多层钢结构工业厂房结构设计分析

冯慧勇

【摘要】工业厂房是工业生产的根据地和大本营，随着经济的发展和工业建设的不断扩大和深入，工业建设也在不断地深入发展中，这就要求工业厂房的建设要跟上工业发展的步伐以促进其生产。当然工业厂房的建筑形式多种多样，根据不同的用途可以划分为不同的形式。本文主要围绕多层钢结构工业厂房及其结构设计进行简要地分析。

【关键词】多层；钢结构；工业厂房；结构设计

【 abstract 】 industrial workshop is the base areas and industrial production base, with the development of economy and the expansion of the construction industry and in depth, industrial construction is in constant further development, which requires the industrial plant construction to keep up with the pace of the industrial development to promote its production. Of course industrial plant building form varied, according to the different USES can be divided into different forms. This paper, focusing on the steel structure industry workshop and multilayer structure design in this paper.

【 key words 】 multilayer; Steel structure; Industrial workshop; Structure design

中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：

经济发展日益迅速的当代社会里，支撑经济建设的工业在如火如荼地进行着。工业厂房是工业发展的前提和基本，它的设计与建设，决定着工业生产最重要的部分，因此设计出适应于当代工业发展的厂房意义非凡。多层钢结构工业厂房的使用是工业厂房的一种创新设计，也是促进厂房建筑与时俱进的重要方法之一。

多层钢结构工业厂房的优势

单层钢结构工业厂房的单一功能促进了多层钢结构工业厂房的普遍使用，多层钢结构工业厂房具有大跨度、大荷载、多开洞等特点。它自身的重量较轻，基础负载小,无湿作业，且其使用的钢结构材料能够在工厂中大批量地生产，因此钢结构施工较为迅速，缩短了施工周期，省去了大量的人力；多层钢结构厂房建筑所需的钢结构截面较小，这样就大大地提高了建筑面积的空间利用率；另外多层钢结构厂房使用的材料能够回收和再利用，降低了环境破坏和环境污染机率的同时还节约了能源，符合当今社会对建筑绿色化的要求；多层钢结构厂房设计、生产、施工趋于一体化，外观也较为美观大方，提升了工厂的形象和员工的自豪感。

多层钢结构工业厂房的特点

2.1层高较高及其柱网尺寸大

众所周知，在工业生产中会使用一些大型的机器，这就要求厂房的跨度要相对较大。一般的民居建筑只是按照人类的身高和人类对空间的需求进行设计，相对于民居建筑而言，工业厂房的层高较大，一般为4—8米，有时候一个5层的工业厂房相当于10层的民用建筑。而且厂房中的柱子之间的间距也较大，一般为6—12米，多则甚至可达18米。

2.2有较多的集中和悬挂荷载

机器的使用和运作是工业生产的最根本性活动，因此在设计厂房时也应考虑到机器运作产生的振动对厂房造成的影响。一般工业生产的机器设备自身重量较大，再加上在工业生产过程中产生的振动，需要结构承受极大的集中荷载，而多层钢结构工业厂房符合这样的要求；另外在工业生产过程中会悬挂吊车、流水线和吊顶等一些荷载量较大的机器，因此对厂房的悬挂荷载有着较高的要求，同样多层钢结构厂房符合这样的要求。

2.3施工周期较短

传统的工业厂房一般采用钢筋混凝土等作为其建筑材料，与传统厂房相比，多层钢结构厂房采用钢结构作为建筑材料，这样将设计、生产和施工一体化处理，另外在施工现场没有湿作业和焊接作业，这样不仅保持了建筑工地的整洁干净，还大大缩短了厂房建筑的施工周期，使资金的流通得以加快。

