大空間工業(yè)廠房鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計及優(yōu)化

1、大空間工業(yè)廠房鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計及優(yōu)化摘要：工業(yè)廠房是企業(yè)重要的生產(chǎn)場所，廠房的質(zhì)量關(guān)系工業(yè)生產(chǎn)的效率和工 作人員的生命安全，應(yīng)得到足夠的重視。鋼結(jié)構(gòu)工程以其優(yōu)越性逐漸替代了傳統(tǒng) 的廠房磚混結(jié)構(gòu)，得到了廣泛的應(yīng)用，決定著建筑物的質(zhì)量。鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房具 有良好的抗震性能以及自重較輕等特點，其結(jié)構(gòu)性能影響著企業(yè)的生產(chǎn)活動，因 此，優(yōu)化鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計迫在眉睫。關(guān)鍵詞：工業(yè)廠房；建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計；設(shè)計優(yōu)化引言：鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房具有優(yōu)美的外觀、建造成本低、建造時間短的優(yōu)點，被工業(yè) 企業(yè)廣泛運用。同時，隨著我國經(jīng)濟水平的不斷提高，各種工業(yè)企業(yè)層出不窮， 企業(yè)對工業(yè)設(shè)施的要求也越來越高，修建的工業(yè)廠房空間越來越大，給鋼結(jié)構(gòu)

2、工 業(yè)廠房的設(shè)計造成了很大的困擾，是一個嚴峻的考驗。為解決目前我國鋼結(jié)構(gòu)工 業(yè)廠房設(shè)計方面存在的問題，增強廠房建造能力，應(yīng)不斷創(chuàng)新并完善設(shè)計思路和 技術(shù)，促使我國工業(yè)廠房建造技術(shù)不斷發(fā)展。1大空間工業(yè)廠房鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢1.1便捷性鋼結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)工藝和自身特質(zhì)使鋼結(jié)構(gòu)建筑的建設(shè)更加方便快捷，與傳統(tǒng)的 結(jié)構(gòu)設(shè)計相比，使用鋼結(jié)構(gòu)建造工業(yè)廠房能極大地降低設(shè)計和施工的難度，提高 工作效率。1.2經(jīng)濟性鋼結(jié)構(gòu)具有強度高及穩(wěn)固的特點，與傳統(tǒng)的建筑結(jié)構(gòu)相比，單位重量的鋼結(jié) 構(gòu)能夠承受更多的荷載，建造時，可以減少材料的用量，且鋼結(jié)構(gòu)價格便宜，可 以減少修建工業(yè)廠房的成本，減少支出，提高企業(yè)的經(jīng)濟效益。1.3環(huán)保性鋼

3、結(jié)構(gòu)具有可回收利用的特點，避免了廠房拆除造成的浪費和殘留物對環(huán)境 的污染。同時，鋼結(jié)構(gòu)在使用過程中不會產(chǎn)生污染物質(zhì)，是環(huán)境友好型建筑。所 以，使用鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計工業(yè)廠房具有很強的環(huán)保性。1.4空間利用率高鋼結(jié)構(gòu)方便組合和拼接，由于自身特點，所占用的空間遠小于其余結(jié)構(gòu)，所 以，擁有更靈活的設(shè)計方案，可變性潛力巨大，在提高空間利用率方面具有很大 的優(yōu)勢。2大空間工業(yè)廠房鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的不足2.1整體布局設(shè)計廠房時，應(yīng)注意整體布局，用整體觀念考慮設(shè)計方案。鋼結(jié)構(gòu)廠房作為 生產(chǎn)的場所，是企業(yè)布局的一部分，應(yīng)將廠房要求和企業(yè)特點（如面積、氣候等 因素）一起考慮，使廠房與企業(yè)其他建筑協(xié)調(diào)存在。但是，許多設(shè)計者不能

