工业厂房结构设计中钢结构设计应用研究

丁瑞彬

(太原市热力设计有限公司，山西 太原 030000)

在合理利用厂房钢结构的技术条件下，工业厂房的整体结构稳定性能够显著提升。与此同时，工业厂房的结构建设简化性也会有所增强。在有序推进钢结构设计优化落实的前提条件下，工业厂房的整体结构舒适度和建设期间获得的经济效益都将进一步提升，厂房内部的空间利用效率也能随之实现进一步的增长。工业厂房设计当中钢结构的设计内容属于至关重要的组成部分，只有提高钢结构设计质量，才能有效保障整体工业厂房建设质量。在进行工业厂房结构设计期间，应该注意全面推进钢结构设计方法应用优化，有效保障钢结构设计科学性。

1 工业厂房结构设计中钢结构设计特点

1.1 便捷性

在工业厂房建设过程中应用钢结构，能够有效提高设计便捷性。由于钢结构具有非常显著的便捷性优势，在开展设计工作时充分发挥钢结构的基本特点，利用钢结构设计降低厂房设计困难性和复杂性，能够获得事半功倍的实践效果，同时可以助力工业厂房结构建设总体效果及经营效益水平提升[1]。通常情况下，应用钢结构时开展施工工作消耗的时间相对较短，钢结构安装流程本身具有比较明显的简单便捷性，所以在建筑期间可以基于实际的环境更加高效地完成结构建设，从而使工业厂房的施工周期进一步缩短，有效地从总体层面提高工业厂房结构建设效率。

1.2 经济性

经济性是指钢结构在工业厂房当中具有更强的经济优势。由于钢结构安装主要依据钢材料组装，所以，在实际建设期间，相关单位可以有效缩减建筑材料使用规模，如此一来，在工业厂房施工建设过程中，每立方米单位建设耗费的材料成本将会大幅减少，由此，使整体的工业厂房建设经济效益得到了提升。结合当前的工业厂房设计和建设现状进行综合分析可知，因为钢结构施工建设的成本消耗量相对较低，所以当前许多单位在设计工业厂房建设模型期间均优先考虑钢结构。与此同时，钢结构本身属于可回收材料，因此，在工业厂房建设期间，应用钢结构可以有效提高各项建设工作的环保性，同时能够为相关单位资源成本的控制提供有利条件。

1.3 空间利用率

与其他结构形式相比，钢结构在工业厂房当中具有非常明显的空间利用率高的特点。基于钢结构的应用需求进行工业厂房结构建设，设计时设计人员可以从空间使用层面更好地进行规划。总体而言，钢结构在空间使用方面存在非常可观的潜在价值和应用优势，在工业厂房建设过程中，对钢结构进行组件安装，面对的基本空间要求相对宽松，即便在相对较小的空间当中，钢结构也有很大可能能够建设完善[2]。从钢结构的本质特征来看，该类结构与其他建筑结构相比，具有更高的可变性，在工业厂房设计过程中，结合外层空间的设计多样化发展需求，对钢结构进行设计调整，具有较高的可行性，而在钢结构的辅助作用下，工业工厂的外层空间设计和建设效率都将进一步提升，并且整体设施建设效果也会得到改善。

1.4 具有良好塑性

钢结构的塑性和耐久性均相对良好，在重载或负载较大的条件下，钢结构更加不容易出现断裂情况，在工业厂房当中，钢结构能够通过重新分配力的承受作用来实现有效承受很大一部分作用力。具体来看，钢结构在承担较大负载的过程中，能够有效对受力进行调节，从而降低力压幅度，借此避免整体工业厂房结构受到破坏。另外，如果工业厂房钢结构在存续期间受到地震冲击，在结构自身的塑性特性影响作用下，相关结构虽然会出现一定程度的形变，但是能够在很大程度上抵消地震带来的破坏作用，从而实现更好的抗震效果。

2 工业厂房钢结构设计要求

2.1 防火设计

虽然钢结构本身具有较多的功能特点，但是从本质特性上来看，与混凝土结构相比，钢结构的防火性能相对较弱，在实际存续期间比较容易受到温度变化影响而出现问题，因此，在进行工业厂房钢结构设计时，应该注意加强防火设计有效性，通过外部手段提高钢结构的防火能力，使工业厂房当中的防火危险系数得到有效控制。具体来看，在设计过程中，工作人员应该明确具体的工业厂房防火安全标准及相关要求内容。在此基础上，对钢结构的性能质量进行规范，在设计方案当中明确具体的钢结构的防火等级，从而避免在钢结构使用期间因为发生火灾或其他温度变化因素而使钢结构遭到严重破坏，从而影响工业厂房的安全性[3]。除此之外，在设计过程中，应该针对钢结构表面的防火涂料使用具体内容进行规划，在设计过程中，设计人员应该结合预防性工程内容进行综合分析。基于钢结构建设具体流程提出行之有效的防火设计项目。

