钢结构厂房设计要点分析

关键词：钢结构；厂房；设计；要点 

　　近年来，随着我国社会主义经济的迅猛发展，对厂房建筑也提出了更高的要求。而钢结构具有环保、自重轻、施工效率高、耐抗震以及高承载力等多方面优点，因此广泛应用于厂房的建筑施工中，钢结构对建筑领域来说有着至关重要的作用。 

　　随着社会的发展，技术的进步，在厂房的设计中，钢结构凭借它具有自重轻、造价低、施工周期短、工厂化程度高、现场工作量小、可回收绿色环保、综合效益高等优点，已经成为一种重要的结构形式。因此研究钢结构厂房设计的科学、合理就显得尤为重要。 

　　1钢结构厂房的优势 

　　应用钢结构建设厂房具有以下几个方面的特点： 

　　1.1 在实际施工过程中具有较快的安装速度，而钢结构的组成零件可以进行大批量工业化生产，应用设备实施给料、焊接和开孔等作业，并及时处理好表面结构，有利于实际建设中的拼装施工，在一定程度上可以减少施工周期。 

　　1.2钢结构与混凝土结构相比较，混凝土结构具有较为复杂的建筑工艺，且不具备较强的防震能力，而钢结构因自重轻，不但能够弥补这些缺陷，还可以有效降低了地基承载力。 

　　1.3钢结构系统通常会应用具有较高强度的材料，而钢结构厂房因投资成本不高，且拆迁便利，所以可以反复回收利用，避免了材料的浪费，对环境起到很好的保护作用。 

　　2钢结构厂房设计的主要特点 

　　钢结构厂房是指采用钢板和热扎、冷弯或焊接型材，通过连接件连接而成的能承受和传递荷载的国际流行的门式刚架轻钢结构体系形式。 

　　门式刚架钢结构厂房在国内技术成熟，受到用户普遍接受和认可，成为目前国内发展速度最快的一种钢结构形式。门式刚架钢结构厂房可以做成大跨度，大空间，便于内部灵活布置和使用。（钢结构厂房采用门式刚架体系其单跨度甚至可达到80米。多跨可达到180米甚至跨度更大）钢结构厂房主要是用在不承受大载荷的承重建筑。采用轻型H型钢（焊接或轧制；变截面或等截面）做成门形刚架支承，C型、Z型冷弯薄壁型钢作檩条和墙梁，压型钢板或轻质夹芯板作屋面、墙面围护结构，采用高强螺栓、普通螺栓及自攻螺丝等连接件和密封材料组装起来的门式刚架钢结构体系。 

　　钢结构厂房在全球范围内，特别是在发达国家和地区钢结构建筑工程领域中得到更合理、广泛的应用。钢结构厂房可广泛应用于工业厂房，净化车间，仓储库房，超市，会馆展厅。 

　　钢结构厂房设计特点：钢结构厂房自重轻，强度大，跨度大，空间大。设计先进，采用最先进的设计方法，充分发挥钢材抗震性好、抗冲击性好、刚性好、变形能力强的特点。而且还可以重复再利用，可以节约大量钢材。结构新颖、简洁、轻巧，占用面积小，使用面积大，有效扩大了建筑物的内部空间，彩钢夹芯复合板，金属压型板等新型墙体屋面材料围护，更显示出建筑的时代感。安装快捷，构件标准，制作精良，施工安装简便、快捷、安全 

　　3钢结构厂房设计的要点 

　　由于工艺布置的需要，多层厂房通常都会使用到较大的空间，结构一般会选择框架结构，在工艺条件允许且层数较多的状况下也可选择框剪结构。在布置结构过程中应满足以下两个方面的要求：①布置柱网时尽可能呈对称均匀状，让建筑物的刚度和质量相吻合，有利于建筑物空间扭转作用的降低，建筑结构系统要传力明确，满足简捷规律的结构原则；②防止发生应力集中、竖向外挑或内收、变形凹角以及突变收缩等情况，尽力减少刚度突变现象。 

