钢结构在工业厂房设计中的应用分析

钢结构在工业厂房设计中的应用分析

祝冕

中冶建工集团有限公司  重庆市  400084

摘要：与钢筋混凝土结构相比较而言，钢结构具有较强的抗剪性、抗拉性、抗压性和延展性，将其用于工业厂房设计，可以使空间具有更高的利用率，使其资源利用率得到有效提升，相关设计人员需要对其整体设计加强重视，提升整体应用效果。

关键词：钢结构；工业厂房设计；应用分析

引言：

对于工业厂房设计而言，科学应用钢结构具有重要价值，相关单位需要对其进行深入分析，确保能够使钢结构的灵活性和经济性得到更为充分的体现，使其项目施工中的人力投入和物力投入得到有效减少，提升项目施工效果，使其整体施工效率得到有效提升。

一、钢结构设计特点

其一为灵活性。对于工业厂房设计而言，钢结构设计的灵活性较强，通常情况下，刚结构的统一性较强，可以为厂房设计施工创造一定的便利条件，设计人员在具体进行工程设计时，不需要对其他相关因素进行综合考虑，可以结合厂房现有条件和未来需求设计工作方案。统一材料可以使其设计图与工业厂房之间具有更高的适配性，从而实现厂房利用率的有效提升时，厂房具有更高的舒适度。与此同时，在具体进行施工作业时，钢结构的轻便性可以使其相关人员的工作压力大大减轻，确保相关人员可以结合设计图纸开展施工作业。钢结构可以使其施工难度大大降低，与混凝土技术相比较而言，钢结构可以使其工作流程大大简化为工人施工创造一定的便利条件，使其资源浪费现象得到有效避免，同时，还可以使其建筑周期大大缩短，钢结构具有较高的灵活性，可以使其相关工作人员进行有效的质量监控，使其资金投入得到有效减少，所以，在现代工业厂房建设中，钢结构具有较为广泛的应用。

其二为经济性。对于工业厂房建设而言，科学应用钢结构，可以使其设计难度和施工难度大大降低，使其资金损失得到有效减少。与此同时，钢结构具有相对较短的建设周期，可以使工业厂房迅速投入应用，提升工程经济收益。与此同时，钢结构的防漏水性与防侵蚀性较高，可以有效减少厂房建设过程中的资源应用，使厂房建设中的资金需求得到有效减少，使厂房建设实现更高的经济性[1]。与此同时，在应用钢结构时，可以对其施工中的多余材料或损坏材料进行回收利用，使其资源浪费现象得到有效减少。所以，在进行工业厂房设计时，需要对钢结构进行全面推广，使钢结构具有更高的利用率，进而确保能够使其资源浪费得到有效避免，推进经济发展。

二、工业厂房中钢结构设计要点

（一）防火设计

在进行钢结构设计时，需要科学选用防火保护方法，有效保护钢结构，使钢结构具有较高的耐火性能，可以满足相关规范，避免火灾事故使钢结构出现变形塌落现象。在我国现阶段具体进行钢结构厂房的保护时，在钢结构表面涂覆防火漆料是其最为常见的一种保护方法，可以作为防火保护层，使钢构件具有更高的耐火极限，使国家相关规范得到充分满足[2]。施工人员在具体进行防火漆料的选择和应用时，需要有效结合底层防腐涂料，避免二者出现化学反应，对其防腐防火效果进行有效保障，相关人员在具体开展设计工作时，需要有效结合各种构件的耐火要求通过进行科学对比，选出最为合适的一种防火保护方法，使其安全性和经济性得到有效提升[3]。其次，在设计钢结构建筑时，需要进行防火分区的合理划分，严格控制各个防火分区的具体面积，并对各个分区的疏散距离和疏散口数量进行严格控制。相关人员在进行设计工作时，需要对其人员疏散因素进行综合考虑，分析钢结构建筑和人员密度指标，科学设计安全疏散宽度、疏散距离和疏散路线，同时进行疏散指示标志的科学设置，确保能够对其相关人员进行快速疏散，使其人员财产损失与人员伤亡大大减少。

