多层钢结构工业厂房结构设计浅谈

多层钢结构工业厂房结构设计浅谈

刁争鸣

广东鸿宇建筑与工程设计顾问有限公司 广东东莞 523000

[摘要]现阶段，我国工业领域呈现良好的发展态势，同时也对厂房总体结构设计提出更高要求，尤其是针对多层的钢结构工业厂房结构设计。故本文主要探讨多层的钢结构工业厂房总体结构设计，仅供参考。

[关键词]工业厂房；钢结构；多层；结构设计；

前言：

伴随我国工业化持续建设发展，工业厂房建设规模不断扩大，多层的钢结构工业厂房建设项目逐渐增多。那么，为更好地对此类厂房做好设计工作，对多层的钢结构工业厂房总体结构设计开展综合分析，有着一定的现实意义和价值。

1、关于多层的钢结构工业厂房概述

多层的钢结构工业厂房，它是以多层的钢结构相关构件为建设主体，设计过程中应当精准计算及分析钢构件间总体受力状况，确保其可满足承载力和变形的设计要求[1]。

2、设计要点

2.1 在地基基础层面

一是，要求设计者应当结合项目所处地质情况，选定最具经济合理性的相应基础类型；同时应着重考虑到后期可能出现一些不利情况，例如土层复杂引发短桩或是不均匀的沉降现象，各项预防措施务必落实到位；二是，应注重天然桩基或地基的选用；地基基础处于轴心荷载条件之下，基础底面部位均压≤修正过后地基总体承载力相应特征值；群桩或单桩基础，同样需满足于这一方面要求，便于将地基基础层面设计顺利完成[2]。三是，多层钢结构厂房，其首层荷载一般均相对较大，现场若为特殊土质，则应因地制宜，合理选定好地基加固的最佳处理方式，确保首层地面总体承载力及其变形能力得以增强；可选用例如强夯及压实填土、垫层换填及预压地基等各种方法。

2.2 在结构布设层面

在设计多层的钢结构工业厂房总体结构期间，以框架、支撑框架和框排架等各种形式为主。多层框架形式的钢结构工业厂房，其内部无柱间的支撑条件下，呈纵横向交叉状形成刚接框架，柱、梁呈较大内力，柱截面多为H型钢和箱型这两种形式；而梁截面则以工字钢为主要形式，用钢量均相对较大，适宜较少设备、实操较强的2~4层钢结构工业厂房当中实施结构设计。支撑框架多层的钢结构工业厂房，纵横向结构有一定的支撑，承担着地震和设备所产生较大水平力，且和支撑结构连接的柱子弯矩呈减少趋势，柱列呈小柱断面，经济效益比较突出。框排架多层的钢结构工业厂房，考虑到工艺层面要求，取消顶层中间部位的柱，短向柱网呈较大跨度，屋面梁实行钢屋架这种形式，钢屋架连接着柱端，是屋面存在吊车条件下选用，顶层中间部位柱实际用钢量可得到节约，有着突出的经济效益。

2.3 在柱网及楼盖层面

柱网布设方案设计期间，设计者应结合现行的工艺要求来确定轴网，为后期在施工图阶段，能够标准化地落实节点设计做好基础。多层的钢结构工业厂房总体结构当中，针对楼盖设计部位，应当满足强度及稳定性层面要求，避免失稳破坏情况发生，多数设计者选用预制钢混凝板、钢铺板、现浇砼组合楼板等为楼盖类型[3]。若选定钢铺板作为楼盖类型，则设计者应当与水平及竖向荷载实际情况结合，做好跨度设计及檩条拉条的水平支撑相关结构构件合理设计工作。针对现浇砼组合楼板、预制钢混板，具备优良的保温性能，结构刚性及整体性相对较好，顶层部分可用以承受小型部分设备。当有条件开展单向板的楼盖设计期间，应着重考虑此项设计方案，单向板的厚度及传力较明确，经过次梁把荷载逐渐传至主梁位置，针对支撑多道的次梁主梁整个内力端部往往相对较大、跨中剪力相对较小。主梁此时整个非端部，适宜选定变宽度恒定的高度截面一种设计方法，为工程提供一定的经济效益保证。要求设计者做好综合考虑分析后，确定好楼盖类型。