　　3.1钢结构厂房位于地震区可不设防震缝 

　　建筑物若处于地震区域，那么伸缩缝就属于统一体，因此当建筑物发生较长状况时，应在施工过程中每间隔40米就建设一道800毫米一个1400毫米宽的后浇带。此外，温度均会对建筑物的底层、顶层和山墙等部位造成严重影响，应合理调整配筋率，适当加厚建筑面的隔热保温层，建造结构合理的架空层，以便逐步形成通风面，达到减少设置防震缝和伸缩缝的目的。 

　　3.2钢结构厂房电梯位置的布设和框架周期的掌控 

　　多层钢结构厂房因设备复杂、货物重，因此提出竖向运输的要求，而竖向运输均在电梯间实现。采用钢筋混凝土实施建造，会使电梯井筒具有过强的刚度，所以在建造过程中应全面考虑到建筑物受电梯井筒的偏心力影响，在设计结构时尽可能不要在建筑物的端部与角部设置电梯井筒。多层钢结构厂房因跨度方向的尺寸较大，所以相对的柱子较少，而柱与柱之间相距方向的尺寸较小，因此具有较多的柱子。通常情况下均会使用横向框架进行掌控，使得横向与纵向的抗震能力基本上均相一致，除了有利于抗震之外，还能够使设计更加合理化和经济化。 

　　3.3钢结构厂房设计支撑体系的重点 

　　在设计钢结构厂房过程中，要充分考虑到空间工作、整体刚度、承载力以及传递纵向水平力等多方面因素，以避免杆件发生较大情况的变形，防止压杆失去固有的稳定性，实现整体结构的安全性、可靠性和稳定性。在设计安全的支撑体系时，可按照厂房结构的具体形式、车间吊车的建立、厂房实际高度跨度、温度区域长度以及振动设备等内容来布置，注意要和建筑物的水平支撑点相吻合。 

　　3.4钢结构厂房设计耐热能力的要点 

　　在建设钢结构厂房时，其防火能力普遍较差，若钢材受热超出100℃，钢材的实际抗拉强度会随着温度的不断升高而迅速下降，塑性则会逐渐增大。当钢材受热温度达到250℃时，会稍微提高钢材的实际抗拉强度，但塑性却成降低状态，发生蓝脆现象。若钢材受热温度达到250℃以上时，即会产生徐变情况。若钢材受热温度高达500℃，钢材强度就会呈负极降低状态，最终导致钢结构塌落，所以在设计钢结构的耐热能力时，应做好充足的了解，并进行多次反复试验，以确保结构的安全性和可靠性。 

　　3.5钢结构厂房抗震性设计的重点 

　　在对钢结构厂房做抗震设计时应注意：首先，在厂房建设前要充分考虑加强其结构的抗震性，以应对复杂多变的地质变化，虽然钢材在重力刚性等条件上有抗震的优势，但是在总体布置方面也要力求安全最大化，要求厂房结构的质量和刚度均匀分布，使厂房受力均匀，使其受到外力作用时，可以将作用力均匀抵消，这样就不会加剧作用力在刚性弱的地方聚积，给安全造成威肋，同时还要多采用刚架和横向结构，利用钢结构的受力性来减少横向结构变形。 

　　其次，在建设过程中要充分考虑杠杆失稳的问题，钢结构在强度上可以充分满足建设需要，所以要在支撑系统上多做文章，提高厂房结构整体稳定性，对钢结构厂房尤为重要。 

　　最后，在地震作用下，存在着低周疲劳作用，设计时应注意其对厂房的影响。对结构连接点的设计，应保证节点的破坏不先于结构构件的全截面屈服，应使结构构件能进入塑性工作，充分吸收地震能量发挥其抗震能力。 

　　综上所述，在钢结构厂房设计的过程中，我们应严格按照和采用相关的设计标准，同时随着钢结构设计技术的日趋成熟，设计师也要紧跟时代步伐，坚持与时俱进。只有这样，才能设计出结构合理，经济环保的钢结构厂房，满足经济建设发展的要求。 

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　　[4]林攀举.浅谈门式钢架轻型房屋钢结构设计[J].科技资讯，2010，（21）：73-74