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工业厂房结构设计中钢结构设计的应用研究张国辉

发表时间：2021/5/14 来源：《基层建设》2021年第2期作者：张国辉

[导读] 摘要：钢材作为建筑材料的一种，其自身具有质量轻、强度高、材质均匀、塑性韧性好、可多次重复使用等性能优势，钢材还能够实现现代工业化的生产和加工，能够保证钢结构的加工质量，缩短钢结构加工工期。

        青岛鑫光正钢结构股份有限公司山东青岛 266745
        摘要：钢材作为建筑材料的一种，其自身具有质量轻、强度高、材质均匀、塑性韧性好、可多次重复使用等性能优势，钢材还能够实现现代工业化的生产和加工，能够保证钢结构的加工质量，缩短钢结构加工工期。目前钢钢结构在大跨度、大空间、有吊车等的工业厂房中被广泛应用。在钢结构设计的过程中，必须要减少结构的整体自重，避免地震的作用而造成结构较大变形及破坏等问题，同时也能够减少工程造价。钢结构整体的构件截面比较小，能够大幅度提高建筑空间的有效面积，且方便安装，有助于保证钢结构的施工质量。
        关键词：工业厂房结构设计；钢结构设计；应用；研究
        0钢结构的发展历程
        我国早期钢结构的发展始终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年成功举办奥运会主体育场--鸟巢，成为钢结构的典型代表，引起了钢结构建筑的热潮，通过鸟巢的带动，极大的促进了我国钢结构建筑的快速发展。各种场馆、机场、车站以及高耸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，切割钢管用的相贯线切割机以及波纹板自动焊接床等，现代化的钢结构设备、建筑机械能够确保钢结构设计、制作、施工更加快速、方便、安全。
        1工业厂房钢结构设计特点
        在工业厂房结构中，对钢结构各个施工连接部分进行合理设计，使其取得较为显著的经济效益和质量效益。钢结构工业厂房与混凝土结构设计相比，能全面降低设计难度，提升厂房施工效率。钢结构设计应用经济性较为突出，在结构拼装过程中能节约较多的施工原材料，施工经济性较佳。这些是目前钢结构大范围应用的重要因素。工业厂房应用钢结构，可以设置较大的空间，满足厂房内部加工设备等的要求，节约更多项目建设成本。钢结构属于利用率较高的建筑材料，在使用过程中能多次周转使用，其安装操作需要的人力、物力较少，拆除的钢构件能直接回收应用，循环价值较高、环保性较强。在工业厂房结构设计过程中，钢结构空间利用效率较高，在搭接过程中空间占用率较低，在设计中可变性较强。其空间构件具有多样化特征，对提升厂房后期建设空间利用率具有重要意义。在工业厂房建设中，钢结构应用也存在一些问题。例如钢结构材料防火性与耐腐蚀性有待提升，在厂房结构设计过程中要加强此方面的设计，全面提升钢结构应用价值，强化结构的耐久性与安全性。
        2钢结构应用在厂房结构中的优势
        第一点，钢结构价格相对便宜，能够为企业节约不少成本，虽然其价格便宜，但是性能并没有因为便宜而打折扣。钢结构容易加工，具有良好的性能，应用在厂房结构中的一些结构，往往需要进行多次反复的加工，有很多材料多次加工后对性能造成很大的影响，但是钢结构几乎不会出现这方面的问题。钢结构重量比较轻，在加工制作及施工的时候容易操作，如果在结构部署的环节出现问题，有的结构被安装在了错误的地方，也容易对其进行拆卸和重新安装的工作，给施工人员减轻了工程难度，也在一定程度上提高了厂房的建造速度。
        其次钢结构承重能力强，在一般的车站、机场等建筑中应用到的钢结构大多都是由钢管制作的，而且实际用到钢材的部位并不多，只需要构建一个框架就可以完成承重任务，钢管内部的空心同时也是安置一些电线的绝佳位置，既不会影响厂房的整体整洁感，也不会因为电线裸露在外而造成一系列的用电安全问题。最后，钢结构还具有一个特别明显的特点，就是它不会像木材一样，因为受到机器振动等的影响，而产生掉落灰尘的现象，能够帮助保持厂房的卫生。钢结构的性能不会因为时间的流逝而受到影响，因此可以实现重复利用，不浪费材料，这也为企业节约了资源和成本。

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        3工业厂房的钢结构设计要求
        3.1防火设计方面
        与混凝土结构相比，钢结构更容易受温度变化的影响，防火能力较弱，当温度超过200℃时，会出现蓝脆现象，当温度达600℃时，钢材进入热塑性状态，将丧失承载力。因此需要确定工厂的防火危险程度，同时严格遵守有关的防火安全标准和要求。为了提高钢结构的耐火性，一般在钢结构表面涂刷或喷涂防火涂料，保证钢结构建筑物的耐火性。除此之外，设计师还应进行与预防性工程相应的综合分析，如设计撤离救生梯和安全出口，以确保在发生火灾的情况下，建筑物能够应急疏散人员，以尽量减少火灾造成的损失。
        3.2防腐蚀设计
        由于工业厂房与其他建筑不同，其所处环境湿度大且温度常常比较高，故我们需要注意工业厂房的设计，尽量做好钢结构防腐蚀设计，如果钢结构一直暴露在空气中，其腐蚀的速度就会大大增加，从而导致工业厂房的使用寿命减少，故在建造工业厂房设计时，一定要对抗腐蚀问题高度重视，保证厂房内部尽量干燥，以及内部结构的合理，同时可以对钢结构涂刷或喷涂防腐油漆，必要时可以进行热镀锌，减少其与空气的直接接触，增强钢结构的耐腐蚀性能，从而增加工业厂房的使用寿命。钢结构喷涂油漆等防腐方式，可根据工业厂房建造的实际地点、湿度、温度等，决定喷涂的层数以及厚度，从而合理的做好工业厂房的防腐蚀设计。
        3.3抗震设计方面
        抗震设计是设计工业厂房钢结构的重要环节，特别是在地震烈度较大的地区，更需要加强钢结构抗震设计，切实提高钢结构厂房的抗震性。在设计钢结构配置时应做到前后左右均匀和对称。在屋架和屋架之间创建可靠的连接，以避免连接节点损坏。此外，还应加强柱子和墙壁的张力，通过适当的高度调整和阻尼设计，最大限度地提高建筑物的抗震性。
        3.4荷载设计与钢结构厂房工艺设计
        工业厂房钢结构设计过程中，做好荷载设计极其重要。强化荷载设计能为后续钢结构设计提供有利条件，进而提升钢结构设计的稳定性。工业厂房能为工业生产活动提供相应场所，确保生产活动有序进行。钢结构厂房要和各个生产模块有效协调，墙体厚度和高度要能适应工艺设计指标要求。在钢结构布置形式中，可以采用平面桁架、网架、门式钢架等形式，设计阶段技术人员要按照厂房建设要求进行全面考虑，选择最佳的钢结构设计形式，在满足经济性的要求下，保障厂房整体性能。
        4结语
        如今，在工业发展迅速的大背景下，工业所必须的厂房的设计和建造也越来越受重视，钢结构性能好，材质轻，价格适宜，是很多企业建造厂房的不二之选，但是设计人员在进行厂房设计任务的时候，对钢结构的设计要十分重视，协调好钢结构和厂房之间的结合。保证工人们拥有一个安全的工作环境，同时也为企业的生产效率做出一定的保障，做好防火、抗震和防腐蚀工作，利用一些近些年新兴的工艺技术，争取在保证厂房安全的基础上增加厂房的艺术价值，为工人们创造一个更加舒适美观的工作环境。
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