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多层钢结构工业厂房结构设计朱菲菲

发表时间：2021/9/3 来源：《建筑科技》2021年9月中作者：朱菲菲

[导读] 多层钢结构工业厂房功能多元，具有较大的性能优越性，而性能优势的充分发挥与前期结构设计密不可分。设计人员需要更新设计理念，秉持着科学严谨的设计思路，全面把控四性原则。突出抗震性能，抓住受力关键节点，重视支撑系统设计，让安全性更上一层楼。

浙江恒欣设计集团股份有限公司朱菲菲浙江杭州 310000

摘要：多层钢结构工业厂房功能多元，具有较大的性能优越性，而性能优势的充分发挥与前期结构设计密不可分。设计人员需要更新设计理念，秉持着科学严谨的设计思路，全面把控四性原则。突出抗震性能，抓住受力关键节点，重视支撑系统设计，让安全性更上一层楼。此外，合理结构计算，优化技术处理，综合利用横、纵向设计、变形缝设计和楼盖设计等多种手段，保证厂房可靠性与实用性兼具。
关键词：多层钢结构；工业设计优化；厂房结构
        引言：随着近年来工业生产技术不断更新，工业厂房结构设计不断优化。传统的铁质材料不能适应现代化工业生产已逐渐被淘汰，多层钢结构因性能优异得到多方青睐。随着多层钢结构工业厂房的数量越来越多，目前其设计的短板也逐渐暴露，工程设计人员必须要深入研究这些问题不断优化工业设计。
        一、多层钢结构工业厂房优越性
        （1）建设周期短
        在相同的跨度和荷载下，轻质多层钢结构框架能减轻设计重量，运输吊装均较轻便。钢结构厂房拆装都较为灵活省事。钢结构可拆分为梁、屋架、柱等部件，这些配件都能在专业化的流水线上统一生产，大大节省厂家的人力物力成本，专业化的作业也能保证配件质量的稳定性。一旦有了设计图纸，工人只要按照图纸上的要求，遵循具体规范的流程，能较快安装钢结构厂房，安装过程中机械化水平较高能大大加快建设周期。
        （2）承载性能强，跨度大
        与单层钢结构比较，多层钢结构承载性能大大提升，强度提高，厂房具有相当韧性。工业厂房需要满足工业生产要求，厂房必须要保证原材料的合理存放。多层钢结构活荷载大，原材料存储量更大，充分的原材料供应保障能使得生产顺利开展，提高生产效率。
        与混凝土结构相比，钢结构柱间距更加宽大。多层钢结构厂房最大跨度可达到近50米，跨度大能划分更多标准间，便于在厂房内放置重型设备，也会为设备操作预留合理空间，更好促进工业发展。
        二、多层钢结构工业厂房结构设计要点分析
        （1）全面把控四性原则，突出抗震性能
        四性原则是指设计中要经济性与安全性兼顾，可靠性与实用性并行。但部分企业在厂房结构设计中常常出于经济效益的考虑忽视质量，为安全埋下较大隐患。安全是多层钢结构设计时必须放在重中之重首要考虑的。对厂房安全性能影响最大的环境因素就是地震。当地震发生，如果厂房设计不科学，轻则受损，重则坍塌造成重大事故，尤其是地壳活动频繁区域更要慎重设计厂房的抗震系数，综合考量历史数据和专家意见来推测当地可能出现的最大等级的地震，以最高等级地震为标准进行设计。要严把设计关口，严控质量关口，在四性原则中寻找最佳的平衡点。
        （2）抓住受力关键节点，重视支撑系统设计
        钢结构厂房安全性在首位必须详细分析其受力情况，综合考察柱间、梁间、柱梁间节点稳固性，用合理的设计达到应力平衡状态。为了使节点更牢固，也要优选焊接技术如栓焊连接，根据钢质调整焊接尺寸。
        在抓住受力关键节点后，要系统考虑支撑结构设计。

