中钢石家庄工程设计研究院有限公司 河北省石家庄市 050021
摘要：随着我国经济水平的快速发展，我国的钢材产量在2020年已达到13亿t、钢材质量稳步提高，钢材品种增加，钢结构应用技术全面提升，钢结构在很多重要工程中广泛应用。本文仅对钢结构在工业厂房结构设计中的实际应用进行了深入的分析，旨在为更多的业内人士提供有价值的借鉴与参考。
关键词：钢结构；工业厂房；结构设计
前言：近年来，钢结构在工业厂房中应用越来越广，钢铁、造船、火电、汽车、电子、水利建设及机械制造行业等等，各钢材行业也开始向建设大型炼钢、轧钢厂房发展。钢结构在工业厂房的整体结构设计应用中优势十分明显，然而，设计人员应重视钢结构设计过程中的外在可能会出现的因素，例如：抗震性、抗热性、抗腐蚀性等，利用这些细节的完善性，有效增强设计出来的工业厂房质量。
1钢结构工业厂房建筑结构设计的简述
厂房结构设计包括有概念设计和直觉优化设计两个方面，其中，概念设计是以现有的结构设计布局为着眼点，充分考虑钢结构工业厂房的合理性、环境条件、节约投资、资源及材料供应、制作安装便利性等因素，进行合理优化的结构设计。直觉优化设计主要是基于不同的建筑结构设计需求，拟定合理、多样化的设计方案，并借助于结构计算软件进行判断和分析，确定最佳的结构设计方案。在钢结构工业厂房建筑结构设计的过程中，要严格依循工艺要求进行前期设计，充分准确地把握和分析工作空间使用状况，并考虑机械设备运行对厂房结构的影响，重点加强钢结构工业厂房的抗震化设计和防腐防火设计，并注重结构设计的合理性和经济性，实现各类生产资源的优化配置和利用。
2工业厂房钢结构的设计优化原则
新时代条件下，我国大部分工业生产都是紧密围绕着厂房进行开展，在进行结构设计方面都要以满足生产工艺需要进行设计。工业厂房的设计优化与工业的生产效率存在直接联系，而增强工业的安全生产与可靠生产对于工业厂房而言发挥着举足轻重的作用。有效依据实际情况，在工业厂房的结构设计过程中，一般涉及两个方面：从基本定义的角度来讲，需要从不同的方面仔细揣摩各类结构的设计。在定义设计优化的背景下，在现有设计的基础上，并在各种设计经验和理论基础着手，推动厂房的结构设计具备更高的标准。所以，工业厂房建筑结构建设将更为完善，在增强可靠性与安全性的基础上，推动工业生产各个部分的高效稳定运行。工业厂房建筑结构设计中，应满足建筑设计，从各个层面着手，从建筑的实际要求的角度分析，为厂房建筑接受设计不会遭受形式约束造成影响，在多元化设计结构的开展过程中，为设计人员创建更多的机会与空间。所以，加强设计人员与企业之间的协调，可有效结合厂房建筑建立适宜的方案。进而需要重视厂房的性能与经济性，在结构设计条件下将计算机技术当做重要技术提供支持，结构设计趋向于精准性和合理化，从各种细节方面严格管控厂房建筑结构设计。
3工业厂房钢结构设计的优势
首先，钢结构设计和一般的结构设计具有明显的便捷性优势，可降低结构设计难度和复杂性，有利于提高工业厂房设计、施工的效率。其次，钢结构钢材强度高，在设计时可进行生产操作空间的合理布置，使建筑面积规划更为合理，从而创造灵活开放的使用空间。此外，钢材本身重量小、具有较好的延展性，可提高抗震能力能力，在地震发生时能抵消一部分地震能量，提高结构的稳定性性。同时，钢结构构件一般在工厂制作，现场工作量少，从而降低了对周围环境的污染。工程项目总体用量少、成本低，工期短、间接费用少，具有明显的经济优势。
4钢结构在工业厂房结构设计中的具体应用
4.1钢结构在防火设计中的应用