2.2 防腐设计

一般情况下，在潮湿的环境当中，钢结构容易产生腐蚀问题，所以在工业厂房的钢结构设计期间，应该注意结合厂房的具体所处环境对钢结构的防腐性能进行设计优化。设计人员在工作中应该科学规划钢结构外涂防腐涂料，从氧气和水蒸气以及氯离子的隔绝性能角度出发，进行防腐涂料质量分析，同时充分对钢结构当中其他相关腐蚀因素进行综合研究，从而提出可行性较高的防腐设计方案，有效为钢结构提供保护。除此之外，还应该设计具体的防腐材料外涂位置规划方案，根据钢结构不同部位的防腐性能水平，对涂层厚度提出相应的要求。

2.3 抗震设计

抗震设计属于工业厂房钢结构设计工作中不容忽视的重要组成部分，尤其在地震频繁的地区建设工业厂房时，设计人员更应该充分关注抗震设计的总体质量，全面提高钢结构抗震设计方案有效性，切实为工业厂房钢结构抗震性能强化贡献力量[4]。基于此，在钢结构抗震能力设计提升过程中，工作人员应该从提高各个钢结构构件配置匀称性和对称性角度出发，对整体的钢结构组成进行均衡规划，借此保障钢结构自身的稳定性。在此基础上，应该结合工业厂房屋架之间的连接工作内容开展工作，通过优化设计来提高屋架间的连接稳定性和可靠性，避免在钢结构使用期间出现部件损坏从而影响整体的抗震性能。值得注意的是，设计人员还应该对钢结构柱子和墙壁之间的张力进行强化设计，在设计过程中合理进行高度和阻尼的调整规划，从而有效保障工业厂房结构的抗震性能水平。

3 工业厂房结构设计中钢结构设计问题

3.1 设计质量明显不足

从实际的钢结构使用特点角度进行分析，虽然钢结构设计过程中消耗的费用水平较低，但是，在实际建设期间，相关单位需要消耗更多的时间和精力对钢结构进行开发规划。因此，设计人员在工业厂房结构设计过程中，往往不愿意接受钢结构设计任务，从而很容易使钢结构设计项目被转移到其他设计单位，从而影响设计方案的整体专业性和可行性。更有甚者，会使钢结构设计方案当中存在诸多漏洞，整体合理性和可行性均大打折扣。

3.2 大多数钢结构设计深度不够

在当前的工业厂房结构设计过程中，一些钢结构设计方案本身缺乏深度。究其原因，部分设计人员对于钢结构的设计理解不够到位，同时，在设计人员自身的专业水平限制作用下，一些设计方案当中体现出的钢结构设计内容整体质量自然很难得到保障。部分质量较差的钢结构设计方案，不但缺乏有力的实践经验支持，而且整体的安全性水平甚至无法达到最低的安全标准要求，从而使工业厂房的钢结构建设很难按照相关规定有序推进[5]。

3.3 没有结合实际进行设计

从实际建设上来看，钢结构施工本身需要消耗比较多的人力物力，因此在设计过程中，相关人员本应该兼顾各项要素，提出与实际建设情况相符的设计方案。但是，部分设计人员为了提高钢结构设计的方便性和快捷性而忽视客观规律，做出不合理的设计项目，或是直接对一些国外形成的钢结构设计方案照搬照抄，导致最终得到的钢结构设计内容与当前工业厂房结构建设的实际相脱节。这样一来，在工业厂房建设期间，很容易因为钢结构设计方案不合理而使人力，物力和财力消耗进一步提升，从而降低了工业厂房建设的经济效益。

