論鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房設(shè)計的現(xiàn)狀及改造措施

陳晨

【摘 要】 工業(yè)廠房建設(shè)中，鋼結(jié)構(gòu)形式應(yīng)用十分普遍，這增強了廠房的實用性，有效降低了廠房的建設(shè)成本，延長了廠房的使用壽命。工業(yè)廠房建設(shè)中，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計直接影響了結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性，很多因素都會影響結(jié)構(gòu)設(shè)計，同時對作業(yè)條件和基礎(chǔ)形式均提出了十分嚴格的要求，因此要從多角度入手做好廠房的設(shè)計與改造工作。

【關(guān)鍵詞】 工業(yè)廠房 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計 穩(wěn)定性

1鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房設(shè)計的現(xiàn)狀

1.1結(jié)構(gòu)布局不合理。在生產(chǎn)和應(yīng)用中，應(yīng)嚴格按照圖紙的要求來設(shè)計廠房內(nèi)部結(jié)構(gòu)，確保建筑內(nèi)部多個空間形成合理且協(xié)調(diào)的關(guān)系。但是，現(xiàn)階段，我國鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)場地建設(shè)缺乏合理性，在工程建設(shè)中無法協(xié)調(diào)空間比例，任意劃分廠房空間，因此廠房空間利用的科學(xué)性也受到了極大的影響，廠房內(nèi)部空間面積劃分也存在較多問題。

1.2內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計不科學(xué)。傳統(tǒng)園區(qū)工業(yè)廠房建設(shè)中，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是最為常見的結(jié)構(gòu)形式。與傳統(tǒng)的混凝土工業(yè)廠房相比，廠房的承載能力顯著提高，因此鋼結(jié)構(gòu)廠房構(gòu)件設(shè)計的質(zhì)量尤為關(guān)鍵。但是在鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房設(shè)計中，依然需要不斷改進和完善。比如，鋼支架設(shè)計均勻度不高，墻體尺寸也無法達到設(shè)計的基本要求。

1.3成本造價控制不力。在鋼結(jié)構(gòu)廠房設(shè)計中，成本造價問題是人們格外關(guān)注的問題。在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中務(wù)必嚴格控制工程造價。但是很多廠家均無法采取有效的措施控制工程造價，甚至也出現(xiàn)了廠房建設(shè)造價超支的現(xiàn)象，部分廠房完工后造價超出預(yù)算，進而降低工程的效益，部分廠房甚至面臨著返工重建的困境。

2鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房設(shè)計中的問題和成因

鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計具有復(fù)雜性和系統(tǒng)性，鋼結(jié)構(gòu)廠房的設(shè)計是工程建設(shè)的重要前提，在設(shè)計中可分為設(shè)計理念和設(shè)計結(jié)構(gòu)等不同的內(nèi)容。

2.1設(shè)計理念不科學(xué)。若要提升鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房建設(shè)的質(zhì)量和效果，需完善結(jié)構(gòu)設(shè)計分析，明確結(jié)構(gòu)形式和設(shè)計細節(jié)，樹立更加科學(xué)和更加完善的設(shè)計理念，充分體現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)自身的優(yōu)勢和特點。但是在鋼結(jié)構(gòu)廠房設(shè)計中，設(shè)計人員只是簡單地核對了設(shè)計工作，設(shè)計內(nèi)容相對單一，設(shè)計中無法充分考慮問題，不重視結(jié)構(gòu)設(shè)計，這使得鋼結(jié)構(gòu)廠房設(shè)計無法體現(xiàn)出其優(yōu)勢和價值，影響了工程設(shè)計的質(zhì)量。

如在鋼結(jié)構(gòu)廠房設(shè)計中，設(shè)計人員只是對廠房結(jié)構(gòu)中的獨立空間進行了簡單的設(shè)計，空間分配缺乏科學(xué)性與合理性。設(shè)計的效果無法滿足結(jié)構(gòu)應(yīng)用的需要。此外，當前，我國工業(yè)廠房設(shè)計中工程造價控制依然存在一定的不足，由此也引發(fā)了諸多的成本價差的問題，且結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房的經(jīng)濟效益也受到了極大的影響，降低了工程的使用價值，工程設(shè)計和建設(shè)無法滿足既定的標準和要求，因此出現(xiàn)了返工的問題，降低了工程的進度和工程的經(jīng)濟效益。

2.2忽視設(shè)計細節(jié)。鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房設(shè)計中，應(yīng)當全面結(jié)合工程建設(shè)和施工的要求，不斷提高工程設(shè)計水平，確保工程施工滿足工程設(shè)計的要求。但在廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計中，鋼結(jié)構(gòu)本身靈活性較強，因此在工程施工中容易受到周邊環(huán)境的影響，進而導(dǎo)致銹蝕等問題。鋼結(jié)構(gòu)與空氣中的氧氣和水蒸氣結(jié)合后，會改變鋼材料的化學(xué)性質(zhì)和物理狀態(tài)，這使得鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性將受到不同程度的影響。

