鋼結構工業廠房設計的現狀及改造措施

邢超

南京旭陽工程科技有限公司 江蘇南京 210012

1 工業廠房結構設計要素

1.1 確保生產工藝和結構布置的協調

在工業廠房結構設計過程中的生產工藝和結構布置需要進行協調，在進行設計前，要對工業廠房中的工業生產需求做到充分了解，使生產工藝和結構布置盡量的為對方提供方便。在實際的工業廠房結構設計中，通常會由于二者的溝通問題產生不協調的現象，這樣，在工業廠房的應用過程中，就會產生矛盾。因此在進行工藝設計的階段，要對廠房的結構設計進行充分了解。如布設設備的位置，承受的荷載等都要對其進行掌握[1]。具體來講，要想發揮出生成工藝的最大能力，則應做好工業廠房的設計，將工業廠房的用途和生產工藝緊密的結合起來。但是由于設計人員并不是很熟悉具體的生產工藝，因此在進行結構設計的過程中，往往沒有考慮具體的工藝要求，使設計不能和生產工藝相協調。在結構設計時，要遵循動荷載設備布置原則，在進行工藝布置圖設計前，要求建設方提供工藝圖，設計人員要對柱間支撐位置設置與工藝布置的關系進行充分的理解，同時工業廠房結構要滿足泄爆的需求，確保結構的安全性、合理性。此外，設計時必須特別關注鋼材的結構性能，在選擇鋼材時，一定要充分掌握工業廠房的工藝設計方案，按照相關的要求購買合適的鋼材，從而確保工業廠房的整體性能。

1.2 重視結構計算問題

目前，在計算工業廠房結構設計的相關方面，一般均利用計算機軟件來完成，通過計算機軟件進行計算具有很多優勢，不僅能保證結果的準確性，而且工作效率非常高，還可把多種設計方案進行比較，同時也可以讓設計師更加關注結構設計的優化、概念設計等，將精力更多的運用于構造系統措施的優化上面。這樣可以使工業廠房建筑結構的設計更具經濟性、合理性，實現結構設計的優化。但針對目前的情況而言，在利用計算機進行結構計算時，為了確保設計的合理性，減少錯誤的發生，還需要對計算機計算的結果進行復核，這樣可更大程度地降低結構設計中的隱患，增加建筑結構的安全性。同時，在進行結構設計時還要尤其注重動荷載與變形擾度產生的影響[2]。

2 鋼結構工業廠房設計改進措施

2.1 荷載設計

鋼結構工業廠房設計的重要前提是荷載設計。在鋼結構廠房設計中必須要保證荷載取值的準確性，其取值影響著鋼結構工業廠房可靠程度。荷載設計時，還要考慮到本鋼結構工業廠房的實際使用情況。

2.2 柱的設計

鋼柱截面包括型鋼截面和組合截面。這兩種截面在鋼結構廠房中的設計需要根據實際情況來進行選擇，并需要同時滿足廠房的建設、工業的生產和經濟利益三個方面的需求。型鋼截面受到型鋼種類和型號限制，與受力所需的面積相對應的很少，用料較多，但其加工省時省工，施工成本相對較低。組合截面的截面形狀和尺寸根據構件受力性質和受力大小設計成合適的截面，鋼材利用充分，節約鋼材，但增加了加工成本，費時費工，施工成本相對較高。所以在鋼柱設計時，要綜合考慮各方面因素[3]。

2.3 進行防火分區設計

在建筑防火設計中，可根據建筑工程項目實際情況，實現防火分區的科學規劃，從而進行分區針對性管控，實現火災的有效防治，降低火災發生時對鋼結構工業廠房的影響。通常情況下，防火分區的劃分方法主要由以下幾種：第一，依據工程項目樓層進行劃分，即以每一層樓層為一個分區，并采用封閉的樓梯間將各個獨立的樓層分區連通，樓梯間的門設置為防火門，其防火等級需根據實際情況進行選用，通常為乙級；第二，依據功能進行劃分，即可將廠房分為辦公區、生產區、產品存儲區、動力區等不同獨立區域，根據不同區域消防需求，進行防火分區方案的有針對性設計：第一，特殊區域建立防火墻，配置自動滅火系統，但在對生產工藝連續性以及設備管道安裝有要求的大空間的工業廠房內，防火墻應用范圍有限；第二，防火卷簾在民用建筑中應用廣泛，但在大跨度的鋼結構工業廠房內，不僅沒有如此大跨度的卷簾，而且這樣大跨度的卷簾在收放時很難控制，容易卡在滑槽里；第三，工業廠房內可設置貫通防火帶，當由于生產工藝連續性的要求，無法設防火墻，可在廠房內劃出一段區域，將該區域內的構件全部改用不燃性材料，但在實際設計時對工藝布置及不燃物選擇限制大；第四，防火水幕可作防火分隔，宜采用噴霧型噴頭，也可采用雨淋式水幕噴頭。防火水幕分隔方式靈活，不像防火墻分隔廠房空間，也沒有大跨度防火卷簾的麻煩，但存在需水量大，啟動水幕可能對生產設備造成損壞的危害。

2.4 抗震設計

考慮鋼結構工業廠房的安全要求，還需要對鋼結構工業廠房進行抗震設計。我國是一個地震發生比較多的國家，因此抗震設計非常重要。只有鋼結構工業廠房具有良好的防震性能，才有安全保障。鋼結構工業廠房抗震設計主要原則是結構造型簡單化，當結構比較復雜時可采用防震縫把結構分為幾個單元。當不能采用防震縫時，應對薄弱環節處采取相應加強措施，使廠房在地震作用下具有整體振動的特點。首先鋼結構工業廠房抗震設計應該保證結構平面布置的完整和對稱。鋼結構工業廠房整體布置要質量和剛度分布都均勻，盡量使質心與剛度中心重合在一起。其次，柱間支撐是鋼結構工業廠房主要的減震措施，因此要選用合理的柱間支撐，還要考慮柱間支撐與鋼柱之間的連接。最后還要控制廠房高寬比，從而使減震效果得到保證[4]。

3 結語

結構工業廠房具有輕質、抗震、施工周期短、節能環保以及美觀等特點，在工業廠房的建設中，鋼結構已經取代了傳統的混凝土結構，而且隨著一些新技術、新工藝在工業結構設計中的運用以及高強度建材、高效防火及耐腐蝕性的涂料的應用，工業廠房中鋼結構已經取得了良好的應用效果。