4 工业厂房结构设计中钢结构设计改进措施

4.1 加强设计管理

工业厂房的建设是工业生产和管理的一个重要组成部分，工业厂房设计的合理性和科学合理性是正在进行的工业厂房建设的重要要求，在这种情况下，结构材料的强度和耐久性是保证工厂安全和合理性的重要条件，钢结构是工厂最经济、最实用的建筑材料，广泛用于车间、职工宿舍的生产。钢结构本身有许多独特之处，特别是在安全要求方面。无论是承包人、设计人还是设计师，都必须加强监督措施。在评估项目资格时，必须进行全面综合的评估，取消设计不合格的设计人员的权利，对伪造设计师处以严重惩罚。在设计管理工作执行期间，应该注意针对钢结构设计过程中涉及的焊接工艺以及其他安装工作过程进行强力管理。基于工业厂房钢结构的具体建设需求，分析各类焊接工程的实际建设内容，在此基础上明确焊接工作条件的复杂性，进而通过合理进行规划设计来保障焊接工作质量。同时，基于焊接工艺的实际操作流程，设置相应的管理措施落实方案，使焊缝设计能够充分满足施工建设要求，同时应该在设计过程中针对焊接规则进行管理工作规划，确保在一二级焊缝过程中能够做到各项操作规范落实，同时有效避免焊接过程中出现咬边缝隙的问题。借此为后续的无损检测落实提供良好保障，真正发挥管理工作的积极作用，提高钢结构的完整性和稳定性。

4.2 稳定性设计

为了提高钢结构的稳定性，需要在总体和局部稳定之间找到联系，只有加强它们之间的联系才能提高钢结构的稳定性，因此必须考虑到这两个因素加在一起的距离。钢结构的设计有许多不确定性，在任何时候都可能导致不稳定。在有效平衡钢结构总体和局部稳定性水平的基础条件下，工作人员还应该进一步深化研究钢结构稳定性要素，采取合理的设计手段推进螺栓安装可行性提升，在安装实践过程中注意控制安装流程，有序推进各项工作的落实。首先应该注意对临时通用螺栓进行安装规划，在此基础上进行校正，在明确螺栓安装基本位置的各项要素准确无误的前提下，进行普通螺栓的更换，在钢结构部件之间利用高强度螺栓进行连接，从而提高结构稳定性。与此同时，应该注意在安装螺栓的过程中，对各个结构的结合处进行细致观察，有效保障节点位置的结合效果良好，在确保接合处和接触面平整的前提下，推进其他工作落实。此外，设计人员应该针对钢结构的安装校正设计相应的工作内容辅助方案，比如对梁柱安装过程中的各项操作进行设计调整，针对钢结构安装期间的风力和地形等各项因素加以分析，并基于具体的环境情况设置相应的安装校正方案。

4.3 从实际出发

在优化工业厂房结构中的钢结构设计方案时，应该从实际情况出发，全面推进厂房设计的综合性能提升。具体来看，首先应该注意全面提高钢结构支柱的抗震强度，在设计期间对套管的外部承包形式进行优化设计，全面促进外柱脚抗震性能提升。同时，在设计过程中注意对外层高度以及柱腿横截面宽度之比进行合理调控，从而保障钢结构的角柱结构组成具有较强的荷载。与此同时，沉入柱塞属于钢结构支柱建设过程中比较常见的结构形式，在设计过程中，引入沉入柱塞形式，可以在一定程度上保障预埋桩的抗震性能[6]。当然，在设计过程中，应该对埋桩深度进行合理规划，在有效进行柱体和柱脚长度设计前提下，才能真正使支柱抗震强度得到进一步提升。除此之外，在联系实际情况，推进钢结构性能升级的过程中，还应该注意做好防腐设计，通过在钢结构外层安置防腐材料来有效提升结构的防腐性能水平，使钢结构表面的防锈效果得到改善。工作人员还可以在设计过程中引入钢镀锌这一设计概念，通过在钢结构表面创建新层来有效提高防腐效率，同时也可以利用混凝土结构的建设来提高钢结构的防火性能，在设计阶段基于防火措施的落实需求，有的放矢地设计相应的工作规划内容。

5 结语

根据上面内容可知，在工业厂房建设期间，需要充分重视结构设计工作内容，并基于钢结构的具体设计方案进行相应的设计内容调整，有效提高钢结构的建设可靠性和整体设计方案施工可行性，借此钢结构能够真正发挥作用。从业人员在工作中需要充分了解工业厂房结构的具体设计特点，进而基于钢结构的便捷性和经济性以及空间，利用良好性进行整体规划，发挥钢结构塑性和耐久性较强的基本特点，促进结构设计进一步升级。当然，在进行结构设计期间，还应该注意完善防火，防震及防腐设计方案，基于当前的工业厂房建设问题，合理进行钢结构设计调整，有效保障设计内容的合理性和综合质量。在此基础上，通过提高设计管理落实力度、全面深入地强化钢结构稳定性、推进厂房性能设计优化等方式改善钢设计效果，有效发挥钢结构的积极影响作用，使工业厂房的整体结构建设实现更上一层楼的发展，为工业厂房的高效应用保驾护航。