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工业厂房钢结构设计现状与对策

摘要:

介绍了钢结构的特性，分析了目前钢结构厂房设计中存在的问题，从结构布局、截面设计、节

点设计、支撑体系等方面，阐述了钢结构设计的改良措施，为钢结构的推广应用提供了条件。

关键词:

钢结构，工业厂房，结构设计

引言

在这个以钢筋混凝土为主宰的时代，钢结构在建筑业中的重要作用是无法替代的。经济的发展

促使大批的工业厂房建立，这对钢结构技术的应用也提出了更高的要求。钢结构的承重能力强，这为工

业厂房的安全性提供了保障;另外，钢结构的安装机械化程度高，这在一定程度上加快了工业厂房的建

设速度，缩短了施工期限，节省了大量成本。当然，钢结构技术并不是完美无缺的，它也存在一些问

题，这就需要我们的技术人员在设计钢结构的过程中注意避免这些问题的发生，以便建设出安全高质量

的工业厂房。

1钢结构的特性

1．1钢结构的优点

如今钢结构的零部件都是批量生产，钢结构的安装机械化水平极高，事先设计好的钢结构模型

能很快地拼接好，这大大减少了施工时间;钢结构自重较轻，这方便了施工人员的运输和安装;此外，它

的承重能力和抗震能力极强，地震发生时它相对于混凝土更具可靠性，不会轻易倒塌;从经济因素考

虑，钢结构强度高，可塑性强，可循环利用，这大大降低了工业厂房的建设成本。同时钢结构厂房是厂

房中比较普遍的一种，这种厂房具有很多的优点，造型非常美观、色彩较为鲜艳、建筑体型多样化、工

程造价较低、建设周期较短、机械化程度较高、安装施工较为简便、平面布局灵活易改造。并且钢材本

身材质重量轻，材质密度均匀，实际受力比与力学计算模型较近似，易于计算处理。

1．2钢结构厂房的特点

1)厂房内部一般都比较宽敞，高度都会高于普通住房，而钢结构跨度大的特点刚好满足了这一

方面的需求;另外其自身重量比较轻，体积适中，施工人员可随意拼接出各种不同的造型，能建设出不

同形状的建筑，比如北京鸟巢，如今它已经是我国的标志性建筑。2)目前我国的重工业厂房大部分都是

钢结构建成的，这主要是由厂房特殊的需要所决定的。厂房多用于机械制造设备的放置，加工器械组

装，这通常要求无障碍的宽广空间，纵向的钢铁柱状结构往往可以保证相当长的间距，这一点对于创建

厂房空间是十分必要的。在合理的结构规划下，纵向柱状钢结构间距可以达到20m的范围。3)吊车作业

通常是钢结构厂房中最基本的操作，大量的吊车使用量和较高的吊车使用频率对吊车的质量提出了严苛

的要求。为了使厂房达到较好的使用情况，尽可能的选择承载能力较大的吊车类型，一般情况下，重级

工作制即可满足绝大部分厂房需要。4)钢结构，具有很强的承载能力，一般在厂房的设计建造时通常会

使承重构件具有较大的横截面积，这进一步提高了钢结构的承载能力。较强的可塑性使钢结构承重在几

何学方面有很大的提升，最为基本的三角钢结构已随处可见。5)虽然钢结构有很多优点，但是也不能忽

略一个致命的潜在问题，那就是钢材不耐火。很多人都认为钢材既不是易燃材料怎么会不抗火。钢材虽

然属于不可燃材料，但是在高温的环境中，其力学性能就会发生变化，比如屈服强度，弹性模量等都会

随着温度的升高而降低。当温度达到500℃以上时，降低幅度更为明显，一般15min左右就会丧失承

重能力而发生垮塌。

2我国当前钢结构设计问题分析

2．1钢结构厂房的结构设计

由于工艺布置等方面的要求，为了拓展厂房的空间，钢结构厂房一般会采用框架结构，此外，

如果厂房的层数比较多且能达到一定的工艺条件时也能采用框剪结构。钢结构厂房设计对其结构布置的

要求是要对称均匀地布置柱网，并使厂房的质量中心与刚度中心接近，达到降低厂房空间的扭转作用的

目的。钢结构厂房的结构体系需要具备规则、简捷以及传力明确的特点，防止凹角、收缩以及现应力集

中或者由于竖向过多而导致的内收或外挑等现象的出现，提高竖向刚度的稳定性。而在多层厂房中，由

于其柱距方向尺寸小，柱子多、跨度方向尺寸大，柱子少的特点，所以一般对其采用横向控制的方式，

实现纵横向的抗震能力的一致，提高钢结构厂房的抗震性能，促进钢结构厂房设计的经济性和合理性。

2．2理念的缺失

我国的钢结构设计一般分为两级，首先一般设计部门根据建设需要进行工图的设计，在工图设

计满足规范后移交专业的钢结构设计单位，由具有资质的专业机构进行二次详图设计。这为数不多的环