（二）抗震设计

在工业厂房设计中应用钢结构时，需要对其抗震性能进行科学设计，使工业厂房具有较高的抗震性能，避免抗震问题使工业厂房出现变形、垮塌等危险事故。首先，在设计钢结构时，需要对其均匀性进行有效保障，避免不同部位出现不同应力。通常情况下，在设计钢结构时，普遍选择纵向结构与横向结构，使其应力分布具有较高的均匀性。其次，为了有效避免温差问题，使工业厂房出现温度应力，相关人员在开展结构设计工作时，需要在内部设置伸缩缝，并对其温度，区域，长度进行严格规定，利用双柱和单柱的方式展开设计，使钢结构温度具有较高的维稳性[4]。与此同时，为了使工业厂房具有较高的抗震性能，使工业厂房的高度需求和强度需求得到充分满足，相关人员需要根据工业厂房具体情况设计支撑体系，例如，跨度参数、层高、振动设备、车间吊车设置、结构形式。屋盖支撑和柱间支撑是现阶段应用较为频繁的两种支撑体系，需要确保其协调性和统一性。在温度区中部设计下柱支撑，如果出现温度变化，吊车梁等构件可以向两端灵活伸缩，在设计上柱支撑时，需要将其纵向刚度，适当提升使其抗风性能和抗震性能得到有效增强。为了更为高效的设计建筑抗震性能，需要综合考虑工业厂房的跨度，高度等各项因素，对其层盖结构和柱网布置结构进行科学设计。尤其是在设计厂房屋面面板时，需要深化设计屋架焊接，同时，还需要配合屋盖设计横向支撑。

（三）防腐设计

长时间暴露在大气环境中的钢结构表面会出现一定的锈蚀反应，尤其是当环境过于潮湿或存在侵蚀性介质，钢结构表面会出现严重的锈蚀现象。如果钢结构表面出现锈蚀，不仅会大大减少构件截面，同时还会导致构件表面出现锈坑，造成应力集中现象，导致结构受到外界破坏，所以，在利用钢结构设计工业厂房时，必须对其防锈蚀问题加强重视，并结合厂房的环境条件和侵蚀介质情况选择施工材料，优化工艺布置和总图布置，采取对应措施，使其厂房结构具有更高的安全性。此时，为了有效避免金属表面出现锈蚀，需要在金属表面涂装防锈防腐涂料。只有保证防腐涂料具有较高的附着性和较强的疏水性与致密性，保证具有充分的涂层厚度和垫材，可以对氯离子，氧气，水蒸气的侵蚀进行有效屏蔽，实现物理防锈。通常情况下，在自然大气环境中设置室内钢结构时，需要将涂层厚度控制在100μm，设置两道底漆和两道面漆。当钢结构处于工业大气介质或露天环境需要将期末总厚度控制在150～200μm之间。在酸环境中设置钢结构时，需要尽量选择氯磺化防酸漆，在地面之下设置钢柱柱脚时，需要包裹c20以上的混凝土，并将其保护层厚度控制在50 mm以上。在进行厂房设计时，还需要对其前期设计工作加强重视，注重其结构布置，结构选型和结构判断等内容[5]。

三、工业厂房设计应用钢结构的强化策略

（一）确定施工方案

在利用钢结构进行工业厂房设计时，施工工艺和流程配置要求会对其造成很大影响，相关单位在具体进行基础施工时，需要对设备基础进行综合分析，同时，还需要科学预留地脚螺栓，多次复测埋设深度，使其预留位置具有更高的准确性。通常情况下，工业厂房具有较高高度，使其钢柱具有较高截面，此时，为了对其钢柱标高进行有效保障，需要科学应用座浆垫块法。在安装单根柱时，如果没有设置其他附着件，则需要采取必要的固定措施[6]。在进行梁柱施工时，需要组合吊装安装螺栓，在保证结构稳定性之后进行大面积安装，在对其梁柱支撑完成调试之后，需要及时终拧高强螺栓，此时，需要对其结构抗侧弯的强度和稳定性进行有效保障。

（二）强化造价控制

在设计钢结构时，设计人员需要强化自身造价意识，充分考虑各项材料成本，同时还需要分析结构建设中可能出现的额外损失，在具体进行工程设计时，设计师需要对bim技术进行合理应用，科学构建数据模型，模拟设计过程中出现的造价成本，并以此为基础适当调整设计内容，使其设计方案具有较高的经济性，在进行钢结构设计时，设计人员需要和其他专业进行有效协作，相关设计人员需要进行有效沟通，更新现有设计数据，需要实时调整各项数据信息，为科学开展各项设计工作提供充分的数据支撑。

