工業(yè)廠房鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的現(xiàn)狀及改進措施微探

趙 洋

（山西中方森特建筑工程設(shè)計研究院，山西 太原 030002）

工業(yè)廠房鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計包含較多內(nèi)容，如設(shè)計、設(shè)備安裝、質(zhì)量檢測等，一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)錯誤，都有可能引發(fā)安全事故。因此，在整個設(shè)計過程中，需要做好成本、進度、安全和質(zhì)量各因素的協(xié)調(diào)處理的準備，制定科學(xué)合理的設(shè)計方案，以保證工業(yè)生產(chǎn)的安全性。

1 工業(yè)廠房鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計特點

1.1 便捷性

便捷性是工業(yè)廠房鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的顯著特征，其主要體現(xiàn)在廠房結(jié)構(gòu)的安裝上，鋼結(jié)構(gòu)廠房設(shè)計削弱了傳統(tǒng)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計的復(fù)雜性，降低了工程建設(shè)的難度，提高了施工的工作效率。

1.2 經(jīng)濟性

相比于其他類型的廠房結(jié)構(gòu)，鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房在拼裝過程中更多的使用鋼材作為主要施工材料，降低了其他材料的損耗，具有較好的經(jīng)濟性，被廣泛應(yīng)用在工業(yè)廠房的結(jié)構(gòu)中。

1.3 環(huán)保性

鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房設(shè)計一方面通過鋼材的應(yīng)用降低了對周邊環(huán)境的影響；另一方面通過材料自身具有較強的循環(huán)利用率，避免資源浪費，達到環(huán)保節(jié)能的目標(biāo)。

1.4 空間利用率大

在工業(yè)廠房建設(shè)中，通過對鋼結(jié)構(gòu)的合理應(yīng)用，能夠提高廠房空間使用率，提升廠房的整體價值。通過拼裝和搭接手段進行鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房建設(shè)，體現(xiàn)出整體結(jié)構(gòu)的靈活性，促進了空間的多樣性劃分。

不過在工業(yè)廠房建設(shè)中，鋼結(jié)構(gòu)也存在一定劣勢，其中最明顯的就是鋼結(jié)構(gòu)材料很容易受到不良因素的影響而出現(xiàn)腐蝕，再加上鋼材材料的耐火性能較差，受火災(zāi)的威脅較大。因此，在設(shè)計過程中，必須做好防腐、防火設(shè)計，保證鋼結(jié)構(gòu)的合理應(yīng)用。

2 工業(yè)廠房鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中的問題

2.1 整體布局缺乏細節(jié)考慮

工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計前，企業(yè)需結(jié)合生產(chǎn)要求及總體空間狀況對各空間結(jié)構(gòu)實行細致的劃分和考量，加強空間布局的合理性。但是現(xiàn)階段很多企業(yè)在工業(yè)廠房鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中，細節(jié)處理效率較低，設(shè)計思路模糊，進而導(dǎo)致空間布局規(guī)劃存在諸多問題，不僅造成了空間浪費，也阻礙了整個生產(chǎn)作業(yè)的順利進行。

2.2 內(nèi)部鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計合理性欠佳

通常情況下，工業(yè)廠房鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中，為了保證空間布局的合理性，滿足工業(yè)設(shè)備的工藝要求，都會采用桿件截面為變截面的結(jié)構(gòu)形式，并在設(shè)計中考慮柱網(wǎng)的對稱性及核心設(shè)計的合理性，減少空間的扭轉(zhuǎn)問題。同時還會在設(shè)計中考慮抗震性能及經(jīng)濟效益。但是由于內(nèi)部規(guī)劃的不合理、柱網(wǎng)布置的不均勻，使得廠房鋼結(jié)構(gòu)出現(xiàn)受力不均、平面不規(guī)則等問題，因此使得設(shè)計質(zhì)量有所下降，進而影響了整體鋼結(jié)構(gòu)的使用性。

