钢结构在工业厂房设计中应用

浅谈钢结构在工业厂房设计中的应用

摘要：钢结构工业厂房因其施工速度快、自重轻、抗震性能好、环保等特点在工程中已被广泛认

可，在工业厂房设计中逐渐替代了笨重的钢筋混凝土结而得到了广泛应用，本文就钢结构本身的

优缺点，在工业厂房设计中的用情况及结构设计中的应注意的问题进行分析。

关键词：钢结构；工业厂房设计应用问题分析解决办法

中图分类号：tu391 文献标识码：a 文章编号：

近几年来，工业厂房建筑采用砖混结构和钢筋混凝土结构，占地面积大，施工周期长，抗震性能弱，结构基础要求高，不易做大跨度车间，墙体大量使用粘土砖，现场施工噪声大、粉尘多等。随着可持续战略的实施和城市化进程的加快，国内外钢结构新技术、新工艺的推广和交流，高强型材、高效防火防腐涂料的研制成功及应用，使钢结构在建筑领域得到较快的发展。

1钢结构的优点

1.1 钢结构自重轻

钢结构的容重虽然较大，单与其它建筑材料相比，它的强度却高很多，因而当承受的荷载和条件相同时，钢结构要比其它结构轻，便于运输和安装，并可跨越更大的跨度。自重轻不仅可以减少运输和吊装费用，还可以降低基础造价，其综合经济优于钢筋混凝土结构体系。

1.2 钢结构布置灵活

钢结构能满足工业厂房建筑设计的大跨度要求，跨度最大可达

48m，在梁高相同的情况下，钢结构的开间可比混凝土结构的开间大 50%，从而使柱网布置更加灵活。纵向温度区段长度允许 300m，横向温度区段长度允许 150m，符合工业厂房不设变形缝的要求。

1.3钢结构节约面积

钢结构与混凝土结构相比节约结构占用面积，增加使用面积，空间利用率高。网架结构形成的屋面下部空间较大，可布置各种管道，如通风、消防、空调冷水、采暖、给水、封闭母线、压缩空气等，充分利用建筑空间，节约投资。

1.4钢结构抗震性能好

由于钢结构本身具有较好的塑性和韧性，故能够充分耗散地震能。不会因为偶然超载或局部超载而突然断裂破坏，钢结构对动力荷载的适应性较强，钢梁、钢柱组成柔性框架可抵抗8度以上地震，因此钢结构在地基承载力低和地震设防烈度较高的地方应用广泛。

1.5 钢结构施工速度快

厂房的金属结构在制造厂制作加工，机械化生产程度高，保证精度，确保质量。制成的构件运到现场组装，现场通常只需进行紧固件和螺栓的安装，施工速度快，大大缩短建设周期，使厂房能尽快建成投产，获得良好的经济效益。

2钢结构厂房设计中存在的不足

2.1 整体布局

从大范围的角度看，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。

2.2 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。

2.3 成本造价

工业建筑设计必须充分考虑成本造价高低、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。

3钢结构在工业厂房设计中需注意的问题

虽然钢结构工业厂房有很多优点，但作为一种材料，它也有很多缺点，例如防火性能差、易锈蚀等，在设计与施工的过程中一定要考虑到这些因素，钢结构工业厂房设计的前期准备也很重要，需注意结构判断、结构选型、结构布置等几个重点内容。

3.1 钢结构工业厂房的防火设计

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，钢结构必须做隔热及防火设计。

①正确定义建筑物生产的火灾危险性类别，合理确定建筑的耐火等级依据《建筑设计防火规范》，对厂房生产火灾危险性分为甲、乙、丙、丁、戊五类，如果确定工程为二级耐火等级，就应该严格按照二级耐火等级加涂防火涂料进行防护，使钢构件达到二级防火等级的耐火极限要求。

②设计时要选用恰当的钢结构防火保护方法对钢结构采取有效的保护，就是将钢结构的耐火极限提高到规范规定的值，防止钢构件遇火发生变形塌落。目前，保护钢结构厂房最常用的方法是在其表面涂覆钢结构防火涂料，发生火灾时它作为耐火隔热保护层，有效地提高钢构件的耐火极限，满足现行国家规范的要求。在使用防火涂料时，应当注意防火涂料和底层防腐涂料的相互匹配，不得与底层防腐涂料发生化学反应，以免影响防腐防火效果。我们在设计时，要根据不同建筑对构件耐火极限的要求，通过科学比较，选出最恰当的防火保护方法，达到经济和安全要求。

③钢结构建筑设计时要合理划分建筑物的防火分区，对每个防火分区的面积进行严格的控制。同时要控制每个分区的疏散口数量及疏散距离，安全出口是指符合防火规范规定的疏散楼梯、直通室外

地平面或安全区域的门。由于钢结构建筑自身存在的弱点，我们在设计时要充分考虑人员疏散的因素，将人员密度指标和钢结构建筑的特点综合起来考虑，加强对安全疏散路线、疏散距离、疏散宽度的设计要求，科学设置疏散指示标志，使人员能快速疏散到安全地带，从而大大减少人员伤亡和人民财产损失。

3.2 钢结构工业厂房的防腐设计

钢结构表面直接暴露在大气中就会锈蚀，当钢结构厂房空气中有侵蚀性介质或钢结构处在潮湿环境中时，钢结构厂房锈蚀就会更加明显和严重。钢结构的锈蚀不仅会使构件截面减小，还会使钢构件表层局部产生锈坑，当构件受力时将引起应力集中现象，使结构过早破坏。因此，对钢结构厂房构件的防锈蚀问题应予以足够的重视，并应根据厂房侵蚀介质情况和环境条件在总图布置、工艺布置、材料选择等方面采取相应对策和措施，以确保厂房结构的安全。为了防止金属表面锈蚀，常采用防锈防腐涂料对其进行涂装保护，保护层透气是造成金属表面失去阴极保护而加快锈蚀速率的诱因。因此，防腐涂层只有具备了致密、疏水性强、附着力好、电阻大或涂层足够厚的条件时，才能有效地屏蔽水蒸气、氧气、氯离子等的侵蚀，起到物理防锈作用。一般室内钢结构在自然大气介质作用下，要求涂层厚100μm ，即底漆两道，面漆两道。露天钢结构或在工业大气介质作用下的钢结构，要求漆膜总厚度为150μm ～200μ

m 。在酸环境中的钢结构要求使用氯磺化防酸漆。钢柱柱脚在地面以下部分要用不低于c20的混凝土包裹，其保护层厚度不小于