分析大跨度鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計

熊湖榮

四川中頤建筑設(shè)計院有限責(zé)任公司 四川成都 610084

目前，工業(yè)化程度日益加深，國家越來越注重工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境，工業(yè)廠房建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要性愈加凸顯。但在實際的工業(yè)廠房建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，仍存在很多問題，設(shè)計部門應(yīng)予以重視，為工業(yè)生產(chǎn)的安全性提供保障。工業(yè)廠房中鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢顯而易見，比如，有著較好的受荷能力與抗震能力、施工所需周期較短，以及擁有較高的預(yù)制率，因此被廣泛應(yīng)用于多個行業(yè)。對于大跨度鋼結(jié)構(gòu)廠房的設(shè)計，應(yīng)在前期設(shè)計環(huán)節(jié)建立健全設(shè)計理念，有效發(fā)揮鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)點。此外，在具體設(shè)計中，應(yīng)嚴(yán)格遵守設(shè)計理念，并且有效融合優(yōu)秀的設(shè)計經(jīng)驗，特別要有效把控設(shè)計要點。

1 大跨度鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房

近幾年，隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，大跨度鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房逐步出現(xiàn)在人們的視野中。鋼結(jié)構(gòu)的廠房是在我國工業(yè)快速發(fā)展的衍生物。由于鋼結(jié)構(gòu)建造的廠房可提升廠房本身的抗震能力及防噪聲的功能，可滿足當(dāng)下人們對廠房的環(huán)保、隔熱及保暖等性能的要求，同時最重要的一點是施工工期較短，大幅滿足了工業(yè)企業(yè)的要求。鋼結(jié)構(gòu)廠房往往有著較為廣闊的內(nèi)部空間，因此柱網(wǎng)相對較大，一般處于6m-18m之間[1]。對于鋼結(jié)構(gòu)廠房來講，以上這些都是其主要特點，在具體設(shè)計時，需要借助不同的方法進(jìn)行全方位分析，以此在確保順利生產(chǎn)的同時，達(dá)到安全、穩(wěn)定的要求。

隨著技術(shù)的不斷革新，目前在修建大跨度鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房的過程中，其設(shè)計結(jié)構(gòu)的選擇也趨于多元化發(fā)展。由于進(jìn)行大跨度廠房修建過程中的復(fù)雜性及施工方法的多樣性，導(dǎo)致了在設(shè)計建筑方案的過程中需要結(jié)合具體的施工情況進(jìn)行全面考慮。

2 大跨度鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計存在問題

2.1 不注重整體布局

在工業(yè)廠房實際設(shè)計過程中，設(shè)計人員需要注重整體布局，全面考慮各項設(shè)計方案。鋼結(jié)構(gòu)廠房是現(xiàn)代生產(chǎn)的重要場所，也是生產(chǎn)企業(yè)布局的關(guān)鍵，設(shè)計人員需要充分考慮廠房的實際要求和特點，如面積、氣候等，確保廠房和企業(yè)其他建筑的協(xié)調(diào)存在。但是，很多設(shè)計人員無法全面考慮工業(yè)廠房設(shè)計，導(dǎo)致工業(yè)廠房和其他建筑位置出現(xiàn)一定的矛盾，如工業(yè)廠房和居住區(qū)域距離比較近，廠房會產(chǎn)生很多噪聲、有害氣體，直接影響著周邊居民的身體健康和工作效率。

2.2 精確度不夠

在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中，荷載取值的準(zhǔn)確性直接關(guān)系著鋼結(jié)構(gòu)計算結(jié)果的準(zhǔn)確性。但很多設(shè)計人員的工作態(tài)度不夠嚴(yán)謹(jǐn)，無法確保荷載取值的準(zhǔn)確性，引發(fā)支撐物安裝位置不合理、墻體厚度不滿足要求等問題，很難確保鋼結(jié)構(gòu)整體的穩(wěn)定性。

