大空間工業(yè)廠房鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及優(yōu)化改進(jìn)措施

劉克昭

（河北鋼鐵集團(tuán)礦山設(shè)計(jì)有限公司，河北唐山063700）

1 引言

工業(yè)廠房是企業(yè)重要的生產(chǎn)場(chǎng)所，廠房的質(zhì)量關(guān)系工業(yè)生產(chǎn)的效率和工作人員的生命安全，應(yīng)得到足夠的重視。鋼結(jié)構(gòu)工程以其優(yōu)越性逐漸替代了傳統(tǒng)的廠房磚混結(jié)構(gòu)，得到了廣泛的應(yīng)用，決定著建筑物的質(zhì)量。鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房具有良好的抗震性能以及自重較輕等特點(diǎn)，其結(jié)構(gòu)性能影響著企業(yè)的生產(chǎn)活動(dòng)，因此，優(yōu)化鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)迫在眉睫。

2 鋼結(jié)構(gòu)廠房設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)

2.1 便捷性

鋼結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)工藝和自身特質(zhì)使鋼結(jié)構(gòu)建筑的建設(shè)更加方便快捷，與傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相比，使用鋼結(jié)構(gòu)建造工業(yè)廠房能極大地降低設(shè)計(jì)和施工的難度，提高工作效率。

2.2 經(jīng)濟(jì)性

鋼結(jié)構(gòu)具有強(qiáng)度高及穩(wěn)固的特點(diǎn)，與傳統(tǒng)的建筑結(jié)構(gòu)相比，單位重量的鋼結(jié)構(gòu)能夠承受更多的荷載，建造時(shí)，可以減少材料的用量，且鋼結(jié)構(gòu)價(jià)格便宜，可以減少修建工業(yè)廠房的成本，減少支出，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

2.3 環(huán)保性

鋼結(jié)構(gòu)具有可回收利用的特點(diǎn)，避免了廠房拆除造成的浪費(fèi)和殘留物對(duì)環(huán)境的污染。同時(shí)，鋼結(jié)構(gòu)在使用過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生污染物質(zhì)，是環(huán)境友好型建筑。所以，使用鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工業(yè)廠房具有很強(qiáng)的環(huán)保性。

2.4 空間利用率高

鋼結(jié)構(gòu)方便組合和拼接，由于自身特點(diǎn)，所占用的空間遠(yuǎn)小于其余結(jié)構(gòu)，所以，擁有更靈活的設(shè)計(jì)方案，可變性潛力巨大，在提高空間利用率方面具有很大的優(yōu)勢(shì)。

3 鋼結(jié)構(gòu)廠房設(shè)計(jì)的不足

3.1 整體布局

設(shè)計(jì)廠房時(shí)，應(yīng)注意整體布局，用整體觀念考慮設(shè)計(jì)方案。鋼結(jié)構(gòu)廠房作為生產(chǎn)的場(chǎng)所，是企業(yè)布局的一部分，應(yīng)將廠房要求和企業(yè)特點(diǎn)（如面積、氣候等因素）一起考慮，使廠房與企業(yè)其他建筑協(xié)調(diào)存在。但是，許多設(shè)計(jì)者不能從大局考慮工業(yè)廠房的設(shè)計(jì)，使工業(yè)廠房與其他建筑的位置產(chǎn)生沖突或矛盾，例如，工業(yè)廠房與居住區(qū)距離過(guò)近，廠房生產(chǎn)產(chǎn)生的噪聲或有害氣體會(huì)極大地影響附近居民的身體健康和工作效率。

3.2 精確度不夠

在鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，荷載取值的準(zhǔn)確性在很大程度上決定著鋼結(jié)構(gòu)計(jì)算設(shè)計(jì)結(jié)果的可靠性。但是，一些設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)過(guò)程中不夠嚴(yán)謹(jǐn)，荷載取值不夠準(zhǔn)確，導(dǎo)致支撐物安裝位置不合理、墻體厚度不足等情況，影響了結(jié)構(gòu)整體的穩(wěn)定性。

3.3 結(jié)構(gòu)不合理

項(xiàng)目的造價(jià)與企業(yè)收益息息相關(guān)，工業(yè)廠房的建造在設(shè)計(jì)階段基本確定了建造的成本，但是在實(shí)際設(shè)計(jì)中，有許多不注意控制成本的情況。例如，鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房設(shè)計(jì)不科學(xué)，需要安裝承重結(jié)構(gòu)的部位沒(méi)有安裝，不需要的部位反而安裝了，這樣會(huì)造成資源的浪費(fèi)，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成廠房安全質(zhì)量不合格，需要拆除重建，增加返工次數(shù)及項(xiàng)目的成本[1]。

