工业厂房建筑结构设计优化分析

工业厂房建筑结构设计优化分析

李伟

中国电子系统工程第二建设有限公司 江苏省无锡市 214135

摘要：钢结构厂房普遍应用于工业企业之中，替代传统混凝土结构厂房，成为不可或缺的重要角色。 钢结构工业厂房建筑结构的设计牵涉诸多的专业，内容相对复杂。 因此要重点关注钢结构工业厂房建筑的结构设计和优化，把握和分析钢结构工业厂房建筑施工过程，提高钢结构工业厂房建筑结构设计和施工的质量。

关键词：钢结构；工业厂房；建筑；结构；设计；施工

引言

工业建筑只是建筑行业两大类中的一种，多指厂房、仓库等这样的建筑。凭借着轻型钢质轻高强的自身特性，再加上这种类型的钢材成本相对较低，便于施工，被广泛地应用在承压较轻的工业建筑中。这种钢材的使用可以推进建筑行业的发展，因此，需要探究其在工业建筑设计中的应用，以便于促进建筑行业的稳定发展。

1钢结构工业厂房建筑结构设计概述

钢结构工业厂房结构设计包括有概念设计和直觉优化设计两个方面，其中，概念设计是以现有的结构设计布局为着眼点，充分考虑钢结构工业厂房的合理性、环境条件、节约投资、资源及材料供应、制作安装便利性等因素，进行合理优化的结构设计。直觉优化设计主要是基于不同的建筑结构设计需求，拟定合理、多样化的设计方案，并借助于结构计算软件进行判断和分析，确定最佳的结构设计方案。在钢结构工业厂房建筑结构设计的过程中，必须严格依循工艺要求进行前期设计，充分准确地把握和分析工作空间使用状况，并考虑机械设备运行对厂房结构的影响，重点加强钢结构工业厂房的抗震化设计和防腐防火设计，并注重结构设计的合理性和经济性，实现各类生产资源的优化配置和利用。

2钢结构工业厂房建筑结构设计的重要性

相对于国外来说，我国轻型钢的发展较晚。国外的轻型钢受到欧洲传统建筑中的木结构的影响，小断面型钢和薄壁发展有着很大的优势。经过发展，在建造重型的工业厂房时，出现了一种新的实腹型单层式的轻型钢结构。在目前来看，主要使用的是门式钢架结构体系的轻型钢，其侧向刚度比一般的轻型钢结构的刚度要大很多，另外，还具有很好的抗震能力和水平方向的荷载能力。就轻型钢来说，这种钢材的结构造型比较固定，因而极大地方便了材料的批量生产。这样一来，可以极大地降低材料生产的成本，同时还能提高效率。在工业中，生产材料时往往会造成很大的浪费，但是在生产轻型钢时，由于它自身结构简单，极大地减少了浪费的情况。轻型钢的造型美观，有着质量轻、便于搬运等一系列的优点，因而被广泛地应用在工业生产中，给工业建筑带来了巨大的活力。因其具有绿色环保的特点，成为了一种炙手可热的建筑材料。

3钢结构工业厂房建筑结构的优化设计策略

3.1做好钢结构工业厂房的布局设计

要进行钢结构工业厂房建筑结构的总体设计，使之具有合理性和均匀性，可以基于工艺流程的使用要求，进行工业厂房的柱网设计和柱网布置，依照标准化设计厂房横向柱网尺寸、纵向柱网尺寸、伸缩缝尺寸和位置，尤其要注重部分节点连接的标准化设计，并要将柱网模数化，通常来说，工业厂房的横向跨度为 3m 的倍数，纵向柱距模数为 6m，并对吊车梁、檩条等连接构造采用典型设计方式，较好地提高工业厂房结构设计效率。其中，厂房横向跨度的结构设计要充分考虑厂房中大型设备、人流物流的影响，进行合理的尺寸设计，较好地满足厂房纵横向的刚度和强度要求，并尽量保证柱距的统一。厂房纵向柱距可以采用 6m、9m、12m、15m，在大型钢结构厂房中也可以将纵向柱距设置为18m、24m。

