张 巍
天津水泥工业设计研究院有限公司 天津 300400
摘要：随着近些年我国经济的快速发展，对于能源的需求也日益增加，当前我国的城市规模已经空前庞大，而在建筑行业突飞猛进的同时，随之带来的对于建筑结构施工技术现状和问题的探究也越来越深入化。而单层钢结构厂房是当前我国厂房结构应用中存在广泛的一种，而针对这一类厂房的特点，在进行总结设计的经验基础上，进行结构优化设计也越来越重要，在一定程度上对于厂房建设的合理设计具有显著的影响，同时还能够通过专业角度的结构优化出发，降低厂房的造价成本。为此需要能够针对当前单层钢结构厂房结构优化设计方法进行深入的探讨，从而更好地实现对于厂房建设的优化和施工的优化。而本文正是就单层钢结构厂房结构优化设计方法进行的深入探究，以期为结构设计提供优化方法上的探讨。
关键词：单层钢结构；厂房结构；结构优化设计；设计方法探究
引言
与使用传统的钢筋混凝土结构设计相比，新兴起的钢结构架构具有结构比较稳定、成本投资低，施工速度快，周期短见效快，绿色环保，可移动重复利用等很多优点，所以在现在轻工业建筑厂房中受到业主青睐，在建筑厂房中使用较多，但是从实际案例中也发现存在一些不足，存在安全隐患，所以需要进行进行加固优化设计，消除隐患，保障生产安全。
1钢结构建筑主要的特点
部分钢结构的特性被用于非居住建筑的研究。文中即将讨论的钢结构非常适合现代居住用建筑。以下是详细介绍钢结构的主要特点。首先，钢铁构造物抗震性能很好。如果发生地震，瞬间就会释放能量，破坏力实际上非常大，包括非燃烧性损伤在内的主要破坏方法，燃烧损伤及脆性故障。一般使用的钢筋混凝土构造物在抗震性方面有很多缺点，钢构造物本身就是轻量的优点。一般使用的钢筋混凝土构造物的重量和四层的砖一样。混合结构住宅的重量与地震相似，所拥有的住宅强度相对较小，同时，钢铁本身的高强度特性能够较好地消耗部分地震能量，减少地震带来的损失。所以钢结构房屋具有优秀的地震性能。
钢构造物可以满足顾客的需求，按功能间隔配置，传统房屋使用的大部分材料都是钢筋混凝土，空间布局有很多限制。钢结构的自身具有劲性结构能够承担施工荷载以及结构荷载，在施工的过程当中节省了拆模、支模材料的使用，使其完成降低成本的目的。能够更好地适应现代住房产业的发展，钢结构商品化的程度高，非常适合用于批量的工业化的生产。
2钢结构厂房的加固意义
目前的厂房建设，使用钢结构可以有效提高建筑效率。由于钢结构厂房具备自重轻、抗震性好、自身受力合理且拥有较高的经济性，在施工阶段不用做施工支模等，故在建筑中受到广泛应用。
在钢结构厂房的建设中，各构件之间采用焊接、螺栓或者铆钉的方式来进行连接，与传统建筑相比，这种建筑具有强度高、强重比大、施工速度快等优点，在现代化企业建设中，发挥着重要作用。钢结构厂房在建设和使用阶段利用钢材作为承重构件，发挥着自身重要作用。钢结构厂房在建筑中自身优势不断明显，相对于混凝土材料，这种结构能够发挥更大的作用。为提高钢结构厂房的使用寿命，企业对厂房进行加固十分重要。在使用过程中，采取科学有效的加固方式，来提高整体建筑的稳定性，减少企业支出，增加企业自身效益。
3工业厂房钢结构设计中存在的问题
3.1整体布局
工业厂房是企业生产方面的一个重要部分，但是在设计中设计师不能够根据企业的实际状况来进行设计，有一定的随意性，不能够对企业的土地进行充分的利用，造成土地浪费的现象。设计师在设计工业厂房钢结构的时候只是考虑自己设计的这一部分的内容，不能够结合企业的实际情况来选择厂房建设的合理位置，会造成厂房在运行的过程中又出现新的问题。
3.2内部结构