2.3 成本造價

成本造價是工業(yè)廠房鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中需要考慮的核心內(nèi)容，同時也是影響著企業(yè)經(jīng)濟效益的重要因素?，F(xiàn)階段工業(yè)廠房鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中，由于管控力度不足、成本意識薄弱，經(jīng)常出現(xiàn)超支現(xiàn)象，進而影響了整體建設(shè)效果。另外，在設(shè)計中，并未考慮廠房結(jié)構(gòu)成本的科學(xué)性、合理性，導(dǎo)致實際建設(shè)中存在諸多問題，增加了返工次數(shù)，造成了一定的成本損耗。

3 工業(yè)廠房鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的改進措施

3.1 強化設(shè)計人員的專業(yè)技能和職業(yè)素養(yǎng)

首先要對設(shè)計人員的從業(yè)資格和所在單位的從業(yè)資質(zhì)進行嚴格審查，之后再對設(shè)計人員的專業(yè)知識、技能水平及綜合素質(zhì)予以測評，避免設(shè)計中模糊設(shè)計等情況的出現(xiàn)，加強設(shè)計的精準性、可靠性。其次，檢測設(shè)計人員的從業(yè)經(jīng)驗，確保其在以往工作中不存在任何重大疏漏。最后，加強設(shè)計人員的專業(yè)培訓(xùn)和教育，培養(yǎng)設(shè)計人員的責(zé)任心，使其做好對各環(huán)節(jié)的細節(jié)處理，保證設(shè)計質(zhì)量。

3.2 注重各環(huán)節(jié)的設(shè)計水平

1） 荷載的選取，為了加強工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性，在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中，應(yīng)加大對荷載選取的重視力度，并結(jié)合實際情況，利用合理公式進行結(jié)構(gòu)荷載參數(shù)的計算，為設(shè)計提供準確的參數(shù)數(shù)據(jù)。同時，在設(shè)計中，還需加強對外部環(huán)境因素的考慮，確保設(shè)計的準確性和可靠性。

2） 鋼結(jié)構(gòu)廠房中柱截面的設(shè)計，柱截面的設(shè)計作為鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中重要組成部分，涉及的內(nèi)容形式較多，如等截面柱設(shè)計、階形柱設(shè)計、分離式柱設(shè)計等。在具體設(shè)計中，需要結(jié)合實際情況選用合理的設(shè)計方式，強化結(jié)構(gòu)的整體效果。在鋼結(jié)構(gòu)廠房柱截面設(shè)計中，最常使用的類型有實腹式和格構(gòu)式兩種。其中實腹式的應(yīng)用效率較高，其不僅能夠滿足現(xiàn)代工業(yè)廠房鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的具體要求，實現(xiàn)空間結(jié)構(gòu)的合理布局，還能通過先進技術(shù)的應(yīng)用降低設(shè)計和施工難度，減少資源損耗。

3） 鋼結(jié)構(gòu)廠房的防火設(shè)計。鋼結(jié)構(gòu)雖然優(yōu)點較多，但是其防火性能較弱，很容易因火災(zāi)溫度的升高而出現(xiàn)各種安全問題。如當(dāng)溫度控制在100-250 攝氏度之間時，鋼結(jié)構(gòu)的抗拉性能會逐漸降低，塑性逐漸提高；當(dāng)溫度達到250 攝氏度時，鋼結(jié)構(gòu)的抗拉能力會逐漸增大，塑性能力減弱，進而出現(xiàn)藍脆現(xiàn)象；當(dāng)溫度在250 攝氏度以上500 攝氏度以下時，則會出現(xiàn)蠕變現(xiàn)象；當(dāng)溫度上升到500 攝氏度以上后，鋼結(jié)構(gòu)會面臨倒塌的危險，進而威脅人民群眾的生命財產(chǎn)安全。