4、從大 局考慮工業(yè)廠房的設(shè)計，使工業(yè)廠房與其他建筑的位置產(chǎn)生沖突或矛盾，例如， 工業(yè)廠房與居住區(qū)距離過近，廠房生產(chǎn)產(chǎn)生的噪聲或有害氣體會極大地影響附近 居民的身體健康和工作效率。2.2精確度不夠在鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計過程中，荷載取值的準確性在很大程度上決定著鋼結(jié)構(gòu)計算 設(shè)計結(jié)果的可靠性。但是，一些設(shè)計者在設(shè)計過程中不夠嚴謹，荷載取值不夠準 確，導(dǎo)致支撐物安裝位置不合理、墻體厚度不足等情況，影響了結(jié)構(gòu)整體的穩(wěn)定 性。2.3結(jié)構(gòu)不合理項目的造價與企業(yè)收益息息相關(guān)，工業(yè)廠房的建造在設(shè)計階段基本確定了建 造的成本，但是在實際設(shè)計中，有許多不注意控制成本的情況。例如，鋼結(jié)構(gòu)工 業(yè)廠房設(shè)計不科學(xué)，需要安裝承重結(jié)構(gòu)的

5、部位沒有安裝，不需要的部位反而安裝 了，這樣會造成資源的浪費，嚴重時會造成廠房安全質(zhì)量不合格，需要拆除重建， 增加返工次數(shù)及項目的成本。3大空間工業(yè)廠房鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化要點3.1防火、隔熱設(shè)計鋼結(jié)構(gòu)目前在工業(yè)廠房建筑結(jié)構(gòu)中得到了廣泛應(yīng)用，它相對于混凝土結(jié)構(gòu)具 備強度高、塑性好等優(yōu)勢，但鋼材導(dǎo)熱性強，溫度對于鋼材的影響較大，100C 以上鋼材抗拉強度會逐漸下降，可塑性會有所提升，達到250C時可塑性也會降 低，溫度達到500C鋼材會直接斷裂，因此鋼材的防火、隔熱能力相對于混凝土 結(jié)構(gòu)而言較差，使得鋼結(jié)構(gòu)的工業(yè)廠房安全隱患較大。在進行工業(yè)廠房建筑結(jié)構(gòu) 設(shè)計時對于鋼結(jié)構(gòu)表面溫度達到150C的均應(yīng)注重防

6、火性能、隔熱性能，以確保 工業(yè)廠房的安全可靠。對于防火設(shè)計的優(yōu)化首先應(yīng)結(jié)合施工工藝圖、生產(chǎn)類型、 工業(yè)廠房對防火隔熱的需求確定防火等級，設(shè)計時嚴格遵循國家防火規(guī)范，材料 的選擇也應(yīng)符合質(zhì)量與防火等級要求，并在鋼材上涂抹防火涂料。防火設(shè)計時還 應(yīng)對工業(yè)廠房的平面布局設(shè)計進行優(yōu)化，科學(xué)布置防火隔熱設(shè)施、安全疏散通道 以及消防樓梯等，從而確保火災(zāi)突然發(fā)生時生產(chǎn)工作人員能夠安全撤離，盡可能 避免人員傷亡。對于隔熱設(shè)計則應(yīng)進行耐熱保護，如冶金工業(yè)廠房中加熱爐附近 輻射范圍內(nèi)的鋼材進行保護。3.2抗震設(shè)計近些年來，我國地震等自然災(zāi)害頻繁發(fā)生，由于鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性沒有達到施工 安全要求，使得工業(yè)廠房的建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)

7、定性不夠，進而導(dǎo)致地震來臨時工業(yè)廠房 倒塌、人員傷亡等，因此對于工業(yè)廠房建筑結(jié)構(gòu)的防震設(shè)計應(yīng)給予充分重視，從 而確保工業(yè)廠房建筑結(jié)構(gòu)的整體優(yōu)化。首先，工業(yè)廠房建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計人員應(yīng)從全 局考慮，結(jié)合工藝圖明確工業(yè)廠房的質(zhì)量要求，使得設(shè)計的結(jié)構(gòu)均勻合理。然后 鋼結(jié)構(gòu)在廠房橫向結(jié)構(gòu)中的設(shè)計是鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的最關(guān)鍵一環(huán)， 需要綜合考慮鋼結(jié)構(gòu)各配件的受力性能并根據(jù)橫向結(jié)構(gòu)的變化規(guī)律將各類負面影 響控制到最低，充分發(fā)揮鋼結(jié)構(gòu)的作用。最后對于地震因素對于工業(yè)廠房的影響 進行分析時，應(yīng)充分考慮外部環(huán)境對廠房的影響，以鋼結(jié)構(gòu)工作的實質(zhì)要求為依 據(jù)選擇結(jié)構(gòu)框架，做好節(jié)點的設(shè)計工作，對于連接鋼材構(gòu)建的部