与传统的混凝土厂房相比较，钢结构的厂房因其强度高，重量轻，建造周期短在水泥工业领域被广泛使用，但是随着工厂投入使用之后，钢结构厂房的问题也一点点暴露出来，其中就有内部结构的问题，主要表现为：钢结构厂房中钢架的分布不均匀，厂房的举架不够高。厂房中的钢架分布不科学，在放置生产设备时会有所体现，钢架分布不科学会使厂房中的一些区域无法利用，从而使厂房中所能投入的生产设备数量减少，这就需要增设厂房，会增加企业的投入成本。
3.3成本造价
成本造价的高低直接影响工程质量。有些设计人员为了迎合公司领导，会不切实际的压低厂房的成本造价。在工程设计中使用不完全达标的钢材，钢材的硬度、厚度等要求不能符合国家标准，在今后厂房投入使用后，随着使用时间的增加，厂房的问题也会暴露出来，甚至在生产过程中有可能会出现厂房坍塌等安全事故。
4钢结构厂房加固设计注意的要点及措施
4.1加固设计注意的要点
从很多需要进行采取加固措施的案例中分析，载荷的变化一般来自两个方面：①横向支撑力度不够；②柱向支撑的变化。加固的地方一般包括对屋顶檩条间、屋架之间、柱间支撑、局部受破坏弯曲轴进行加固处理。具体如何加固，加固前要根据结构件的可靠性现状进行现场评估，进行可靠的计算分析，制定可靠的方案，选择最优工艺。全面了解钢结构厂房的材料性能以及体系架构，充分了解结构缺陷和损伤，合理性及可靠性，根据企业生产应用实际情况选择最优先加固措施。例如采取新旧结构或者新材料的连接技术，结合现有的加固施工水平，尽量考虑综合技术指标。同时要充分注意周围环境对施工的双向影响，降低互相干扰；③尽量在原有图纸基础上进行加固，保留原有结构与部件，不破坏原有的承载力。拆卸肯定带来损伤。
4.2抗震设计方面
设计人员在进行工业厂房钢结构的设计中，应该充分考虑钢结构的抗震性能。尤其是在我国地震多发的地区，更应该在工业厂房钢结构中加入抗震方面的设计，在钢结构中加入抗震技术在一定程度上能够保证生产的安全进行。因此设计人员在工业厂房钢结构的设计中，厂房的内部结构应该规整、应该科学分布；设计人员应该根据不同的位置选取不同的钢结构连接方式，保证连接处的稳定性，使节点在地震中不被破坏；设计人员在设计中还应该充分考虑厂房结构的稳定性，注意长宽的比例，使柱与墙能够很好拉结在一起。
4.3防火防腐蚀方面
工业厂房钢结构设计中设计人员应该充分考虑钢结构防火因素，应该根据生产产品的种类、地区的天气情况等因素来对厂房的防火等级进行评估，在防火设计的时候应该根据防火等级和生产要求来进行设计，在厂房发生火灾的时候，厂房的钢结构会随着火势的蔓延发生变形，随着钢结构形态的改变，钢结构的稳定性会发生破坏，会导致厂房坍塌。因此，设计人员在设计工业厂房钢结构时应该在钢结构的表面喷涂防火涂料，可以减少钢结构的破坏范围。
4.4钢结构厂房耐热性的优化
有些生产设备在生产的过程中会产生大量的热量，随着厂房内温度的逐渐升高，工业厂房钢结构的表面温度也会逐渐升高，钢结构的耐热性比较差，通常情况下钢结构在100℃以内是比较稳定的，一旦钢结构的表面温度超过这个临界温度的时候，钢结构的稳定性会下降，钢材的塑性会降低，从而使钢材变脆，持续受热会导致钢结构的稳定性遭到破坏，从而导致厂房坍塌。
结语
钢结构厂房加固优化设计的关键是载荷的承载布置，所以在进行设计优化的之前，应该首选到现场进行工程加固的考察检测，根据工程加固要达到的目的及实地综合影响因素选择方案，进而确保整个工程的加固质量。
参考文献
[1]李可娜.钢结构坡屋顶优化设计例析[J].建筑，2013（11）：85.
[2]李凯文.某钢结构厂房加固优化设计[J].建筑技术，2011（7）：649-652.