关于多层钢结构工业厂房设计的几点思考探析

关于多层钢结构工业厂房设计的几点思考探析

宋超

无锡市恒禾工程咨询设计有限公司

摘要：随着经济的发展，工业厂房建设需求越来越大。新型多层钢结构厂房形式相较于传统厂房设计工程施工效率更高，利用率更大，且成本投入更低，因此，被广泛应用于现代工业厂房设计中。为进一步保证多层钢结构的合理运用，推动工业厂房设计的发展，本文就设计做出几点思考。

关键词：多层钢；工业厂房；设计；

引言

多层钢结构厂房稳定性以及安全性均比较高，可以很好地适用于各种工业使用环境。近年来，国内工业发展越来越快，厂房建设需求越来越大。传统的厂房施工设计往往需要耗费大量的时间以及成本，已然无法满足实际需要。钢结构厂房设计模式很好的规避了这些问题，具有很强的实用性，因此，得到了大面积的普及应用。因此，对基于多层钢结构的工业厂房设计进行探讨有着一定的现实意义。

1. 多层钢结构厂房特点

基于多层钢结构的厂房建筑其稳定性更强，安全性、承载力等方面也有着一定的优势，此外，厂房也能适宜更为复杂的施工环境需要^[1]。多方面的使用优势，也使得多层钢结构建筑更受到厂房建设的青睐。近年来，基于多层钢结构为基础的厂房在国内兴起，是目前最为常见的建筑形式之一。但在工程设计、施工期间，应当尤其注意多层钢结构建筑的焊接工艺以及支撑体系设计和节点构造技术应用等内容^[2]。唯有充分发挥多层钢结构的特性，才能设计得到实用性厂房，确保工业生产的安全可靠进行。

1.1质量更小

厂房设计过程中大多以轻钢为主，该材料相较于传统钢材结构相似，但质量更小，能够显著降低最终建筑的重量。除此之外，多层钢建筑大多以轻型围护设计为主，安装过程中使用的围护原料主要为夹心金属板居多，整个安装过程更为简便，施工效率更高，施工耗时更短^[3]。

1.2工程周期更短

相较于传统厂房形式，多层钢结构厂房的韧性更大，强度也比较高，此外，所使用的轻型钢也有着许多标准件样式，尤其适合批量化工业生产^[4]。另外，多层钢结构厂房为多层样式，因此，厂房的空间更大，一些重型设备等放置于厂房中，利于生产以及有关室内作业开展，符合多样化的工业生产使用需要，工程施工周期也能得到保障。

2. 多层钢结构设计原则

总的来说，针对多层钢结构建筑在设计过程中，应当秉持下述几项原则，第一，应当秉持建筑结构整体化的理念，以往建筑设计多以先建筑层面、后结构层面设计为主，未实施结构一体化的设计理念。但在厂房设计期间，基于更为可靠的设计应用，对轻型材料进行设计，能够同时完成建筑结构设计，包含围护架构以及主体架构等的一体化设计，更为合理地呈现整个建筑的整体性效果与性能，另外秉持截面设计优化理念，在设计期间，应当首先采用刚度更高，厚度相对较薄的截面，但应当控制在设计对于最低截面要求范畴内。对于支撑杆件的选用，则应当明确c级螺杆衔接所用杆件的规格，此外，厂房的角钢类型应当不高于五类，以利于采购便利性，随时补货。

3. 设计要点分析

3.1柱网布置要点

多层钢结构柱网的设计应当秉持一定的原则，第一，应当达到厂房实际使用需要，规避生产以及生活期间可能产生的影响，并注重整体厂房建筑设计风格的协调统一。第二，基于高效化的施工技术，确保工程质量的情况下切实提高工程施工效率；另外，综合建筑的结构内的造价因素，尽可能地做到经济性原则，最后，满足后期技术革新使用需要，预留充足的发展空间。对于支撑体系而言，常见的柱间支撑类型包含中心式、偏心式以及K型等几类。偏心式主要应用于地震灾害较为多见区域厂房建筑中，延展性以及节能方面有着一定的优势。设计过程中，往往柱间距保持六米左右，结合厂房内部复杂结构样式，柱间距一般不超过十米。如若厂房内有大型设备情况下，则还需要设置同心均匀的圈住，规避设备振动对梁造成的影响。

