潘艳华
武汉和创建筑工程设计有限公司, 湖北省武汉市 430074
摘要：随着我国工业工厂的发展，钢结构的应用更加广泛。钢结构具有良好的可塑性，但在我国，钢结构的实际应用有很多问题，如设计质量差、设计深度低、不考虑实际情况等。设计单位应承担责任，积极采取措施改善钢结构，提高钢结构的合理性、科学性，改善钢结构在工业工厂的发展。本文主要分析钢结构设计在工业厂房结构设计中的应用。
关键词：钢结构设计；工业厂房；结构设计；应用
引言
钢结构具有多种优点，如质量较轻、较好的抗震性能以及可以满足大空间需求等，并且在建造过程中对周围环境不会造成严重危害，整体建筑成本较低，因此，得到了广泛的应用。对于工业厂房来说，材料选择和结构设计环节十分重要，会对整体建筑的作用和功能造成一定影响，所以在工业厂房整体结构设计中应十分注重建筑材料的选择。
1、钢结构建筑的特点
钢结构本身具有较高的强度，在发生地震时，能够很好地消耗部分地震能量，降低地震造成的冲击，从而让损失降到最低。其次，钢结构可以有效承担施工荷载和结构荷载，在具体施工过程中可以节省大量的模板材料，促进了施工成本的降低。此外，钢结构建筑对现代住房产业的发展有很好的适应性，其商品化程度较高，在工业生产中适合批量生产。
2、目前我国工业厂房钢结构设计中存在的问题
2.1设计质量明显不足
总的来说，钢结构设计费用相对较低，但同时需要更多的时间和精力来开发，这就导致了设计院的设计师们不想承担设计钢结构的任务。设计院将把钢结构设计任务转移到其他设计单位，虽然分包设计单位中很大一部分达到了国家认证标准，但实际设计水平相对较低，在操作时也存在偷懒、偷工减料的问题，导致钢结构设计有许多问题，既不可行，也不合理。
2.2没有结合工程的实际情况进行设计
由于钢结构的设计需要大量的人力和时间，一些国内的钢结构设计中，设计师可能为了追求方便和快捷而直接参考国外成形的钢结构方案。但国外钢结构设计方案不符合中国工业工厂建设的实际情况，在业务过程中，将耗费更多人力、物力和财力。
2.3防火设计
通常情况下，钢结构的防火性并不理想，当钢材部件受到100℃以上高温的冲击时，随着厂房内温度的不断升高，钢材极有可能出现抗拉强度降低的情况，促使其塑性不断变大;当温度持续上升到250℃时，钢材的抗拉强度又会出现提升，但塑性又会反之下降，甚至出现蓝脆的情况;当温度超过250℃，钢结构会发生徐变;当温度达到500℃时，钢材的强度会严重降低，甚至出现坍塌的情况，所以对于设计者来说要关注工业厂房内的防火设计，以防止后续事故的发生。
2.4其它问题
钢结构厂房虽然有很多优势，但也存着很多不足，值得我们思考的是，如何把设计做得更加完善，以弥补设计中的缺陷。钢结构的消防设计是重中之重，要使钢构件的耐火等级和燃烧性能满足国家现行《建筑设计防火规范》(GB50016－2014)(2018年版)规范的要求，在钢梁、钢柱、柱间支撑等构件上涂刷防火涂料，增加不同厚度的保护层，使钢构件达到耐火极限，在增加防火保护层后，变为不燃烧体。钢结构屋面可采用中间夹不燃材料的双层压型钢板，既满足防火要求，又起到保温节能的效果。在工业建筑中，对于火力发电厂的建筑设计部分，钢结构厂房的轻质外墙还能满足建筑泄压防爆的要求，只要运用得当，多进行钻研实践，钢结构厂房的优势就能在设计中得以全面体现。
3、钢结构设计在工业厂房结构设计中的应用
3.1抗震设计
