探讨工业厂房结构设计特殊性问题

探讨工业厂房结构设计特殊性问题

发表时间：2018-09-10T10:27:24.923Z 来源：《基层建设》2018年第21期作者：王萍付舒音

[导读] 摘要：工业厂房的结构设计是一项非常复杂的工作，钢结构是厂房的主要结构形式，相关设计人员正在进行结构设计优化中，必须结合钢结构的特点和实际的工业生产的需要，对结构的抗震、抗热、立面和支撑系统进行优化。

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摘要：工业厂房的结构设计是一项非常复杂的工作，钢结构是厂房的主要结构形式，相关设计人员正在进行结构设计优化中，必须结合钢结构的特点和实际的工业生产的需要，对结构的抗震、抗热、立面和支撑系统进行优化。根据房屋的基本功能要求，使设计更加安全、可靠、经济、合理、美观，达到降低建筑工程造价，实现最大经济效益的目的。

关键词：工业厂房；结构设计；特殊性；优化

前言

工业厂房是进行工业生产的一个重要场所。厂房的建筑施工是建筑行业中的一大重要内容。在设计人员的设计思想、理论基础和设计经验的差异性的影响下，厂房建筑结构的设计过程中往往会出现一些不同的结构形式。厂房建筑设计结构的优化，可以让建筑结构的质量和合理性得到充分保障。

1工业厂房结构设计概述

1.1结构设计特点

1.1.1平面布置

平面布置的实施能充分满足施工工艺具体需求，但在实践工作中，受施工工艺的影响，导致平面结构布局不规范、不平整等现象发生，严重者会产生结构开孔现象，这些问题的发生都会导致厂房结构传力变短，引发应力集中现象发生。

1.1.2竖向结构布置

随着我国工业的迅速发展，高层工业厂房数量越来越多，为了满足生产需求，工业厂房结构会出现开洞、夹层、错层等现象，但这一举措便会导致厂房稳定性受到严重影响，一旦发生地震，结构安全性会受到严重制约。

1.1.3其他荷载

由于工业厂房荷载通常以集中荷载为主，其中包含震动干扰、设备自重相关因素，基于相关要求下，建筑荷载设计应遵循相关标准，而吊车、水平、管道、楼板等载荷则需根据生产要求来制定。

1.2结构设计原则

为确保工业厂房结构设计的有效性，设计人员应遵循相关原则，首先，在施工材料的选择上，应以厂房实际情况为主，合理运用钢板，为促进结构质量，钢板等材料需经过严格检测，确保材料质量的可靠性。另外，在特殊环境下，可选择特种钢板，钢板材料确定后，再根据钢板型号来选择螺母、焊条、螺栓等。除此以外，为确保结构设计质量，应对其混凝土结构加以重视，尽管目前混凝土在工业厂房中的应用频率不高，但却能发挥出重要作用。可靠的混凝土垫层是确保厂房结构安全性、稳定性的关键，同时也是应力传递的基础，设计人员在选择混凝土材料时，最好选择C15~C25型号，若在结构受力较大时则可选择C35~C50混凝土。在工业厂房设计时，需要用大量钢结构，其应力的控制应依据预计标准来开展，在厂房结构设计中，应遵循安全可靠、经济实惠、严控质量等原则，并遵守国家相关规章制度。

2工业厂房设计常用结构体系

2.1纯框架结构体系

钢结构是工业厂房设计过程中的一种常用的结构。将钢解形式应用于厂房的横向框架和纵向框架的设计形式，是厂房建设中的一种常见的纯框架结构形式。在对纯框架结构与传统的柱间支撑形式进行比较分析以后，我们可以发现，前者的稳定性要远远高于后者。为了对厂房的框架体系进行优化，设计者可以对箱型截面柱体的应用。这种箱型截面形式可以让柱子两个方向上的惯性矩相对接近。

2.2框架-支撑体系

在框架-支撑体系的应用过程中，设计人员在纵向框架设计过程中仍然要对柱支撑系统进行应用。从这一结构体系的应用效果来看，它可以让建筑物的造价水平得到有效降低，但是这种柱支持你呢个形式可能会对建筑空间的使用情况带来一些较为不利的影响，因此，这种厂房设计形式往往会在一些横短纵长的厂房中得到应用。

2.3混合体系

混合体系主要指的是将钢架结构和支撑结构两种形式相融合的合作方式。在将纯框架结构的纵向调整为支撑系统与钢架系统相结合的混合形式以后，这种借助混合体系的共同作用进行水平荷载的结构设计形式可以让柱子的纵向弯距得到有效降低，对露面的刚度要求的提升，也可以让柱子相互之间的协调性得到有效提升。

3结构设计优化技术在钢结构厂房中的应用

3.1抗震优化设计

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：

3.1.1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；

3.1.2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。

3.2耐热优化设计

钢结构工业厂房防火能力很差，当钢材受热在100℃以上时，随着温度的升高，钢材的抗拉强度降低，塑性增大；温度在250℃左右

时，钢材抗拉强度略有提高，而塑性却降低，出现蓝脆现象；当温度超过250℃时钢材出现徐变现象；当温度达500℃时，钢材强度降至很低，以致钢结构塌落。因此，随着新的防火设计规范的升级换代，钢结构表面必须做隔热及防火设计。这样可以增强建筑的耐热能力，满足消防要求。而新材料的不断发明发现，能很好的经济性的处理钢结构防火方面的需要。

3.3立面优化设计

在厂房轻钢结构的设计中，除了要对力学性能进行优化设计以外，还需要对其立面设计进行优化。尤其是要对厂房轻钢结构的规模、线条、色彩等方面进行优化设计。由于厂房一般多用于生产，因此在设计其立面的规模和线条时，可以考虑设计简单统一的立面。在色彩选择上，也可以尽量考虑彩色的钢板，避免整个厂区都处于一种单调沉重的混凝土结构中。尤其是在厂房的出入口、外天沟已经收边泛水等部位进行合理优化设计，在保证其基本功能的基础上，实现良好的立面效果。使厂房给人一种亲切的感觉，从而调节员工的心情，提高工作积极性。另外，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。很多厂房在设计上往往考虑到采光问题而在墙面上挖较多的孔洞，破坏了立面效果，笔者建议可以大量使用屋面采光板，以此来解决采光和立面效果的矛盾，同时还能解决厂房的通风问题。

3.4屋面支撑系统优化设计

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。

结束语

总而言之，在进行工业厂房建筑结构设计的时候，需要考虑到其设计效果与质量。在结构设计开展中，必须同工业厂房建筑的实际情况相互的结合起来，并针对其具体的应用方向。除此之外，在设计过程中，还应该在工业厂房结构设计之中应用各种新型的设计理念和新型技术，这样才能够确保钢结构设计的有效性，同时还可以降低钢材的使用量，为今后的工业厂房结构设计奠定基础条件。

参考文献：

[1]金玲.多层工业厂房结构设计问题的若干研究[J].黑龙江科技信息,2015,(33):245.

[2]方振清.工业厂房建筑结构设计优化研究[J].智能城市,2016,(5):41.