混凝土结构的防火性能要比钢结构的防火性能要强，因此，在钢结构设计中必须要考虑防火措施，根据实际情况和存在的不确定因素，设计出具有针对性、合理性、可行性的防火措施。保全板具有隔离火源的作用，因此在设计中一定要合理设置保全板的数量。
4.2钢结构在防腐设计中的应用
钢材的优势非常多且显著，如结构稳定、质量较轻、可二次回收利用，安装工序便捷。然而，还需要具备适宜的防腐性能。为了提升工业厂房的使用年限，并提升钢结构自身的稳定性，还要针对工业厂房的钢结构做出额外的防腐设计。利用这种防腐设计增强工业厂房的使用时间。而在防腐性能的设计过程中，我国通常选用钢材自身的性能进行设计。工业厂房的钢材防腐不仅要在结构表面涂刷防腐涂料，而且可利用镀锌的模式开展防腐。镀锌的方式一般包含：将钢材与有关构件放于600℃左右的锌水中，使钢材与相关构件的表面上，可利用这样的形式产生复合的保护层，利用镀锌的方式，将钢材表面保护起来，不但能够防腐，而且可有效处理钢材自身容易被锈水侵蚀的问题。镀锌以后，在钢材表面涂抹环氧树脂与铝涂层的膜，产生复合的保护层，可有效防止钢材遭受腐蚀。
4.3钢结构在抗震性设计中的应用
工业厂房除了需要满足使用功能之外，更重要的是要满足基础功能。其中抗震性的设计是少不了的。钢结构厂房的自振频率与厂房内大型振动设备相近时，会大概率发生共振的现象，导致结构的不稳定性。因而，要排除这种情况的发生，就需要设计一个可以抵抗这个不稳定的结构。这个结构的设计主要有3种方法。第一种是设备与钢结构连接的设计，可以通过优化钢结构的布置，释放设备附加给钢结构的振动应力。第二种方法就是提高钢结构的抗侧力，增强钢结构本身抵抗侧边共振强度的能力，这样可以在一定程度上减小钢结构的侧向变形。第三种就是在较长的多层钢厂房中，设置抗震缝，避免出现整个厂房位移过大而倒塌的情况。因此，在这种设计的过程中，还需要考虑多种情况的综合，将安全性提升到最高。
4.4钢结构在隅撑合理设置中的应用
对单层钢结构厂房支撑结构设计来说，隅撑的功能是最大限度避免柱内侧翼缘和梁下翼缘稳定性较差的情况，刚架斜梁可以承担其压力变化不固定，钢结构厂房整体稳定性得不到保证，可以应用隅撑，在最大程度上确保稳定度满足标准。在连接恒荷载同活荷载的基础上，梁上下翼缘都会受到压力，可以实现将檩条同钢梁进行连接，确保支撑的稳定性。在受到风力影响时，下翼缘在缺乏平面外支撑的情况下就比较容易失去稳定性，在下翼缘可以设置支撑。右翼缘屈曲的情况发生，主要是压力较大造成，对其重视程度不够的话，门式刚架也会有出现破坏、倒塌的情况，作为施工人员应该对斜梁下翼缘支撑结构的重要性加强认识。
3.5钢结构在屋面优化设计中的应用
在工业厂房钢结构的优化设计中，屋面的优化设计重中之重就是防水功能的高效优化。在屋面设计的优化中，屋面的坡度、长度、天沟形式就属于其中尤为重要的三种因素，势必要对其中的重要之处提高重视。特别是屋面坡度的设计更为重要，需充分结合节点的设计、施工材料、施工技术、通风更各种设施的全面思考，将屋面的坡度设置成为10%～15%，寒冷的地区坡度需进行有效的调整。不仅如此，还要有效结合当地的温度、降雨等变化对设计进行充分考虑以及详细分析，最大限度的保障厂房功能的顺利使用。
结论：
概而言之，厂房的钢结构结构设计属于工业和管理尤为重要的组成部分，其不仅为工业生产提供足够的操作空间，又缩短了工厂的建设周期、节省了建设投资。在此阶段，在中国的钢结构设计中，厂房设计存在一些结构问题，影响其生产设备的运行。在这种条件下，应深入探索钢结构应用于工业厂房结构设计中的优势，并提出设计要点，有效提升厂房结构的质量。
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