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选择中心支撑结构时要优先考虑交叉、“人”形支撑，避免“K”形支撑。如果当地地震强度较大，设计人员要进一步提高结构的整体稳定性，如采用延展性更佳的偏心结构，通过合理布置精简构件计算长度。如果设备荷载较大，为了防止结构位移，要改良柱截面积，利用柱等主要受力构件分担水平荷载压力。只有支撑系统设计科学，才能在源头杜绝安全隐患。
        （3）合理结构计算，优化技术处理，提高综合效益
        在厂房设计时成本投资是重要考虑，企业均要追求最佳的性价比，因此设计人员要进行合理的结构计算，为成本预算提供详实的资料。结构计算时方方面面都要综合考量，包括梁柱的长度计算、各部位的荷载计算等关键重要数据，还有细节的关注，如梁端弯矩宽度的调整幅度，对一些不确定因素也不可忽视，如可能出现的裂缝宽度计算等。计算完毕后要软件复核保证数据精确，避免后期施工因为数据的错漏而问题频发产生混乱。设计人员要积极与施工人员沟通达成共识，在结构计算环节统一理念，避免产生施工矛盾，减少协调成本。
        在做好结构计算同时，要优化建模设计，使得结构设计最优达到综合效益最大。多层钢结构设计体系内容较多，一旦各部件没有得到合理控制，设计过于繁杂将大大增加后期施工的麻烦程度。设计人员要分层量化钢结构应用技术项目和施工材料投入数量，合理投入使用钢材数量。设计人员需要有相当的理论水平和业务能力，在保证钢结构实用性和可靠性前提下，无论在参数计算还是结构计算的全环节流程中都要贯彻简化技术处理的原则，在最小的投入中带来最大产出。
        （4）综合利用横、纵向设计、变形缝设计和楼盖设计
        多层钢结构工业厂房的设计要全面考虑安全稳固性和实用性，必须要利用多种设计技术。钢结构厂房容易受外界温度和湿度影响，尤其是一些占地面积大的产房更易在高温下出现墙面、屋面变形和裂缝，此时必须要进行变形缝设计。结合具体情况运用防震缝、伸缩缝以及沉降缝的设计，在基础顶面基础上，进行温度区段分隔，并优化各区段上部结构设置，万一上部结构变形，能最大程度减少负面影响。
        多层钢结构工业厂房的完整性与楼盖设计息息相关。目前钢筋混凝土楼盖板型选择多样，包括预制和现浇，还有现浇混凝土普通楼板等，各个板型特点突出，优缺点各异，设计人员要结合厂房建设具体要求综合考量权衡选择。
        此外横、纵向设计也是实际运用中较为广泛的技术思路。纵向设计着力提高厂房的安全防震性和技术稳定性，延长厂房技术寿命。横向设计则要重点突出厂房结构功能多样性，满足工业生产多元需求，提升厂房使用价值。只有横纵向设计兼顾互相配合才能使得多层钢结构工业厂房经受住实际情况和多变环境的考验，最大程度发挥性能优势。
        三、小结
        总之，多层钢结构工业厂房功能多元，具有较大的性能优越性，而性能优势的充分发挥与结构设计密不可分。设计人员要全面把控四性原则，突出抗震性能，抓住受力关键节点，重视支撑系统设计。此外，合理结构计算，优化技术处理，综合利用横、纵向设计、变形缝设计和楼盖设计等多种手段，保证厂房安全性与经济性，可靠性与实用性兼具。
参考文献：
【1】孟琳.多层钢结构工业厂房结构设计[J].建筑技术开发,2021,48(12):7-8.
【2】吴泽进.多层钢结构工业厂房结构设计要点探析[J].房地产世界,2020(19):45-46.
【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.
【4】曹宇星.多层钢结构工业厂房结构设计要点概论[J].四川水泥,2019(07):57.