2.3 結(jié)構(gòu)不合理

在工業(yè)廠房設(shè)計中，設(shè)計人員不注重成本控制問題，直接影響企業(yè)的綜合效益。例如，鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房設(shè)計缺乏一定的合理性，未按照設(shè)計要求安裝承重結(jié)構(gòu)部位，極易造成資源浪費，會影響工業(yè)廠房的整體質(zhì)量和安全性，嚴(yán)重的還需要拆除重建，增加返工次數(shù)及項目成本。

3 大跨度工業(yè)廠房鋼結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計要點

3.1 注重抗震性能

對于鋼結(jié)構(gòu)廠房而言，不管是單層的還是多層的，在實際的設(shè)計過程中都要把結(jié)構(gòu)安全放在首位。在影響廠房安全的因素中，地震是最大的因素。如果發(fā)生地震，再加上廠房設(shè)計缺乏一定的科學(xué)性，那么廠房極容易被損壞；若情況嚴(yán)重，甚至?xí)霈F(xiàn)坍塌的現(xiàn)象。所以，在對結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計時，需要格外重視抗震設(shè)計。特別是地震多發(fā)地區(qū)，在實際設(shè)計時，應(yīng)積極參考優(yōu)秀的設(shè)計案例，以此提升建筑的抗震能力[2]。

3.2 把握結(jié)構(gòu)計算環(huán)節(jié)

在設(shè)計多層鋼結(jié)構(gòu)廠房時，關(guān)于計算方法的選取應(yīng)結(jié)合結(jié)構(gòu)形式的差異，以及綜合考慮結(jié)構(gòu)布置，由此獲取相應(yīng)的計算參數(shù)。站在經(jīng)濟(jì)與安全的角度來考慮，針對原始的荷載數(shù)據(jù)，需要保證數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)，從而確保設(shè)計成果。因此，在對結(jié)構(gòu)進(jìn)行正式的計算之前，應(yīng)與客戶進(jìn)行充分交流并達(dá)成共識，避免在設(shè)計理念方面存在分歧，致使在設(shè)計結(jié)果上出現(xiàn)爭議，應(yīng)保證設(shè)計成果具有一定的質(zhì)量。此外，在具體結(jié)構(gòu)計算中，應(yīng)積極使用較為先進(jìn)的方法。若結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，可借助多種計算軟件開展復(fù)核，這樣可保證設(shè)計結(jié)果更加真實、更加精準(zhǔn)。

3.3 把控四性原則

對于廠房結(jié)構(gòu)的設(shè)計人員來講，要始終遵循四性原則，而且要保持一定的平衡性與合理性。所謂四性原則，即經(jīng)濟(jì)性與安全性原則，以及可靠性與實用性原則。在工業(yè)廠房設(shè)計方面，對于絕大多數(shù)企業(yè)來講，通常過于重視經(jīng)濟(jì)效益，對廠房的安全與實用的重視程度不高。因此，對于設(shè)計人員而言，應(yīng)有效把控設(shè)計環(huán)節(jié)，在滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，針對任何一個具體項目都應(yīng)全面分析四性原則，尋找最佳的平衡點，以便各方都能接受[3]。

3.4 簡化技術(shù)處理

在對結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計時，對于設(shè)計人員來講，應(yīng)充分把控建筑材料的選擇，同時明確結(jié)構(gòu)體系，這樣才能盡可能確保廠房的可靠性，以便充分發(fā)揮廠房設(shè)計使用功能?；谠O(shè)計成果，應(yīng)積極發(fā)揮鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)點；在建筑材料使用方面，應(yīng)確保用量的合理與科學(xué)。通過全方位分析，不但能確保鋼結(jié)構(gòu)擁有支撐作用，而且能發(fā)揮維持作用?；诖耍O(shè)計人員應(yīng)對有關(guān)內(nèi)容進(jìn)行充分分析和選擇，如廠房使用功能及設(shè)計參數(shù)等。此外，設(shè)計人員應(yīng)充分了解相關(guān)的理論知識，針對廠房設(shè)計方案進(jìn)行全方位的選擇，以保證施工順利進(jìn)行。

