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多层钢结构工业厂房设计方法分析

发表时间：2021/5/20 来源：《基层建设》2020年第35期作者：杨迪

[导读] 摘要：钢结构技术是我国的新兴技术，现今，我国的这项技术已经广泛应用于各种工业厂房建设中，本文根据钢结构工业厂房的实际特点，论述分析他多层钢结构工业厂房的具体设计方案，在结合真实情况后，分析讲述了如何应用新兴技术更好的建设多层钢结构厂房。

        黑龙江省轻工设计院黑龙江哈尔滨 150000
        摘要：钢结构技术是我国的新兴技术，现今，我国的这项技术已经广泛应用于各种工业厂房建设中，本文根据钢结构工业厂房的实际特点，论述分析他多层钢结构工业厂房的具体设计方案，在结合真实情况后，分析讲述了如何应用新兴技术更好的建设多层钢结构厂房。笔者探讨多层轻钢结构厂房的特点，进而分析了建成工业厂房的具体设计方案。
        关键词：多层钢结构；工业厂房设计；方法分析
        引言：多层钢结构工业厂房具有外观美丽、构件较小、负载小、抗震性强等特点，它的造价一般较低，钢结构构件的生产速率很快，是大量出厂的，其对环境的破坏能力较小，产生的污染也很少，其所用的材料的再生利用率较高，进而达到节约资源的最终目标，努力建成一个绿色、和谐的社会，促使社会稳固发展。
        1 多层轻钢结构厂房特点
        多层轻钢结构厂房一般使用轻型围护结构，这种材料的自重较轻，但是其保温效果较强，在安装过程中消耗的时间也较少，这些优势都有效提升了这种材料在材料界的竞争力，最终被用于制作多层轻钢厂房。另外，轻钢结构厂房的层高较高，一般都大于4m，大多都为集中载荷，许多载荷都是悬挂式荷载，这种荷载有时还会振动产生力。多层轻钢结构厂房还具有施工时间短的特点，其设计、施工都在不断进化成为一体化，并且在现场中几乎不存在焊接工作，这就会大大缩短施工时间，进而有效保证工程的完成效率。多层钢结构工业厂房不但可以满足当前社会的绿色需要，尽可能使用再生材料支持节能减排工作，还具有较强的保温性能，所以多多建造完善多层轻钢结构厂房可以有效推动社会进步[1]。
        2 多层钢结构工业厂房设计理念
        2.1 整体化设计理念
        一般传统的钢结构建筑是使用先注重细节建筑再注重结构的理念完成设计的，但是因为多层钢结构工业厂房的特性及其先进材料与新兴设计，促使其设计程序可以实现全部一体化的设计，建筑与结构设计可以同时进行，现今，外国许多设计企业都在应用这种理念，但是我国现今许多设计企业却仍然按照传统的设计方法完成工程，进而难以很好的使其风格完全展现出来。在对围护系统设计时也应该遵循整体化设计，不能使围护系统和主体结构分离[2]。
        2.2 截面优化设计理念
        对于工程的截面设计，也应对其进行合理优化，尽量选取较薄的截面，还要保证最小截面符合国家规范标准，在使用C级螺栓时，要想使整体水平达标，就一定要注意螺栓的直径，确保最终效果均衡。
        3 多层钢结构工业厂房设计注意事项
        要想使设计出的多层钢结构工业厂房是满足各项优质要求的，就一定不能忽略其设计方案的制定，所以设计师一定要在设计厂房图纸时多次进行施工场地的实地考察，再对所有数据精确测量计算，最终确保所设计出的方案是最符合当地地理要求的，使其所有功能都发挥至极致。

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        3.1 荷载的计算
        对于一项工程是否可以安全进行，提前计算好工程各个部分的荷载是非常重要的，在进行工程过程中，设计师一定要提前对施工场地进行实地考察，并且要提前进行精密的荷载计算，其具体计算需要根据《建筑结构荷载规范》，其框架主体荷载可以由PMCAD直接生成，以此在一定程度上保证施工安全及建筑工程的质量达标。由于这项工程的主体框架面积较大，所以在进行屋面梁的计算过程中，活载可以按照0.3kN/m2进行计算。
        3.2 内力计算
        内力往往会影响整个工程的真实质量，所以在建设多层钢结构工业厂房的工作中，内力的合理计算是不可以被忽略的，在计算内力过程中，可首先利用SATWE进行受力的整体分析，因为这项工程的总体高度较高，而纵向的排布是按照排架进行的，所以不可以忽略纵向结构侧移对于整体框架稳定性的实际影响。通过大量数据表明，一旦柱平面外计算出来的高度系数大于2.6，柱平面的稳定性就不会太好，所以为有效降低柱平面外计算高度系数，可以应用以下几种方式：1）增加柱翼两边的宽度，降低平面外计算高度系数；2）应用双工字样式的截面柱；3）加大纵向框架内柱间的支撑力。通过大量实验证明，在这三种方法中，方法三的可行性最高。在与建筑单位及业主进行一致协商后，可在两端纵向排架间安装柱间斜支撑装置，如果上下层都安装此装置，就可将平面外计算高度系数降低致0.76，自然可以满足规定的平面外稳定性要求。在进行横向框架计算时，可使用SATWE中的单程框架利用STS直接进行计算，生成最终数据[3]。
        3.3 截面设计
        在进行主框架设计过程中，由于较大的荷载，要想尽可能减少钢的使用量，就需要结合反弯点的具体位置，把梁改变成为变截面梁，与此同时，还要使其满足规定的《钢结构设计规范》进而保证企业获得最大的经济收益。大量实验结果证明，如果主框架梁的两端剪力处满足《钢结构设计规范》的相关要求，就不用再次设计纵柱即可满足平衡要求。在进行纵向排架梁的计算设计过程中，需要将二层纵向排架梁与次梁的数据按照两端铰接梁的数值进行计算，并且还应该按照塑性进行设计。合理设计截面不但可以有效提升建筑工程的安全性能，还可以保证有限资源不被浪费，计算出最合适的截面可以提升企业的经济效益，帮助建筑企业提升自身竞争力。
        3.4 节点及调车梁设计
        节点是否牢固会直接影响到施工工程的质量，所以设计师一定要合理优化节点设计，尽可能保证施工的安全性。在设计师设计梁柱节点时，需要在主框架梁及柱连接节点间使用M10.9级的高强螺栓柱侧进行连接工作，如果遇到拼接节点施工时，需要利用高强螺栓对截面处进行连接，在11.200m标高位置上，对框架进行焊接，并且需要保证腹板焊缝位置与翼缘间应该错开至少200mm，焊接等级需要选择二级。
        结束语：综上所述，通过大量实验可以看出，在进行多层钢结构工业厂房设计过程中，一定要注意其细节，才能保证其安全性、协调性得到统一，最终建成一个优质的钢结构厂房，在设计过程中，需要进行多次精确计算，确保设计符合相关标准，进而保证设计的整体协调性。只有细致的设计工程细节，才能有效保证工程质量，推动社会发展。
        参考文献：
        [1]王敬奎.多层钢结构工业厂房设计分析与探讨[J].工程建设与设计，2018（09）：41-43.
        [2]司守田.多层钢结构工业厂房结构设计要点分析[J].科技创新与应用，2018（02）：114-115.
        [3]钟斐斐.多层钢结构工业厂房结构设计分析[J].住宅与房地产，2017（29）：99-100.