2.4 节点设计层面

多层的钢结构工业厂房，其通常要放置到工厂开展预制及其现场组装作业，设计者应充分考虑到节点标准化的实施。对地脚螺栓开展设计工作期间，应当与钢柱基本受力情况相结合，做好归类处理，尽量减少地脚螺栓的种类，选择方便施工的地脚螺栓类型。注意地脚螺栓长度对基础最小高度的影响，留有足够的保护层厚度，注意地脚螺栓最小边距对基础最小宽度的控制，基础宽度留有必要的富余度。确定好地脚螺栓位置及其标高，谨防螺栓位置发生偏移或是标高产生变化情况出现，确保高效完成螺栓的标准化设计。现阶段，螺栓普遍用于工程设计中，在满足受力和施工操作面的前提下，将螺栓进行标准化设计，可在设计前期统筹布局钢构件，减少节点数量，选用表格及分类归并等方法予以合理设计，可以较好的提高工厂制作和现场安装的施工质量、加快施工进度。如今，建设单位对建筑外立面的美观性要求越来越高，外立面板材通常采用模块化设计，结构专业方案阶段，应尽量配合板材模数进行墙梁节点间距设计，使得墙梁结构位于板材扣接位置，既美观又受力合理，且方便现场安装。如今提倡节能环保，多层的钢结构工业厂房框排架的轻型钢屋面，越来越多采用光伏板加采光板设计方案，此时也要考虑檩条节点间距与光伏板、采光板的模数相协调。总之，为提高施工质量、加快施工进度，结构前期设计阶段，应当充分考虑节点标准化设计。

2.5 在变形缝层面

对多层的钢结构工业厂房总体结构实施变形缝具体设计时候，通常以沉降缝、防震缝及伸缩缝为主。若多层的钢结构工业厂房长度及宽度较长，且呈现明显的温度变化。那么，为了避免厂房屋面和墙面相关围护结构会受内外部的温度差异所影响，而有裂缝形成，影响着多层的钢结构工业厂房总体结构稳固及安全性，便需注重沉降缝的合理设计；而若厂房单个方向或两个方向已明显超出限制情况下，便需对总体结构实施抗震缝合理设计工作，确保防震缝实际宽度可满足于抗规最小标准及要求。应注意变形缝处的结构构造做法，为相关专业的防水等做法创造良好的工作面。

2.6 在吊车梁和暖通开洞层面

多层的钢结构工业厂房总体结构设计期间，针对吊车的梁截面具体形式选择层面上，要求设计者充分考虑到总体工艺布设要求，厂房顶层的排架柱总体标准柱距应当把控于15 ～ 24m范围。结合跨度条件，荷载选定不同吊车梁的型号，确保吊车到厂房屋面距离可充分满足于吊车运行期间安全高度要求。对多层的钢结构工业厂房实施暖通开洞相关处理设计期间，需积极和暖通专业技术员做好沟通交流，设若干的通风管道，且需穿出屋面，在布设屋面檩条期间务必着重考虑到多个洞口所潜在不利因素，短边或三边选用槽钢实施封边处理；在洞口四周，应当落实好翻边处理，谨防雨水倒灌情况出现，为多层的钢结构工业厂房总体结构设计达到良好效果奠定基础。

2.7 在结构抗震和防火层面

设计应当依照着现行抗规，对多层的钢结构工业厂房开展地震作用、结构构件及节点抗震实际承载力等，实施精准地计算分析，确保其可充分满足于多层的钢结构工业厂房总体构造要求及标准，抗震性能能够达标。设计应当根据建筑物的防火等级进行防火设计，使得各构件的耐火等级达到设计要求。

3、结语

综上所述，多层的钢结构工业厂房总体结构设计期间，要求广大设计者应当注重对地基基础、结构布设、柱网及楼盖、节点设计、变形缝、吊车梁和暖通开洞、结构抗震和防火等要点进行全面把握，并且要与工程实际情况结合，灵活运用各种设计措施，确保多层的钢结构工业厂房总体结构设计达到良好成效。

参考文献：

[1] 吴泽进. 多层钢结构工业厂房结构设计要点探析[J]. 房地产世界, 2020，15（006）：111-112.

[2] 赵春侠. 工业厂房钢结构设计的现状及改进措施研究[J]. 中国石油和化工标准与质量, 2020,45(010):246-247.

[3] 刘丽霞. 工业厂房结构设计中钢结构设计应用研究[J]. 工程技术(全文版), 2022,14(020):229-230.