工业厂房建筑结构形式选择及设计要点

宋彦鹏

摘要：在工业厂房的建筑结构设计中，要根据工业生产的实际需要来合理选择厂房结构的材料及结构形式，为工业生产活动创造良好的环境。工业厂房的建筑结构设计不仅涉及多领域学科的理论知识，而且设计内容和环节的复杂程度也较高，因此设计人员要不断总结经验，积极运用先进的设计理念，对传统的工业厂房结构设计方法加以创新，严格遵守工业厂房的基本设计原则，提高建筑材料选择以及结构布局的合理性。

关键词：工业厂房建筑结构形式选择;设计

前言：

要在建筑结构的抗震设计以及防火设计等诸多方面进行优化，为工业厂房建筑结构的安全性和稳固性提供可靠的保障，从而全面提高工业厂房的结构设计水平，为工业生产经营活动的正常开展奠定有利的环境基础。

一、工业厂房建筑结构形式选择

1工业厂房结构组成。在厂房建筑中支承各种荷载作用的构件所组成的骨架，称为结构。它承载着建筑在施工和使用过程中可能出现的各种荷载和作用，比如厂房自重，各种工业设备，仪器仪表等的重力荷载、风雪荷载及地震作用等等。厂房的结构设计就是对这些可能出现的各种荷载和作用进行定量分析的基础上，应用力学知识设计出安全、适用和耐久的厂房结构;组成结构体系的构件主要有板、梁、柱、墙和基础等。单层工业厂房结构主要是由横向排架和纵向联系构件以及支撑所组成。横向排架包括屋架或屋面梁、柱和柱基础。横向排架的特点是把屋架或屋面梁视为刚度很大的横梁，它与柱的连接为铰接，柱与基础的连接为刚接。它的作用主要是承受屋盖、天窗、外墙及吊车梁等荷载作用。纵向连系构件包括吊车梁、基础梁、连系梁、圈梁、大型屋面板等，这些构件的作用是连系横向排架并保证横向排架的稳定性，形成厂房的整个骨架结构系统，并将作用在山墙上的风力和吊车纵向制动力传给柱子。支撑系统包括屋盖支撑和柱间支撑两大类。它的作用是保证厂房的整体性和稳定性。单层厂房除骨架之外，还有外围护结构，它包括厂房四周的外墙、抗风柱等，它主要起围护或分隔作用。

2工业厂房的结构形式。

2.1 按承重结构的材料分大致可分为：混凝土结构、钢结构和混凝土-钢结构组合结构。吊车或吊车吨位不超过5t，且跨度在15m 以内，柱顶标高在8m 以下，无特殊工艺要求的小型厂房，可采用由砖柱、钢筋混凝土屋架或木屋架或轻钢屋架组成的混合结构。当吊车吨位在250t（中级载荷状态）以上，或跨度大于36m的大型厂房，或有特殊工艺要求的厂房（如设有10t以上锻锤的车间以及高温车间的特殊部位等），一般采用鋼屋架、钢筋混凝土柱或全钢结构。其他大部分厂房均可采用混凝土结构。

2.2 按承重结构的形式分。单层厂房结构按其主要承重结构的形式分，有排架结构、框架结构和门式刚架结构等。排架结构是单层厂房中应用比较普遍的结构形式。除用于一般单层厂房外，还用于跨度和高度均大，且有较大吨位的吊车或有较大震动荷载的大型厂房。装配式单层厂房的主要承重结构是屋架或屋面梁、柱和基础。当屋架与柱顶为铰接，柱与基础顶面为刚接时，这样组成的结构叫排架。随着生产工艺及使用要求的不同，排架结构可设计成等高或不等高、单跨或多跨的各种形式。门式刚架的基本特点是柱和梁刚接，柱与基础的连接多为铰接。构件截面一般为H型钢。刚架的优点是梁柱合一，构件种类少，制作较简单，且结构轻巧，当跨度和高度较小时，其经济指标稍优于排架结构。刚架的缺点是刚度较差，承载后会产生跨变，梁柱转角处易产生早期裂缝，所以对于吊车吨位较大的厂房，刚架的应用受到一定的限制。门式刚架种类很多，目前在单层厂房中用得较多的是两铰和三铰两种形式。同样，门式刚架也可用于多跨厂房。它用于屋盖较轻的无桥式吊车或吊车吨位较小、跨度和高度亦不大的中小型厂房

