试论如何改进钢结构厂房设计存在的不足

试论如何改进钢结构厂房设计存在的不足

王晋元

王晋元

（信息产业电子第十一设计研究院科技工程股份有限公司江苏省无锡市）

摘要:随着现代化工业生产的大力发展，钢结构工业厂房以其施工速度快、承载力高、抗震性能好以及整体刚度强的优点，被运用地越发的普遍、广泛。但是因为工业厂房是企业生产加工的主要场所，厂房的结构性能对企业的日常生产活动有很大的影响。伴随科学技术的进步，对工业建筑的功能要求也逐渐的多样化、复杂化，这就给工业建筑的设计带来了新的挑战。而本文就笔者自身工作经历总结出钢结构工业厂房设计中存在的不足，并同时提出了改进设计的建议。为今后的发展带来参考。

关键词:钢结构;厂房设计;不足；改进措施

Trytotalkabouthowtoimprovethesteelstructureworkshopdesigndeficiency

WangJinYuan

(electronicinformationindustrydesignandresearchinstituteof11technologyengineeringco.,LTDinwuxicity,jiangsuprovince)

Pickto:asmodernindustrialproductionvigorouslydevelopment,steelstructureindustrialworkshopwithitsconstructionspeedandhighbearingcapacity,goodseismicperformanceandoverallstiffnessstrongadvantages,hasbeenappliedtothemorewidespread.Butbecausetheindustrialplantistheenterpriseproductionandprocessingofthemainplace,workshopstructureperformancetoenterprise'sdailyproductionactivitieshavegreatinfluence.Alongwiththeadvancementofscienceandtechnology,andtheindustrialarchitecturalfunctionrequirementalsograduallypersifiedandcomplicated,itgivesthedesignoftheindustrialarchitecturehasbroughtnewchallenges.Andinthispapertheauthorsummarizestheirexperienceofsteelstructureindustrialworkshopdesigndeficiency,andatthesametimeputsforwardthesuggestionofhowtoimprovetheproject.Bringreferenceforthedevelopmentinthefuture.

Keywords:steelstructure;Workshopdesign;Insufficient;Improvementmeasures

0引言

随着我国社会经济的迅速发展，工业经济随之而起步飞跃，此时各行业的厂房设计都向着大跨度、大柱距和大吨位方向发展。但是在很长一段时间以来,我国的工业厂房建筑主要都是以钢筋混凝土为主，而如今钢结构由于具有强度高、塑性好、自重小、施工工期短、制作方便、节能环保等优点，近些年来，在国内外钢结构新工艺、新技术的发展和推广的基础上，另外高强度板材、高效防火、防腐涂料在工业建筑中也被大量的应用，从而使钢结构在工业建筑领域得到较快的发展。此时由于各企业经营的规模不断地被扩大，对原有的厂房进行改造设计也成为一种必然的事件。但是由于受传统发展理念的制约，许多企业在厂房设计阶段会遇到不同的问题，导致厂房设计质量存在诸多问题，这直接导致了后期施工建设不达标，给企业造成了巨大的经济损失。

一、钢结构厂房设计不足之处

作为一个工程设计师我们必须要做到的就是根据企业用户的需要对厂房结构进行整体设计，对钢结构的具体分布位置详细规划，以满足实际使用需要。

首先是整体布局，从大范围的角度来看，钢结构厂房是企业生产区域的一个模块，厂房的布局应与企业所在区域的整体布局相协调。而许多企业在设计钢结构厂房时，未能从大局上把握设计思路，例如厂房占地位置划分不合理，造成企业生产区域的面积未能充分利用。

其次是内部结构，与传统的厂房相比，钢结构厂房内部添加了钢支撑装置，且内部结构承受的荷载大小也随之上升，对厂房自身的受重情况合理规划是设计的重点和难点。厂房内部结构设计不足表现为:钢支架分布不合理，墙体高度、厚度、宽度指标不足等。

最后是成本造价，工业建筑设计必须充分考虑成本造价高低与多少，这是决定企业收益大小的关键。工业厂房设计方案基本上决定了后期施工的成本投资，成本控制失效是厂房设计常见的弊病。例如钢结构工业厂房在空间结构设计上不科学，厂房使用性能不达标引起返工返修次数增加等。

二、厂房设计的前期准备工作

通常，在钢结构工业厂房准备设计前期我们首先需要注意到的就是结构判断、结构选型以及结构布置等几个重点内容。

其一，结构判断，并不是所有的工业厂房都适合钢结构形式，若设计师盲目地采用钢结构，会给建筑造成潜在的安全隐患。在设计准备阶段，需根据企业提供的资料信息综合判断，进一步分析所要设计的厂房是否适合采用钢结构。