為了有效規(guī)避以上問題，設(shè)計人員需采取涂漆等防腐方法，阻斷材料與空氣及水分的接觸路徑，進而保證工程建設(shè)的質(zhì)量及效果。同時，設(shè)計人員還需仔細考量鋼結(jié)構(gòu)廠房在多雨季節(jié)的防腐問題，多雨季節(jié)的空氣相對濕度較高，因此在高溫、高濕條件下發(fā)生了明顯的變化，破壞了鋼結(jié)構(gòu)的性能。所以，在鋼結(jié)構(gòu)廠房投入使用后，務(wù)必高度重視結(jié)構(gòu)的防腐工作，加強材料監(jiān)管，并定期對鋼結(jié)構(gòu)采取防腐控制措施，最大限度的規(guī)避鋼結(jié)構(gòu)銹蝕問題。

在鋼結(jié)構(gòu)廠房設(shè)計中，還需采取多種有效的防火防災(zāi)措施。設(shè)計時應(yīng)充分考慮防火問題?；馂?zāi)是鋼結(jié)構(gòu)廠房需要應(yīng)對的十分重要的問題，鋼結(jié)構(gòu)在高溫條件下會出現(xiàn)倒塌現(xiàn)象，進而造成嚴重的安全事故，威脅人們的生命及財產(chǎn)安全。對此，設(shè)計人員需采取多種措施應(yīng)不斷優(yōu)化并完善鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的耐高溫性能，降低結(jié)構(gòu)受到火災(zāi)而出現(xiàn)變形或倒塌的幾率，有效控制事故風險。

3工業(yè)廠房鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計改造措施

工業(yè)廠房鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計是一項十分復(fù)雜的工作，其涉及到多個環(huán)節(jié)和多種內(nèi)容，為了提高結(jié)構(gòu)設(shè)計的質(zhì)量，應(yīng)從防火設(shè)計、防腐設(shè)計、抗震設(shè)計、荷載設(shè)計和安全性與經(jīng)濟性的協(xié)調(diào)等多個方面不斷優(yōu)化和改進工業(yè)廠房鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計，從而徹底優(yōu)化設(shè)計的整體水平。

3.1防火設(shè)計。與傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式相比，溫度對鋼結(jié)構(gòu)的影響較為明顯，故而鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計難度較大。設(shè)計人員在結(jié)構(gòu)設(shè)計中要將結(jié)構(gòu)的防火性能作為設(shè)計的重點，不斷完善結(jié)構(gòu)的防火與隔熱設(shè)計。在結(jié)構(gòu)設(shè)計中，要全面考慮工業(yè)廠房的主要用途和火險類型，并以此為基礎(chǔ)確定鋼結(jié)構(gòu)廠房的防火等級，以規(guī)范和設(shè)計的基本要求保證防火設(shè)計的科學(xué)性與合理性。在鋼結(jié)構(gòu)防火設(shè)計中，設(shè)計人員通常在結(jié)構(gòu)表面涂抹適量的防火涂料，以優(yōu)化結(jié)構(gòu)的防火性能。同時，設(shè)計人員還要結(jié)合廠房的結(jié)構(gòu)形式和具體情況，采取科學(xué)有效的預(yù)防措施，如完善廠房安全出口與疏散樓梯的設(shè)計。若發(fā)生火災(zāi)，則可有效保證人員疏散的及時性，不斷優(yōu)化鋼結(jié)構(gòu)防火設(shè)計水平。

3.2防腐設(shè)計。鋼結(jié)構(gòu)金屬構(gòu)件在長期的應(yīng)用中會受到多種因素的影響，進而容易出現(xiàn)結(jié)構(gòu)腐蝕問題，而腐蝕問題的出現(xiàn)則會直接影響結(jié)構(gòu)的使用性能，威脅結(jié)構(gòu)安全。鑒于此，在鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房設(shè)計中，設(shè)計人員應(yīng)不斷增強自身的結(jié)構(gòu)防腐意識和理念，充分了解腐蝕對結(jié)構(gòu)性能產(chǎn)生的負面影響，進而采取多種措施不斷完善防腐設(shè)計。同時，充分結(jié)合以往的工程案例仔細分析出現(xiàn)腐蝕問題的原因，最大限度規(guī)避腐蝕問題。另外，在工程設(shè)計中，應(yīng)科學(xué)設(shè)計結(jié)構(gòu)防腐涂層，提升防腐涂層的粘結(jié)性和疏水性，隔絕氧氣、氧離子等物質(zhì)與鋼結(jié)構(gòu)中的金屬接觸途徑，最終不斷提高結(jié)構(gòu)的防腐性。