（三）优化整体布局

在设计结构布局时，设计人员需要确保各项设计成果能够高度匹配厂房生产模式，对工业厂房的有序运营进行有效保障。设计人员需要全面了解厂房的具体应用途径，同时进行设计工艺的科学选择，确保其实用性和经济性，有效控制厂房墙体厚度与高度，合理划分钢结构支架，使整体结构保持受力均衡。钢结构支架通常包括框架，网架，桁架等分布形式，相关设计人员在开展结构设计工作之前，必须全面了解厂房结构布置需求和生产要求，并以此为基础进行结构体系的科学选择。设计人员在具体开展设计工作之前，必须充分了解柱间支撑位置和工艺布置，需要确保在完成设计工作的钢结构，能够使其各方要求得到充分满足，使其结构整体具有更高的合理性。设计人员在设计钢结构时，需要与结构应用需求有效结合，正确选择相关材料[7]。设计人员必须准确标注材料的型号、规格等各项要求，确保施工企业在购买材料时，可以正确选择材料类型，相关设计人员必须全面掌握工业设计要求，并以此为基础持续调整现有方案内容。设计人员在开展具体工作时，必须深入厂房现场，全面了解区域内部的整体情况，确保其最终方案能够高度满足现场实际情况，避免后续工作中出现设计变更。

（四）改进设计内容

在设计工业厂房时，设计人员需要全面了解钢构件的施工要求和加工要求，设计师需要对施工现场进行深入分析，全面调查施工区域的水文地质条件和区域环境特点，并以此为基础，正确选择结构形式，科学制定设计方案。设计人员必须全面研究工作内的风压、雪压等荷载工况，在计算各项荷载系数时，需要对信息化技术进行科学应用，使其最终计算结果具有更高的精准性。需要科学设计结构构件截面，准确标注施工材料的规格和具体型号，工程设计人员还需要明确项目工程的建设条件与施工顺序，确保施工人员能够正确解读设计图纸，使其理解失误情况得到有效避免。设计师在设计工业厂房结构时，需要充分考虑温度影响因素，并对结构防火设计进行合理优化。同时，设计人员必须全面了解火灾危险类别和防火要求，严格基于行业规范进行工程设计。在具体开展结构设计时，需要高度重视防护设计，严格基于相关要求设计消防通道和消防设施，确保能够使其各项设施的应用价值得到充分发挥。在制作设计方案，设计人员需要明确构建防火要求，准确标注防护材料，使其构件运用具有更高的安全系数，使其发生火灾隐患的概率大大降低，同时，设计师需要严格基于厂房抗震规范要求和周边地理环境设计钢结构的抗震性能，使其结构受力情况具有更高的科学性，相关人员在具体进行结构设计时，需要合理优化地脚螺栓精确预留螺栓位置，明确埋设精度

[8]。在验算设计成果时，设计人员需要对计算机软件进行合理应用，模拟分析设计成果，并对其进行碰撞分析，全面分析各个设计阶段的问题，合理优化设计方案。

四、结束语

在利用钢结构进行工业厂房设计时，需要对其防火设计、抗震设计与防腐设计加强重视，相关人员在进行具体工作时，首先需要确定项目施工方案，强化造价控制，合理优化整体布局，改进设计内容，使其设计效果得到有效提升，确保能够使现代工业厂房建设得到更大发展。

参考文献：

[1]胡佳梦. 钢结构设计在工业厂房结构设计中的应用探究[J]. 智能建筑与工程机械, 2021, 3(4):2.

[2]杜俊. 工业厂房结构设计中钢结构设计的应用研究[J]. 建材发展导向, 2020, 18(3):1.

[3]赖力, 邢灵巧. 工业厂房结构设计中钢结构设计的应用研究[J]. 建筑与装饰, 2022(20):3.

[4]张晖. 工业厂房结构设计中钢结构设计的应用研究[J]. 现代物业:中旬刊, 2021(6):2.

[5]陈勋刚. 工业厂房钢结构吊装工程施工及安全技术[J]. 经济技术协作信息, 2021(21):1.

[6]赵志平. 浅析工业厂房钢结构施工技术及质量控制[J]. 房地产世界, 2022(007):000.

[7]魏震洪. 钢结构工业厂房工程监理质量控制简析[J]. 建设监理, 2021, 000(005):65-68.

[8]康宏愿. 浅析钢结构工业厂房质量监理管控措施[J]. 工程建设(2630-5283), 2022(008):005.