3.2加强钢结构工业厂房的防腐防火设计

钢结构工业厂房的防腐设计是不可缺少的部分，可以在工业厂房中喷涂防腐涂料，利用水溶性涂料的强耐腐蚀性能，实现对钢结构工业厂房的防腐保护，并结合钢结构厂房建筑施工、维护、材料供应性、可操作性等因素，合理确定科学性、适用性的防腐设计方案，进行钢结构工业厂房的防腐优化设计。同时，为了增强钢结构工业厂房建筑的防火性能，要采用喷涂防火涂料的方式，利用漆膜保护钢结构，提高钢结构厂房在高温下的承载力、强度和稳定性，避免钢结构因高温出现强度下降、塑性增强而坍塌的问题。并且，在钢结构工业厂房防火设计的过程中，还要对钢结构进行外包防火层处理，采用现浇混凝土和表面喷涂的方式，在钢结构工业厂房建筑表面覆盖保护层，提高钢结构厂房外包结构的强度。

4钢结构工业厂房施工控制分析

4.1合适的钢材选择

轻型钢在工业建筑中多用于非承重墙的结构中，在水泥厂房外墙的墙体中，经常会使用到组合墙的形式，在施工的时候就需要注意组合墙之间的墙体厚度的配合。组合墙中多使用的是压型钢板，这种钢板材料多是由镀锌或镀铝锌钢板压制而成的，分为大波、小波、竖板和横板等形式。相关的施工人员在进行施工时，要从多方面对施工的材料进行分析选择。首先，从钢材的立面造型进行分析，从轻型钢结构工业建筑设计来看，在设计中通过一些简化设计来完善材料的单一性和规律，为我国建筑事业的发展奠定基础。轻型钢结构与普通结构有着一定的差距，因此，在实际应用中需要结合轻型钢的结构特点来保证工业建筑的稳定发展，才能有效地满足该行业的发展需求。轻型钢结构在工业建筑中的形式比较规整，立面结构也比较简单。其次，需要对外立面的细节构件的结构设计进行合理控制。轻型钢结构工业建筑主要是依靠外立面的结构进行隔热，通过对建筑的外立面进行设计来完善工业建筑的自身保温，但是这种建筑对于室内温度没有很大要求。我国大多数的工业建筑都是利用轻型钢结构，在这个结构上进行材料的节能设计，能提高墙体的保温性能。

4.2把握钢结构工业厂房施工技术要点

要把握钢柱拼接施工技术，在规定的时间内完成拼装施工，确保钢结构拼接施工的时效性，并考虑恶劣天气对钢柱结构焊接稳固性的影响。还要注重钢结构厂房吊装施工技术的合理应用，要把握三阶式钢柱施工技术要点，明晰钢结构吊装要点，降低钢结构吊装施工的难度。在钢结构厂房的中柱施工过程中，要注重焊接施工合理性的控制，避免焊接施工不合理而引发中柱变形的现象。在钢结构工业厂房螺栓施工的过程中，要尽量选取强度较高的螺栓进行施工，依照行业最高标准进行螺栓连接操作，确保对分散钢柱的有效连接。

4.3工业建筑设计中轻型钢结构加层构造设计方法

对轻型钢结构进行加层设计时，要让轻型钢在具有一般的加层功能上，同时具有一定轻型钢结构自身特色，所以，相关人员在进行加层设计的过程时要注意使轻型钢自身的特色得以发挥。对轻型钢结构进行加强的首要方法是直接加高原有建筑结构，利用这种方法，可以不断对主体结构进行加固和优化。轻型钢结构本身有着质轻、刚度小的特点，设计人员在进行加层构造的设计过程中，需要对轻型钢的横向和纵向上进行更多的支撑设计，让轻型钢的结构足够坚固稳定。设计人员在进行轻型钢的加层构造进行设计时，还要考虑到轻型钢结构的地震效应，让结构中的板块刚度能够均匀分布。

结束语

在工业建筑中，轻型钢被广泛使用，这一钢材的使用促进了建筑业的发展。但是在工业建筑中还需要对轻型钢结构的布置、对建筑屋面和墙体进行合理的设计才能发挥轻型钢优良的特性，便于工业建筑的进一步发挥，保证工业建筑行业能够稳定发展。

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