其二，结构评估，结构评估是通过建立力学模型来分析构件截面的具体参数。钢结构厂房的结构预估是对梁柱支撑的断面参数进行设定，然后再确定钢梁是否选择槽钢、轧制、焊接H型钢截面。

其三，结构分析，上述准备工作结束后，设计人员则可分析厂房的钢结构是否符合施工要求。工业厂房钢结构分析是很重要的流程，在分析阶段可以对重要的参数再次核对，分析工程周期、总剪力、结构变形、安全隐患等。

三、结构的选择

厂房设计是一项繁杂的系统工程，设计过程中需要考虑多方面的因素。为了保证厂房设计方案的科学性，建筑设计师在正式设计前要收集多方面的资料，对工业厂房综合勘察评估后方可进行设计操作。

其中，我们所谓有结构设计即是用基础、墙、柱、梁、板、楼梯等结构元素来构成建筑物的整体结构体系，对于工业建筑而言，大体上结构形式可以按照材料分为砌体混合结构、钢混结构以及钢结构三大类。在结构设计中首先确定其结构形式，结构的选择一般主要考虑其用途和经济两方面因素。各种结构形式都有其特点。砌体结构材料来源广泛，成本较低，施工简单方便；具有良好的耐火性和较好的耐久性；隔热、保温效果好，但其抗震性能差，只适合层高及跨度较小的建筑。钢混结构的特点是：首先钢筋混凝土结构是结合钢筋和混凝土两种材料的性能，其建设周期短，与钢结构相比可节省钢材，造价较低；其次密实的混凝土有较高的强度，同时由于钢筋被混凝土包裹，不易锈蚀，维修费用也很少，所以钢筋混凝土结构的耐久性比较好。混凝土包裹在钢筋外面，火灾时钢筋不会很快达到软化温度面导致结构整体破坏，与裸露的木结构、钢结构相比耐火性要好.其次就地取材，可模性好，整体性好，刚度大。缺点是由于钢筋混凝土结构自身重力较大，运输和施工吊装也困难，同时钢混结构抗裂性差。钢结构主要用于大跨度、大空间、重型、受动力荷载影响大的结构。其特点是材料的强度高，塑性和韧性好，自重轻，具有良好的抗震性能，制造简便，可拆卸，施工周期短，所有结构构件均在工厂预制好，拉到现场吊装焊接即可。

四、结构的布置

在选定钢结构的具体形式后，应重点考虑钢结构的布置情况。钢结构的布置点应从整体上把握均衡性，例如从力学的角度考虑，钢结构厂房的分布应满足受力均匀的要求，以免受力过于集中而超出厂房承载范围。还可以从空间利用、设备摆放、生产需要等角度考虑，详细地策划结构布置方案。此外，设计阶段还可对柱距布置合理调整，采用柱网的形式优化厂房结构。

五、连接节点是设计的难点

除了做好前期准备工作之外，钢结构厂房的改进设计必须抓住房屋建筑的结构要点。连接节点是钢结构的关键参数之一，控制好节点设计可有效地提升厂房的稳定性、耐久性、抗震性、安全性。对钢结构厂房连接节点的设计，本文从焊接、栓接、连接板等方面提出以下改进意见。

1、焊接工艺

焊接设计的重点是焊缝的形状、尺寸，这些都应该按照标准的厂房要求完成设计。焊接工艺方案中对金属材质有对应的要求，例如E43对应Q235，E50对应Q345，按照设计准规范的规定，Q235与Q345连接时采用低强度的E43。

2、连接板

连接板要控制好厚度大小，以免给后期施工造成不利的影响。通常连接板设计可简单取其厚度为梁腹板厚度+4mm，再进一步验算净截面抗剪等。同时，要对连接板生产制造工艺进行审核，以保证连接板的质量，例如钢管连接节点的相贯线的切口必须要经过高精密仪器加工处理。

3、栓接工艺

铆接形式在建筑工程中已很少采用。普通螺栓由于其抗剪性能差，可在次要结构部位使用。高强螺栓在钢结构中的运用十分广泛。常采用8.8级和10.9级两个等级，并且根据受力特点分为承压型和摩擦型，以更好地保证设计效果。

六、结束语

总而言之，钢结构设计是一项非常繁杂的工作,在严格遵守有关设计规范的前提下，既要满足建筑的安全性、适用性和耐久性等可靠性要求,还要考虑平面布局和结构选型合理性，以及荷载取值的准确性。那么当我们在必进钢结构工业厂房设计所存在的不足之时，设计人员要及时发现并及时改进和调整方案，以更好地满足用户的使用需求，并保证使用安全。

参考文献：

[1]邱亮.钢结构厂房设计中需注意的几个问题[J].中国新技术新产品,2010,(7)

[2]闫成标.钢结构在工业厂房中的设计施工技术[J].中国高新技术企业,2009(10).