3.5 合理把關(guān)橫向及縱向設(shè)計

在正式對廠房結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計前，應(yīng)做好縱向及橫向的分析。對于廠房橫向結(jié)構(gòu)的設(shè)計，應(yīng)注重分析廠房使用功能，保證廠房能滿足企業(yè)生產(chǎn)需求，以及符合企業(yè)生產(chǎn)變化；對于廠房縱向結(jié)構(gòu)的設(shè)計，應(yīng)綜合考慮廠房的穩(wěn)定與安全，有效掌握設(shè)計中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。另一方面，對于廠房構(gòu)建及節(jié)點的設(shè)計，應(yīng)考慮廠房的抗震能力，滿足有關(guān)的構(gòu)造要求，甚至考慮施工因素?；跇?gòu)件的制作方式（制作方式主要分為兩種，一種是工廠制作，另一種是現(xiàn)場制作）來選取相應(yīng)的設(shè)計方法，通過這種方式，不但能發(fā)揮廠房節(jié)點設(shè)計性能，而且能發(fā)揮廠房構(gòu)件性能。

3.6 有效設(shè)置變形縫

對于鋼結(jié)構(gòu)建筑的變形縫設(shè)置限值而言，要求并不是很高，而且對混凝土結(jié)構(gòu)的要求較為寬松。但在具體設(shè)計時，對于變形縫的設(shè)置，相關(guān)人員應(yīng)高度重視，避免因設(shè)置得不合理而出現(xiàn)質(zhì)量問題。一般而言，工業(yè)廠房有著較大的規(guī)模，若變形縫施工不夠規(guī)范，或者設(shè)置不夠合理，很大程度上會直接影響建筑的使用環(huán)境，包括外部使用環(huán)境及內(nèi)部使用環(huán)境，如變形問題和濕度問題。如果情況較為嚴(yán)重，會直接損壞生產(chǎn)設(shè)備，或者導(dǎo)致工廠不能正常運轉(zhuǎn)。所以，在具體設(shè)計時，應(yīng)全面、合理地分析變形縫的設(shè)置，在保證廠房質(zhì)量的同時，確保廠房使用更加安全[4]。

4 工業(yè)廠房鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計實例分析

某家紡公司鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)車間，其屬于單層門式鋼架結(jié)構(gòu)，建筑總高度7m，凈高度6m，建筑總面積1116m2，跨柱20m，柱距6m，屋面形式是雙向坡屋面，建筑設(shè)計基本風(fēng)壓為0.3kN/m2，基本雪壓為0.35kN/m2，地面粗糙度類別為B類，基礎(chǔ)形式為獨立基礎(chǔ)，鋼架采用Q345鋼。在廠房實際使用時使用功能沒有發(fā)生變更，未出現(xiàn)火災(zāi)、使用荷載過大、結(jié)構(gòu)大修等問題。

在鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)車間實際設(shè)計中，設(shè)計人員需要深入分析建筑設(shè)計的相關(guān)規(guī)定，并考慮各項影響因素，根據(jù)建筑設(shè)計要求進(jìn)行設(shè)計優(yōu)化，設(shè)計出多元化的結(jié)構(gòu)方案。設(shè)計人員以及委托企業(yè)進(jìn)行共同探討，然后選取最為合適的廠房建筑結(jié)構(gòu)方案。在這個過程中需要考慮廠房的功能性和經(jīng)濟(jì)效益。除此之外，在結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，還要利用現(xiàn)代化的計算軟件，保證廠房建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的準(zhǔn)確性，從細(xì)節(jié)上控制廠房建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性[5]。

5 結(jié)語

綜上所述，在現(xiàn)代化社會的發(fā)展中，很多工業(yè)企業(yè)建設(shè)規(guī)模在不斷擴(kuò)大，并對工業(yè)設(shè)施提出了更加嚴(yán)格的要求，修建的工業(yè)廠房空間越來越大，工業(yè)廠房鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計也越來越引起重視。在對鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計時，應(yīng)在前期設(shè)計環(huán)節(jié)建立健全設(shè)計理念，充分發(fā)揮鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)點，特別要有效把控設(shè)計要點，提升鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。