因此，在設(shè)計中加強防火設(shè)計是尤為重要的。設(shè)計人員應(yīng)結(jié)合工業(yè)生產(chǎn)要求，明確防火等級的要求，選擇合適的防火材料來確保鋼結(jié)構(gòu)的安全等級要求，避免火災(zāi)發(fā)生時，因涂裝未達到安全等級要求出現(xiàn)不必要的人員財產(chǎn)損失。目前，最常用的方法是在鋼結(jié)構(gòu)表面涂刷防火涂料，提高鋼構(gòu)件的耐火極限，達到相應(yīng)的規(guī)范要求。另外，設(shè)計人員還要考慮火災(zāi)發(fā)生時人員的疏散問題，合理設(shè)計疏散樓梯和安全出口。

4） 鋼結(jié)構(gòu)廠房的防腐設(shè)計。鋼結(jié)構(gòu)廠房一旦發(fā)生腐蝕，其結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面積會縮小，并出現(xiàn)應(yīng)力集中的現(xiàn)象，影響結(jié)構(gòu)的安全性能，縮短結(jié)構(gòu)的使用壽命。因此設(shè)計人員在開展設(shè)計工作時，需對現(xiàn)場及周邊環(huán)境特征予以了解和掌握，并制定合理的防腐處理措施及方案，加強工業(yè)廠房鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理使用性。

現(xiàn)階段，在鋼結(jié)構(gòu)防腐處理上，一般會通過涂裝防銹防腐涂料的方式來減少腐蝕。該類型材料由于具有較強的致密疏水性、附著力較好且電阻大，能夠有效降低不良因素的侵蝕，從而廣泛應(yīng)用在鋼結(jié)構(gòu)廠房中。此外，在防腐設(shè)計中，還要根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)使用特點控制涂層的厚度，以免影響性能發(fā)揮。如室內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)涂層厚度要達到100μm；露天鋼結(jié)構(gòu)、在工業(yè)大氣介質(zhì)作用下的鋼結(jié)構(gòu)，涂層厚度為150μm-200μm；鋼柱柱腳在地面以下部分，不僅要求用C2O 混凝土包裹，且要求其涂層厚度不小于50mm；酸堿環(huán)境下的鋼結(jié)構(gòu)要采用特殊的材料作為保護涂層。

5） 鋼結(jié)構(gòu)廠房的抗震設(shè)計，我國地震災(zāi)害的發(fā)生較為頻繁，因此在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)加強對抗震性能的考量，以確保工業(yè)廠房的安全性和穩(wěn)定性。在工業(yè)廠房鋼結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計中，首先需保證受力的均勻性、合理性；其次，選擇合適的連接方式，確保鋼架與屋面板，鋼架與鋼柱之間可靠連接，防止節(jié)點破壞；最后，依據(jù)相應(yīng)規(guī)范布置支撐及系桿，并采取合理的設(shè)計方案。

6） 鋼結(jié)構(gòu)廠房的連接節(jié)點設(shè)計，連接節(jié)點的設(shè)計對鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、抗震性和持久性有著直接影響。設(shè)計人員在對各連接節(jié)點參數(shù)進行設(shè)計時，需在保證廠房建設(shè)安全的前提下，合理選擇連接節(jié)點的焊接工藝及連接板的厚度，嚴格要求焊接質(zhì)量，進而改進結(jié)構(gòu)的整體質(zhì)量。鋼結(jié)構(gòu)廠房中多采用高強螺栓，高強螺栓根據(jù)受力特點分為承壓型和摩擦型兩種，設(shè)計人員需根據(jù)實際情況合理選擇，以加強結(jié)構(gòu)的安全可靠性。

7） 鋼結(jié)構(gòu)廠房的成本的管控，成本設(shè)計的合理性，除了要按照現(xiàn)有原則及各環(huán)節(jié)施工內(nèi)容資金的合理計劃外，還要準確利用計算公式確保工程的安全性，同時因?qū)こ探ㄔO(shè)中存在的不確定因素進行分析考慮，避免因質(zhì)量問題、技術(shù)問題等帶來的成本損耗，進而影響整體的經(jīng)濟效益。

4 結(jié)語

總之，工業(yè)廠房鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中需要考慮多方面因素，設(shè)計人員需從綜合角度進行分析，減少質(zhì)量問題的產(chǎn)生，進而增大經(jīng)濟效益，為鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展貢獻力量。