3.3抗震設(shè)計。鋼結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計與廠方的質(zhì)量及安全有著十分緊密的聯(lián)系?，F(xiàn)如今，我國的地震災(zāi)害發(fā)生頻率明顯提高，工業(yè)廠房設(shè)計中的抗震設(shè)計也受到了人們的高度重視。在設(shè)計工作中，一方面要為廠房提供充足的活動空間，另一方面還應(yīng)完善結(jié)構(gòu)受力，充分展現(xiàn)鋼架的優(yōu)勢。立足于橫向結(jié)構(gòu)和縱向結(jié)構(gòu)兩個方面，避免廠房結(jié)構(gòu)變形，進而增強結(jié)構(gòu)的抗震性能。現(xiàn)階段，支撐結(jié)構(gòu)強度無法滿足工程使用的要求是導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)地震損害的主要原因，由此也引發(fā)了諸多的安全事故。為此，在結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)首先明確結(jié)構(gòu)傳力的特點，合理布置支撐結(jié)構(gòu)，有效減小地震對結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的負面影響。同時，采取有效措施不斷提高構(gòu)件連接的緊密性和牢固性。構(gòu)件連接設(shè)計的過程中應(yīng)充分結(jié)合工程施工的概況和條件科學(xué)選擇連接方式，同時在選擇連接方式時，還應(yīng)結(jié)合承壓力和剪切力等因素的要求，保證連接位置的合理性。

3.4荷載設(shè)計。荷載設(shè)計對專業(yè)性要求較高，同時也需要結(jié)合實際采取科學(xué)的計算方法完成數(shù)據(jù)計算，這可有效提高鋼結(jié)構(gòu)荷載設(shè)計的準確性與科學(xué)性。現(xiàn)階段，結(jié)構(gòu)設(shè)計中，設(shè)計人員通常采用專業(yè)軟件來完成設(shè)計環(huán)節(jié)，荷載取值時，應(yīng)考慮工程所在地的自然環(huán)境和氣候特點。如工程所在地降雪量較大，則應(yīng)適度提高鋼結(jié)構(gòu)屋面的積雪荷載，確保結(jié)構(gòu)荷載的最大值可承載積雪的壓力和負面影響。

3.5協(xié)調(diào)結(jié)構(gòu)的安全性與經(jīng)濟性。在工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，一方面要充分保證結(jié)構(gòu)安全，另一方面還要不斷提高結(jié)構(gòu)的安全性。鋼結(jié)構(gòu)廠房內(nèi)部的裝飾比較簡單，所以施工方法的合理性、操作的便捷性以及結(jié)構(gòu)布置的科學(xué)性對鋼結(jié)構(gòu)廠房的經(jīng)濟性起到了決定性的作用。如在某工程設(shè)計中，設(shè)計人員從結(jié)構(gòu)形式出發(fā)，采用了輕型門式鋼架和鋼框架結(jié)構(gòu)的形式，且在選擇設(shè)計形式時充分結(jié)合了工程設(shè)計的多個影響因素，以此來不斷提高結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟性。如只按照鋼框架結(jié)構(gòu)來完成設(shè)計工作，廠房的用鋼量較多，每平米用鋼量在50kg以上。在廠房設(shè)計中若局部以鋼框架結(jié)構(gòu)來設(shè)計，其他部分采用門式鋼架設(shè)計形式，則廠房的用鋼梁則為每平米45kg。在設(shè)計中還應(yīng)科學(xué)地設(shè)計抗風柱、水平支撐、柱間支撐等多個構(gòu)件，選擇合理的結(jié)構(gòu)參數(shù)，合理地進行結(jié)構(gòu)選型，也可以降低廠房用鋼量，從而有利于提高廠房的經(jīng)濟性。除此之外，設(shè)計中，若計算結(jié)果不符合要求，設(shè)計人員為確保結(jié)構(gòu)的安全性，一般會應(yīng)用加大構(gòu)件截面的方法，但通常截面增加多，應(yīng)力比增加少，故而在結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)及時調(diào)整結(jié)構(gòu)形式，多次計算，有效減少結(jié)構(gòu)的用鋼量，不斷增強結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟性。

4結(jié)語

現(xiàn)如今，我國工業(yè)發(fā)展水平顯著提高，工業(yè)廠房建設(shè)數(shù)量不斷增多，規(guī)模不斷擴大，高質(zhì)量和高水平的廠房設(shè)計有利于提升廠房的整體性能，并為施工作業(yè)人員提供更加便捷和安全的操作環(huán)境。最近幾年，工業(yè)廠房設(shè)計中，鋼結(jié)構(gòu)形式得到了廣泛應(yīng)用，且隨著科技的發(fā)展，技術(shù)水平也在不斷提高，多種新型技術(shù)出現(xiàn)在了鋼結(jié)構(gòu)廠房設(shè)計中，所以我們也應(yīng)以多個角度完善鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房設(shè)計，以此提高工業(yè)廠房的性能和質(zhì)量。

【參考文獻】

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