二、工业厂房建筑结构设计要点

1.工业厂房建筑结构防火设计优化。防火设计是工业厂房结构设计中的重点环节之一，对建筑结构的防火设计进行优化是减小火灾发生概率的一项有效措施。设计人员在进行建筑结构设计时应优化其结构的耐火性，并提高消防警报、排烟以及人员疏散等方面设计方案的合理性。目前大部分工业厂房采用的是钢结构，其在耐火能力方面与混凝土结构相比存在一定的差距，因此设计人员应采取在钢结构表面刷涂防火涂料等方式来增强钢结构的防火性能，以防止钢结构在高温影响下出现结构变形等问题。同时设计人员还应对工业厂房的平面布局加以优化，通过合理分区来设置消防通道、隔离区以及疏散通道等，从而达到优化工业厂房建筑结构防火设计的目的。

2.工业厂房建筑结构抗震设计优化。地震是威胁工业厂房建筑结构安全的重要因素，因此在建筑结构设计中必须高度的重视抗震设计环节，优化工业厂房的抗震设计方案。在工业厂房的抗震设计中，设计人员首先要优化基址的选择，尽量避免在地质构造复杂，地震活动比较频繁的区域建厂。同时在设计建筑结构的平面布局设计中要协调好整体结构的稳定性以及结构局部的稳定性之间的关系，加强整体性设计。设计平面布局以及建筑结构里面时应尽量采用对称布局，并简化结构形式，选择矩形等比较稳定的结构类型。在设置钢架以及柱间支撑结构时也应按照对称布局的方法来进行设计，以增强工业厂房整体建筑结构的稳定性以及荷载能力，从而优化抗震设计方案，提高工业厂房建筑结构的抗震性能。

3.工业厂房建筑结构材料选择优化。优化工业厂房的结构设计时，提高建筑材料选择的合理性是重要的优化方向之一。建筑材料在质量性能上的差异会直接影响工业厂房建筑结构的设计的效果。因此设计人员在设计方案中选择建筑材料时应严格遵守工业厂房结构设计的相关规范，并根据工业厂房的设计功能以及实际需要来合理选择建筑材料。同时在保证建筑材料的质量性能符合设计规定的基础上，设计人员还应充分考虑建筑材料的实用性以及经济性，对设计方案进行全面的对比分析，从而优化建筑材料选择的性价比。以工业厂房建筑中的钢材选择为例，设计人员应充分考虑国内工业厂房在防火性能方面的要求，因此应选择具有较高耐火能力的钢材型号。

4.工业厂房建筑结构支撑设计优化。在设计工业厂房的支撑系统时，设计人员应充分了解工业生产活动的实际情况，例如机械设备在正常运行状态下所产生的振动，工业生产中所使用的大型设备的跨度、高度以及吨位等因素，从而合理设计支撑系统的结构形式。在支撑系统的结构设计中，主要优化的对象是在厂房的垂由于不同地区在降雨量上存在较大的差异，因此在设计屋面坡度时应充分考虑厂房所在区域的实际降雨量因素，对设计方案进行对比优化，提高屋面结构设计的合理性。

5.工业厂房建筑结构其他方面的设计优化。目前在工业厂房结构的设计中广泛采用的是钢结构，而钢结构如果长期暴露在潮湿环境或者腐蚀介质中都会发生不同程度的锈蚀现象，会对工业厂房建筑结构的安全性和稳定性造成不利的影。设计人员应准确掌握钢结构产生锈蚀现象的主要成因机理，以及相关的温湿度、侵蚀介质以及环境因素等，从而在设计中通过采用有抗腐蚀能力的耐候钢;热镀锌以及在钢结构表面刷防腐涂料等措施来解决钢结构的锈蚀问题，从而保证工业厂房建筑结构的安全。

结束语：

综上所述，单层工业厂房的建筑结构形式多种多样，在实际工程结构的选择中需要根据实际情况进行合理的选择，使得建筑结构能够与建筑形式得到完美的融合，保证厂房的安全。

参考文献：

[1]徐小斌.工业厂房建筑结构设计优化的探究[J].居舍，2019（1）：105.

[2]李伟.工业厂房建筑结构设计优化的探究[J].居舍，2018（29）：88.