8、分保證抗拉伸性 以及強度，充分發(fā)揮各構(gòu)件的作用，進而提高工業(yè)廠房的抗震能力。3.3防腐蝕設(shè)計鋼結(jié)構(gòu)在自然環(huán)境下容易被氧化腐蝕，尤其是在潮濕的環(huán)境中，鋼結(jié)構(gòu)的氧 化腐蝕程度更加嚴重。鋼結(jié)構(gòu)被腐蝕會造成鋼材構(gòu)件截面不斷減小并在鋼材的表 面出現(xiàn)繡坑，使得鋼結(jié)構(gòu)的受力發(fā)生應(yīng)力集中問題，極大程度縮短鋼結(jié)構(gòu)的使用 年限。當前為了防止鋼材的腐蝕現(xiàn)象，我國主要采用防腐防銹涂料，使水蒸氣、 氧氣以及氯離子等腐蝕因子與鋼結(jié)構(gòu)相隔離。在對鋼結(jié)構(gòu)進行防腐設(shè)計時，應(yīng)充 分考慮工業(yè)廠房的環(huán)境進行合理防腐設(shè)計，從而保證鋼結(jié)構(gòu)的正常使用，對于防 腐防銹涂料的涂抹厚度，應(yīng)結(jié)合鋼材所處環(huán)境進行合理控制。3.4屋面支撐系統(tǒng)設(shè)計工業(yè)

9、廠房建筑設(shè)計中對于屋面結(jié)構(gòu)及支撐系統(tǒng)的優(yōu)化措施：首先根據(jù)廠房的 高度、跨度，抗震等級、吊車噸位等信息進行合理的布局。一般對于鋼結(jié)構(gòu)工業(yè) 廠房屋蓋結(jié)構(gòu)需要設(shè)計為垂直支撐結(jié)構(gòu)，但需要安放大型震感強烈的裝置或特重 級吊車的工業(yè)廠房，需要將屋蓋支撐系統(tǒng)設(shè)計為縱向水平支撐結(jié)構(gòu)。對于橫向水 平支撐結(jié)構(gòu)的設(shè)計則需要將其安裝到屋架的上弦以及天窗架上弦結(jié)構(gòu)中。其次對 支撐系統(tǒng)構(gòu)件的內(nèi)力情況進行科學(xué)設(shè)計，減少鋼構(gòu)件使用數(shù)量，縮短構(gòu)件的截面。 大型結(jié)構(gòu)的屋面設(shè)計時需要利用三點和屋架焊接方式，以確保上弦的支撐能力， 其中可以用輕質(zhì)混凝土板構(gòu)建大型的屋面板，以降低荷載。最后對于廠房的排水 設(shè)計，應(yīng)將屋面設(shè)計成具有坡度的

10、，坡度控制在5內(nèi)，但在南方多雨的地區(qū)，廠 房屋面坡度可適當增加。3.5立面設(shè)計工業(yè)廠房作為進行工業(yè)生產(chǎn)的場所，人們普遍認為只需滿足生產(chǎn)需求就足夠。 但21世紀隨著人們對審美的追求，建設(shè)單位對工業(yè)廠房的立面設(shè)計提出了很高 的要求。在進行工業(yè)廠房建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化時應(yīng)在確保經(jīng)濟適用的前提下提高美 感，如線條、規(guī)模以及色彩等。線條的橫縱設(shè)計由工業(yè)廠房的立面高度決定，規(guī) 模則由廠房的類型決定，如用于重工業(yè)生產(chǎn)的工業(yè)廠房規(guī)模較大，應(yīng)在滿足工藝 的情況下再追求美觀。對于在建筑結(jié)構(gòu)中發(fā)揮維護作用的結(jié)構(gòu)，可以綜合考慮采 光以及美觀，如采用橫向高阻燃型玻璃鋼采光板，采光的同時實現(xiàn)了美觀。此外， 應(yīng)在工業(yè)廠房的危險區(qū)