4 工業(yè)廠房鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的改進(jìn)措施

鋼結(jié)構(gòu)有很多優(yōu)勢(shì)，所以，鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房具有很大的潛力，對(duì)現(xiàn)有的問(wèn)題進(jìn)行改進(jìn)可以大大提高廠房的質(zhì)量，以下是一些改進(jìn)措施，僅供參考。

4.1 鋼結(jié)構(gòu)截面設(shè)計(jì)

鋼結(jié)構(gòu)的截面由承重柱的間隔距離、高度和跨度共同決定，需要使用科學(xué)的方法進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。首先，應(yīng)精確計(jì)算各影響因素的數(shù)據(jù)，測(cè)量不準(zhǔn)確會(huì)使后期建筑時(shí)產(chǎn)生很大的誤差，因此，設(shè)計(jì)截面時(shí)要避免出現(xiàn)誤差。同時(shí)，合理的截面設(shè)計(jì)可以使建筑物更加美觀大方[2]。

4.2 屋蓋支撐體系設(shè)計(jì)

屋蓋支撐體系的設(shè)計(jì)與生產(chǎn)車間的高度及跨度、屋蓋架構(gòu)方式、吊車設(shè)立和噸位等要素有關(guān)。通常情況下，無(wú)論是否存在鑲條，屋蓋架構(gòu)都應(yīng)設(shè)置縱向支撐。如果廠房屋架距離在20m或內(nèi)部設(shè)立大噸位吊車或者大規(guī)模振動(dòng)裝置，應(yīng)在廠房?jī)?nèi)部設(shè)立垂直方向的支撐，在該支撐設(shè)計(jì)過(guò)程中，要設(shè)置好屋面坡度，采用天溝方式[3]。這些因素極大地影響了廠房建筑的防水性。

4.3 立面設(shè)計(jì)

立面設(shè)計(jì)是指對(duì)工業(yè)廠房進(jìn)行美化加工，從顏色分布、形狀設(shè)計(jì)、規(guī)模大小等方面改變廠房的外觀。設(shè)計(jì)時(shí)，要注意顏色搭配，不同的顏色對(duì)工作人員的心情也會(huì)產(chǎn)生不同的影響，例如，可以在入口處采用跳躍性的顏色，這樣可以使入口更加立體清晰，提醒員工進(jìn)入工作狀態(tài)；在危險(xiǎn)的地方用鮮艷的顏色標(biāo)注，提醒工作人員不要觸碰。可以使用采光板對(duì)廠房進(jìn)行裝飾，采光板可以用來(lái)替代窗戶，避免破壞建筑的線條和整體性，是建筑物的結(jié)構(gòu)更加流暢美觀，顯示出現(xiàn)代化氣息。

4.4 防火性設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)注重防火設(shè)計(jì)。選用具有較強(qiáng)防火性能的材料，同時(shí)，可以在鋼材噴涂防火涂料，進(jìn)一步提升鋼材的防火性能。

4.5 抗震性設(shè)計(jì)

抗震性能是工業(yè)廠房需要著重注意的特性之一。鋼結(jié)構(gòu)較為輕便，自身質(zhì)量輕，不利于抗震。所以，只能通過(guò)選擇合適的設(shè)計(jì)方式提高抗震性能。這種抗震性設(shè)計(jì)除了針對(duì)鋼結(jié)構(gòu)整體效果進(jìn)行嚴(yán)格把關(guān)，還應(yīng)準(zhǔn)確把握其相應(yīng)的抗震等級(jí)，并做好相應(yīng)的預(yù)防工作。保證廠房建筑的穩(wěn)定性和可靠性。

5 結(jié)語(yǔ)

鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房具有優(yōu)美的外觀、建造成本低、建造時(shí)間短的優(yōu)點(diǎn)，被工業(yè)企業(yè)廣泛運(yùn)用。同時(shí)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高，各種工業(yè)企業(yè)層出不窮，企業(yè)對(duì)工業(yè)設(shè)施的要求也越來(lái)越高，修建的工業(yè)廠房空間越來(lái)越大，給鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房的設(shè)計(jì)造成了很大的困擾，是一個(gè)嚴(yán)峻的考驗(yàn)。為解決目前我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房設(shè)計(jì)方面存在的問(wèn)題，增強(qiáng)廠房建造能力，應(yīng)不斷創(chuàng)新并完善設(shè)計(jì)思路和技術(shù)，促使我國(guó)工業(yè)廠房建造技術(shù)不斷發(fā)展。