2.4活荷载较大

相较于一般的民居建筑而言，工厂因生产工艺的特殊性等原因会在厂房内堆放大量的原料和成品、半成品等，这样就要求工厂要具有较强的活荷载。多层钢结构工业厂房的活荷载一般在2.5kN/m2—20kN/m2，由此看来工业厂房的荷载就远远大于居民建筑，极大地提高了工业生产的进程，并增加了工业生产的数量和质量，促进了工业的发展。

多层钢结构工业厂房设计中应注意的问题

3.1应考虑工业厂房所在地的防震

随着基础设施建设的大量增加，近些年在地震中坍塌的房屋和厂房不计其数。因此在设计中，应尽量考虑到地震多发区在地震时会带来的厂房坍塌等质量问题。首先，设计者应根据厂房所在地历史上发生的地震等级以及地质学家对该地地震的预测，大致推测出该地的地震等级。这样在厂房的质量设计上就可以根据先前的推测和分析，建造出高质量、寿命长的优质工业厂房，也就是要符合“小震不坏，中震可修，大震不倒”的标准。

3.2结构计算中需要注意的问题

在厂房建设之前需要根据工艺图将各种结构的数据计算出来，随着计算机的普及和大量使用，建筑中对各结构的计算也转移到计算机上。需要对多层钢结构工业厂房的结构进行计算的方面有：柱子长度的调整计算、梁端弯矩宽度的调整幅度计算、楼面等效荷载的计算、建筑过程中出现的裂缝宽度的计算等。

3.3相关专业的技术协调方面需注意的问题

厂房的设计应满足于其工艺设计人员对设备工艺的要求，工艺设计人员布置工艺时常常与设计人员的想法相冲突。这就要求双方应在设计方案确定之前多方面进行沟通，将双方的想法和设计理念综合体现在设计方案中，将双方的冲突降至最小甚至消除。工业厂房设计人员和工艺设计人员工作的融洽，有利于施工的和谐进行的同时还能够大大缩短工期，促进了工业的和谐发展。

多层钢结构工业厂房的设计

在进行设计之前还应将各个方面结构的数据计算清楚，如荷载的计算、内力的计算等。在荷载方面，应对房顶的承载力、活荷载、风荷载、天窗架等各结构的承载力做最充分的计算准备；内力计算方面，应先对厂房的整体受力进行计算分析，再对柱子的受力、纵向排架和横向排架等进行内力计算和分析。

其次是对截面的设计，因为工业厂房的承载力较大，因此在设计时可以结合弯矩包络图将反弯点的位置改变，减少钢材的使用量，降低经济成本的同时还节省了大量的能源资源，做到了节能建设。

对各个结构和部件计算完毕后，再进行地基设计。在地基设计时，应根据厂房所在地的地质条件，采用多种方法对其进行设计，比如某工程采用钢筋混凝土的纵向条基，将该工程的地基条件完全掌握的同时设计出适合于该工程所属地质条件的地基方案是该厂房顺利建造的前提。

节点的设计是厂房建造中需要注意的重要方面之一，它如人体的各个关节一样，起着平衡和制约的作用。节点一般有房梁和柱子之间的节点、一些拼接节点等，这些节点在设计时应根据设计图和实际情况，将其自然化处理，这样就能够把节点产生的问题最小化和安全化。

柱网尺寸同样需要仔细考虑，柱子的间距决定了其承载力的大小，因此在设计厂房结构时，应首先对设备工艺要求、荷载大小、厂房结构形式进行综合考虑。再结合设计师的经验及计算机建模计算确定出最优的柱网尺寸。

多层钢结构工业厂房对于工业生产的多样性以及工业的发展具有非常重要的意义，因此厂房设计对多层钢结构厂房的建设就显得非常的重要。这就要求相关企业或者单位在设计工业厂房时，根据厂房所在地的地质条件、综合环境条件等因素，设计出符合当地工业生产的厂房，这样不仅有利于工业的生产，提高工业生产的效率、缩短工业生产的时间，还能够提高工业生产总值，促进国民经济命脉的涌动，带来新鲜的工业生产血液。

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