多层钢结构厂房设计
毛宏宇+陈超
[摘 要]随着国内经济以及建筑技术的发展，对工业厂房的设计有着越来越高的要求，多层钢结构工业厂房因为其独特的受力特性以及结构优势，愈发受到欢迎。作为实用性建筑材料，工业厂房因为应用了钢结构，不管是使用寿命还是使用性能，都得到了大幅度提升。
[关键词]多层钢结构；工业厂房；特点与设计；
中图分类号：TF 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）06-0181-01
在设计工业厂房的过程中，相关设计人员最为关注的因素就是建筑材料的应用。在建设工业厂房的过程中，一旦有不合理的建筑材料投入使用，就会对工业厂房的安全性造成一定的威胁。目前，在厂房设计过程中，最为常见的建筑材料为钢材料。钢材料之所以十分受设计人员的青睐，是因为钢结构具有较强的承载能力，较高的稳定性，另外在使用过程中也十分耐用。国内工业建设因为众多多层钢结构工业厂房的建设而得到充分的满足。即使如此，在钢结构厂房设计过程中，相关设计人员仍然需要不断的优化设计思路，旨在提高钢结构的稳定性能的同时，进一步提升厂房的安全性。当前，相关设计人员需要针对建筑不同环节进行重点设计，为了能够达到相关设计要求，需要不断的对建设参数进行优化。
1 多层钢结构工业厂房的特点
1.1 层高较高以及柱网尺寸大
对比普通民用放，工业厂房建设具有更高的层高，通常情况下，工业厂房的一个层高相当于普通民用建筑的两个层高。在工业厂房建设过程中，之所以要求工业厂房具有较高的层高，是因为施工过程中会应用到很多大型的机械设备，只有层高满足要求，才能进行安全生产。因此，工业厂房的层高设计和普通民用住宅的层高设计具有很大差异，另外要求柱子之间间距也需要足够大。
1.2 集中和悬挂荷载较多
在进行工业生产的过程中，势必对频繁的应用大型机械设备。在应用这类设备的过程中，必须充分考虑设备运作发生的振动对厂房所造成的影响。一般情况下，大型设备具有较大的重量，在应用的过程中，肯定会给厂房结构带来影响，比如较高的振动集中荷载，钢结构工业厂房恰恰满足相关要求。另外，多层钢结构厂房还可以满足某些大型机械设备在工业生产时所带来的悬挂荷载。
1.3 施工周期较短
过去工业厂房常用的建筑材料为钢筋混凝土，多层钢结构使用的钢结构建筑材料可以将设计、施工进行结合，这样一来，可以缩减大量的施工环节，对缩短施工周期有着重要的意义，同时还可以确保良好的施工现场环境。
1.4 活荷载较大
民用建筑和工业厂房建筑具有很大的区别，一般来说，民用建筑是提供给居民进行使用，在设计民用建筑的时候，应该体现以人为本的原则。而工业厂房是提供给相关企业做工业生产使用，在这个过程中，会有工业原料的存储，如果厂房荷载不足，不利于工业原料的额存放。多层钢结构工业厂房具有较大的活动荷载，可以满足大多工业生产活动。
2 多层钢结构工业厂房的设计思路
2.1 常用的结构体系
（1）纯框架体系。将厂房横向和纵向都设计为钢接框架，不需要柱间支撑的设置，这样设置的优点是不影响使用空间，但是也存在一定的缺点，不能应用工字型柱，为了使得钢梁有一定程度的增加，尽量使用箱型柱。（2）框架-支撑体系。横向设计为刚接框架結构，纵向需要设计为柱-支撑体系。凭借柱之间的支撑作用抵抗来自水平方向的荷载作用。这种体系的有点为：经济性较好。但是也有一定的缺点：影响柱间支撑。这类形式更适合横向短、纵向长的产房设计。（3）钢架加支撑的混合体系。在纯框架体系中，这类支撑体系需要设计纵向为支撑和钢架的混合形式，凭借支撑和钢架，一起抵抗来自水平方向的力。这类形式可以使得柱的纵向弯矩进一步减小，但是要求楼面具有较大的刚度，否则，柱子之间就会发生不协调的变形，影响柱支撑作用的发挥。
2.2 柱网布置
布置柱网的原则为：必须符合正常使用以及正常的生产工艺；不管是结构还是相关建筑必须合理经济，先进的施工方法，更适合技术革新和生产发展的最新要求。
2.3 楼盖布置
多层钢结构所采用的楼盖布置形式为压型钢板现浇钢筋混凝土组合楼板，这类楼盖形式更能满足多层钢结构的悬挂荷载需求。
2.4 支撑体系
为了不对生产操作产生影响，需要设置垂直支撑以及水平支撑在厂房周围。设计支撑需要使得水平地震作用和抗侧力中心尽量重合。这里，偏心支撑以及柱之间支撑分为中心支撑的设计最为重要。通常情况下，中心支撑位多层钢结构工业厂房最常用的支撑形式。在设计中心支撑的时候应该注意，尽量不采用K型支撑，最适宜采用的支撑形式为斜杠支撑、人字支撑以及交叉支撑。中心支撑更适用于构造相对简单的结构中，如果厂房处于强震区地带，那么应该采用的最佳支撑形式为偏心支撑，这种支撑形式耗能能力以及延性更好。
2.5 变形缝的设置
（1）一般来说，变形缝包括三种形式：伸缩缝、防震缝以及沉降缝。加入厂房有着过大的宽度和长度，温度一旦发生变化，钢结构内部就会产生一定的温度应力，使得墙面出现裂缝，对厂房的使用产生影响。为了尽可能的减小钢结构的温度应力，需要针对厂房不同的温度区段设置伸缩缝。设置伸缩缝应该从基础顶面开始，把温度区段的上部分结构分开，同时需要流出一定的宽度，这样一旦上部结构发生变化，沿着水平方向就会发生变形。（2）在建设多层钢结构工业厂房的过程中，通常不做沉降缝设计，但是如果厂房相邻两个部分具有较大的高差，地基承载能力具有较大的差别以及两跨间具有不同的起重重量，那么就需要设置沉降缝。（3）防震缝的设计是为了减轻地震带来的危害而设计。如果厂房刚度、平面、结构高度以及立面复杂具有较大的差异，需要设置防震缝将其进行分开，处于地震区的厂房，不管是沉降缝还是伸缩缝的设计都应该满足防震缝的相关要求。
3 结束语
总而言之，如果想要做好多层钢结构工业厂房的设计，必须做到：设计理念足够清晰，相关结构选型足够合理，施工过程和施工设计图纸紧密结合，防止施工问题的产生，相关计算必须精准，对截面做适当调整，旨在达到最佳的建设效果。
参考文献
[1] 贺力超.多层钢结构工业厂房结构设计[J].江苏科技信息，2016，（36）：254.
[2] 田炜谞.多层钢结构工业厂房结构设计[J].门窗，2015，（12）：129-130.
[3] 许建昆.有关多层钢结构工业厂房设计的分析与探讨[J].科技创新与应用，2015，（12）：165-166.
