应与防腐涂料具有相容性，与使用环境相适应。
4.钢结构防腐
钢构件的腐蚀会危及工程安全和耐久，且造成资源浪费。构件本身的最小尺寸应满足相关规范标准的要求，然后采用涂装措施进行防腐蚀。
防腐涂层的使用年限应根据构件的重量性、维修难易程度等因素综合确定。
二.荷载和作用对钢结构工业厂房设计的影响
厂房结构设计采用的主要荷载和作用包含楼地面活荷载、屋面积灰荷载、吊车荷载、设备操作荷载、事故荷载、楼地面堆料荷载、检修荷载、地震作用、风荷载、雪荷载、温度作用等。以下对其中几类荷载进行简要分析。
1.设备荷载对厂房结构的影响
有动力设备的厂房，应分析动力作用对结构的不利影响，在有依据时可采用动力系数法，简化为静荷载进行计算。
2.地震作用对厂房结构的影响
厂房结构形体宜规则，平面布置宜规则对称，侧向刚度沿竖向宜均匀变化。大跨度屋面结构应按相关规范标准的要求计算竖向地震作用。
3.温度作用对厂房结构的影响
对于平面尺寸过长的厂房结构，通常采用设结构缝的形式，减小温度作用对结构的影响。
三. 钢结构工业厂房设计的设计要点
1.柱网布置
工业厂房跨度和柱距的确定首先应满足生产要求，厂房平面宜为矩形。柱距常用的尺寸有9米、12米、15米、18米。优先采用较小的柱距，局部采用较大的柱距，最后采用抽柱的方式。
2.厂房柱选型
厂房柱横截面高度小于1米时，优先采用实腹式钢柱。生产要求大吨位吊车时，厂房柱优先采用双肢格构柱，吊车梁中心线与分肢中心线保持一致。常用肢距尺寸范围为1~2米。双肢格构柱上柱的横截面高应考虑设人孔的最小宽度要求。当构造要求翼缘宽度较大，计算翼缘宽度可采用有效宽度，有效宽度满足宽厚比要求即可。对厂房柱的应力比应留有余地，以满足以后生产线改造时可能增加的荷载。
3.屋面结构选型
屋面结构优先采用梁柱刚接的变截面实腹式梁，梁横截面最大高度不宜超过1.2米。跨度和柱距都比较大，可采用网架结构。
4.吊车梁选型
吊车梁通常采用简支结构，吊车梁形式优先采用实腹式H型钢梁。吊车梁计算时，应按工艺要求考虑吊车台数。相邻柱距相差过大时，跨度较大的吊车梁可在端面采用变截面形式。吊车梁的跨度和吊车起重量较小时，吊车梁自身可保证吊车梁的整体稳定。吊车梁跨度不大于12米时，可采用槽钢或H型钢加走道板作为制动结构。跨度大于12米A6、A7工作级别的吊车梁，以及跨度大于18米A1~A5工作级别的吊车梁，采用设置辅助桁架加走道板和下翼缘(或下弦)水平支撑系统的制动结构。
5.柱间支撑布置
柱间支撑布置在避开工艺设备和门洞的前提下均匀布置。有吊车的厂房，下柱支撑采用双片支撑形式。厂房柱上柱设人孔时，上柱支撑选择双片支撑。下柱支撑一般采用十字交叉形式，上柱支撑采用人字形式。
6.结构缝布置
工业厂房的纵向长度和横向长度超过一定范围时，采用设结构缝的形式应对温度作用。厂房局部屋面高度有变化时，厂房横向跨数有变化时，应设结构缝。
结束语
随着经济的快速发展，工业项目的建设标准也在逐步提高，对于工业厂房设计也提出了更高的要求。大跨度钢结构工业厂房施工速度快、抗震性能好、环保等优点在建设工程已被广泛认可，应用更加普遍。设计过程中，把握好设计要点才能做到安全适用，经济合理，方便施工。
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