3.2结构体系

常见的多层钢结构体系包含支撑性、框架型以及钢架与支撑配合型等几类。这之中，第一个样式多为横向刚接框架与纵向柱支撑配合样式，相对更为经济，比较适合矩形形式的工业厂房环境；第二个框架式结构，中间没有任何的支撑，所构成的纵横向框架体系，对于空间要求不高，占地面积小，结合整个框架的稳定特性，柱截面形式采用箱型柱等惯性矩差异较低的截面样式，对于材料的损耗也更小。最后一类混合的样式，主要包括横向钢接框架和纵向支撑搭配为主，可以很好地抵消水平力的影响，有效抵御柱体纵向的弯矩隐患，与此同时，对于整个楼面的刚度，则提出了较高的要求，需要其可以有效发挥柱间支撑作用。综合实际工程项目，相当一部分多层钢结构的厂房主要以弓形以及箱型为主，其侧面的刚度较低，要求增加支撑架构。为了可以显著提升建筑的水平位移，在核心承重架构设计过程中，需要充分考量框架的整个抗剪桁架架构应用以及框架钢混剪力墙架构应用等。

3.3楼板的选择应用

对于多层钢结构工业建筑而言，对其楼板的刚度和承载力水平等也有着一定的要求，需要充分结合具体厂房的使用环境，确定合适的楼板样式，常见的可以分为压型钢板架构以及预制板叠层架构两类。第一种，压型钢板组合架构主要假设在钢梁的上层，利用螺栓等进行可靠固定，并浇筑混凝土，在设计期间需要明确科学的钢梁和楼板的组合样式，提升整个项目的经济效益。第二种，预制板叠层组合的样式主要是指把钢筋混凝土等薄板铺设在钢梁的顶端，随后浇筑混凝土，未有引入压型钢板。故而相较于前者，可以有效地节约大量的钢材原料损耗，可以更好地降低这个项目的工程造价。

3.4结构载荷力

基于多层钢结构在设计过程中，需要重视未来厂房建筑的主要使用方向，对各项载荷进行统计分析，从而确定整个钢结构的设计是否达到要求。此外，在设计过程中，还应把控整个建筑的稳定性，分析其于不同的使用情况下的稳定性变化情况，在载荷力分析期间，尽可能的选择多种途径，借助软件程序等进行反复的校验，保证最终多层钢结构设计方案满足实际应用需要。

钢材是多层钢结构建筑最为主要的原料之一，由此现场施工期间势必需要进行大量的焊接操作。如若焊接工艺不达标，则有可能引发各种问题，故有必要对其焊接工艺进行设计考量，保证最终多层钢结构建筑各项参数均达到使用需要。在焊接过程中，尤其需要重视焊接缝的规格把控，此外，还需要注意焊点的设置。

4. 结束语

多层钢结构工业厂房在安全性、稳定性以及经济性等多个方面均有着显著的应用优势，因此，得到了大面积的普及与利用。除此之外，多层钢结构建筑也符合现代工业发展对于空间以及可使用性等多方面的需要。可见，未来多层钢结构建筑依然有着十分广阔的市场前景，对其需求量依然巨大。但对于工程设计人员，针对多层钢建筑设计过程中不能一味地沿用传统的设计理念，而是应当结合多层钢结构建筑的特性，综合建筑项目的使用需要等多方面因素，科学合理地展开设计。我国是世界典型的生产制造大国，对于工厂需求量庞大，这也为多层钢结构建筑奠定了重要市场基础。对于设计人员应当不断学习，并提升自我设计水平，全面提升对于多层钢结构的认识，从而更好地开展设计，确保工程项目的质量。

参考文献

1. 邵越. 关于多层钢结构厂房设计施工的难点分析[J]. 商品与质量:建筑与发展, 2011, 000(011):93-94.

2. 李玉飞. 钢结构工业厂房结构设计应用的多元化思考[J]. 建筑工程技术与设计, 2018, 000(002):355-355.

3. 许静波. 探析工业厂房钢结构设计的现状及改进措施[J]. 建材与装饰, 2017, 000(010):69-70.

4. 王学宏. 浅议钢结构工业厂房设计中存在的不足及改进建议[J]. 建筑知识:学术刊, 2012(B06):58-59.