结构设计优化技术在厂房结构设计中的应用

关键词：结构设计优化技术 厂房结构设计 应用 

　　当前，我国的钢结构在工业厂房建设中还不能得到较为广泛地应用，由于没有很长的使用时间，因此，其中的大部分内容还处于探索阶段，体系完整性较差。虽然采用这种结构的厂房优点很多，但是同时它存在的问题也是比较多的。例如，腐蚀性强，防火性能差等。所以，在设计的时候，针对这些因素的分析和研究一定要引起足够的重视。在设计厂房的时候，要通过相关的工作人员，开展对图纸的细致检查和核对，检查图纸中有没有问题出现。尽量将图纸中所存在的问题全部解决掉，这样的话，工程质量就不会太多地受到这些因素的影响，或者根本就不会产生任何影响，从而使工程质量问题的出现几率有所降低。在设计钢结构工程的时候，要具体划分为两个设计阶段，一个是工程的制作阶段，另一个是工程的安装阶段。只有这样，工程的每一个工序和每一个部分的质量才能够得到有效地保障。除此之外，工程也能够实现与相关技术标准符合。而工程的质量也因此得到最大程度的保障。 

　　一、在设计钢结构工业厂房支撑系统时要遵循的原则 

　　在对支撑系统进行布置的过程中，钢结构厂房一定要保证有足够的工作空间，这样的话，厂房的承受能力、整体刚度以及传递纵向水平力就能够在一定程度上得到有效地控制，在此基础上，压杆的不稳定性就不会产生，而杆件也不容易出现变形的现象。通过这样的方式，使整个建筑结构都具有相应的稳定性。除此之外，在设计过程中，厂房结构的具体形式、车间吊车的设置情况、厂房的跨度、厂房的温度以及相关的振动设备都应该作为重点考虑的对象。柱间支撑系统应该设置在厂房的每一个温度区域内，所设置的柱间支撑系统应该与屋盖横向水平保持一致。对于厂房结构而言，下柱支撑所产生的影响是很大的，而且厂房结构变形的方向也是在它的基础上得以确定的，同时，厂房的温度应力也会因此受到严重的影响。在对下柱支撑系统进行布置的时候，选择最佳的位置应该是温度区的中部，只有这样，纵向构件在温度的变化下，才能够向区段的两段进行移动。若是没有很长的温度区段，那么就可以将一道下段柱装置在温度区段内，这样的话，可以达到很好的支撑效果，但是也应该注意，当温度区段比较长的时候，而且大于150米，在此基础上，厂房如果想要使纵向刚度与标准相符合，那么就应该将两道下段柱装置在温度区段内，这样的话，建筑结构的稳定性才能够得到一定的保障。不过，在安装下段柱的时候，要明确其安装位置，最好是在温度区段内的三分之一处安装。这样一来，不仅可以使温度应力得以降低，而且也限制其不能超出范围。除此之外，对于两道支撑中间的距离应该引起重视，最好不要超过72米。 

　　二、对钢结构工业厂房抗震性设计 

　　在厂房的安全性中，钢结构厂房的抗震性发挥着极其重要的作用。将抗震设计穿插到钢结构工业厂房中的时候应该对一下几点引起注意：第一，在进行总体布置的时候，厂房结构的质量和刚度分布应该具有均匀性，这样的话，厂房在受力过程中才能达到平衡，变形现象也不容易出现，不要因为刚度不均匀而使抗震受到影响，钢架是厂房横向结构选择的最佳材料，通过这种形式，可以使钢结构的受力性能得到充分地应用，并且横向结构变形几率也在一定程度上有所降低；第二，钢结构厂房出现破坏，通常情况下，并不是因为杆件没有足够的强度，在很多时候是因为杆件没有稳定性而使其出现破坏现象，因此，布置支撑系统要具有一定的合理性，这样一来，厂房结构整体的稳定性就能够得到保障，这对于钢结构厂房而言是十分重要的；第三，在地震影响下，低周疲劳作用有所发挥，而在设计过程中，应该着重考虑它对厂房所产生的影响。在设计结构连接点的时候，节点的破坏要晚于结构构件的全截面屈服，结构构件应该加入到塑性工作中，将其中地震能量充分地吸收进来，从而发挥抗震能力。只有这样，建筑的质量才能够得到一定的保障，对于地震后所出现的伤亡或者损失也有一定的规避作用。 

　　三、屋面支撑系统及屋面设计 

　　屋盖支撑系统的布置应根据厂房跨度、高度、柱网布置、屋盖结构形式、吊车吨位和所在地区的抗震设防烈度等条件来决定。一般情况下无论有檩或无檩体系的屋盖结构均应设置垂直支撑；在无檩体系中，大型屋面板有三点和屋架焊接，可起到上弦支撑作用，但考虑到施工条件的限制和安装需要。无论有檩或无檩体系屋盖均应在屋架上弦和天窗架上弦设置上弦横向支撑。对于屋架间距不小于12m 的厂房或厂房内设有特重级桥式吊车或厂房内有较大振动设备的均应设置纵向水平支撑。屋面的排水及防水设计在屋面设计中需重点考虑，根据《屋面工程技术规范》的规定，屋面坡度最小为 5%，在积雪较大的地区，坡度应适当加大。单坡屋面的长度主要取决于所在地区的温差以及降雨所形成的最大水头高度。根据工程设计经验，单坡屋面长度宜控制在 70m以内。目前，市场上钢结构屋面的做法常用的有两种：①刚性屋面：双层彩色压型钢板内夹保温棉；②复合柔性屋面：由屋面彩钢板内板、隔气层、保温层、卷材防水层组成。 

　　四、立面设计 

　　轻钢结构的建筑主要有把握以下四个方面的特征：规模、线条、色彩、变化。钢结构厂房的立面主要由工艺布置来决定，在满足工艺的要求下力求立面简洁恢宏同时使节点尽量简单统一。彩色压型钢板使得轻钢厂房的建筑表现得体形轻盈色彩丰富，明显优于传统钢筋混凝土结构的沉重单一。在轻钢厂房的设计中常采用跳跃性色彩和冷色调，重点突出主要出入口、外天沟、收边泛水等地方，既体现了现代化厂房的恢宏气势，又丰富了立面效果。土结构厂房，外墙维护为砖砌体，外装修为涂料或面砖，辅以色带，由于混凝土屋面设置采光窗效果不理想，设计时通常在墙面设置大量的采光窗。但对于维护墙为彩色压型钢板的钢结构厂房来说则不然。线条是表现轻钢结构建筑风格最独特的特征，均匀的线条或横或竖，使得轻钢结构建筑富有流畅的金属质感，体现了强烈的现代工业气息。若在墙面设置大量采光窗，则破坏了墙面的线条造型，同时，轻钢结构屋面可以大量使用屋面采光板，采光均匀，同时兼可解决厂房通风问题。 

　　五、结语 

　　本文就钢结构厂房的结构设计优化做了比较详细的阐述，在具体设计过程中，应该根据各个项目的具体特点进行建筑结构设计，使设计安全可靠，经济合理且美观大方的同时，保证结构设计的质量达到一个最优值。所以在厂房建设中要采用先进的科技，使厂房的结构得到更好地优化，这样才能使我国的工业发展更好。 

　　参考资料： 

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