首先，在钢结构设计过程中应保证厂房构件布置的均匀性，有利于厂房整体受力，合理布置工业厂房的纵向及横向结构，温差较大时产生的温度应力，会对钢结构的稳定性造成严重影响。为了有效避免这一问题，可以在设计过程中添加温度伸缩缝，并对温度区域长度进行明确，也可以采取双柱或单柱的方式完成设置。其次，应做好工业厂房钢结构支撑体系的设计工作，确保其合理性和科学性。只有确保合理设置支撑体系，才能让钢结构厂房的抗拉强度得到提升，钢结构支撑体系的设计需要以厂房高度、振动设备、车间吊车设置以及厂房结构形式等内容为依据。屋盖支撑和柱间支撑是比较常用的2种支撑方式，需要对二者进行协调设置，通常会将下柱支撑设置在温度区的中间位置，确保车梁等构件在温度发生变化时能够实现自由伸缩。
3.2防火设计
现阶段，工业厂房整体建筑项目，其结构设计通常以钢结构为主，相比混凝土建筑结构，钢结构建筑设计更具性能优势，表现在结构稳定性与可塑性等方面。然而，钢结构与混凝土结构相比，防火性能不理想。鉴于钢材具有较强的导热能力，温度较高将会对钢材性能产生一定影响。当温度达到100摄氏度时，钢材抗拉性能将会有所削弱。如若温度处于持续增长状态，当温度升至250摄氏度时，钢材强韧性有所削弱。如若温度升至500摄氏度时，钢材性能将会丧失，甚至引起厂房建筑结构发生坍塌事件。为此，以厂房安全为设计视角，加强厂房建筑结构设计优化，如若钢材温度升至150摄氏度，应关注厂房防火性能，以此保障厂房隔热安全性。
3.3防腐蚀设计
钢结构腐蚀现象，将会在一定程度上减少钢材构件截面大小。如若在钢材表面发生腐蚀问题，将会严重危及工业厂房建筑项目的安全性，削弱钢结构使用性能，使其应用周期有所减少。钢结构腐蚀现象的发生条件，以自然潮湿环境因素为主。为此，以钢结构腐蚀成因为出发点，加强防腐蚀优化设计，以此保障钢结构厂房使用周期。防腐蚀设计的有效方法为：保持氧元素与钢结构处于隔离状态、涂刷防腐材料等。此外，针对钢结构防腐设计，应综合考量环境因素，以期保障防腐设计的科学性，保障厂房安全。
3.4合理设置隅撑
在单层钢结构工业厂房的支撑结构设计过程中，针对柱内侧翼缘和梁下翼缘稳定性不好的问题，可以合理设置隅撑，隅撑可以有效避免此种问题的发生。钢架斜梁承受的压力不固定，使得钢结构厂房的稳定性无法得到保证，隅撑的应用也可以在最大限度地确保某稳定性要求[5]。较大的风力影响容易导致下翼缘丧失平面外的支撑力，从而使得结构的稳定性丢失，这种情况下可以将支撑设计在下翼缘位置。如果遭受到比较大的压力时，右翼缘就容易发生屈曲，若不加以重视，还有可能出现钢架倒塌的情况，所以在钢结构设计过程中应加强对斜梁下翼缘支撑结构重要性的认识。
3.5结构合理设计
钢结构建筑合理设计要求设计者具备一定的专业设计经验与设计知识，在充分认识到不同类型建筑钢结构的设计要求与隐患条件下，进一步协调设计规避风险。设计过程中要求熟悉建筑钢结构的全部设计细节，同时能够对不同的连接点进行全面的分析，根据节点的差异来实施刚柔度的设计，以此来体现建筑钢结构的设计优势与价值。随着时代的发展，现代建筑对于结构的顶层设计也提出了更为严苛的要求，其中屋顶结构多采用钢网架结构类型，该结构对于改善建筑物的整体稳定性具有一定的帮助。为了提升钢网架结构的应用效果，需要做好技术分析与应用管理，同时深入到技术实施的全过程进行监控，确保技术落实的效果。
结束语
工业厂房结构体系以及结构设计是否具有科学性和合理性，会对工业厂房的安全及稳定造成严重的影响，从而阻碍工业建设的健康稳定发展。在当前的工业厂房结构设计中，钢结构的应用较为普遍，但钢结构也存在着易腐蚀及耐热性较差的问题，所以在进行工业厂房钢结构设计工作时应针对性地加强这几个方面的设计工作，从而让工业厂房的安全性和稳定性得到保障。
参考文献：
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