摘要：随着社会经济的快速发展，工业生产水平也不断提高，以往的工业厂房结构设计已经不太能够满足现代化的工业生产要求，这也使得新时期以来多层钢结构工业厂房的数量越来越多，极大地促进了工业生产。多层钢结构工业厂房要想充分发挥出其优势特点，应当在设计层面下功夫，完善厂房结构的设计，确保多层钢结构厂房能够投入生产，从而提高工业生产的效率。文章首先阐述了多层钢结构厂房的特点，在对多层钢结构工业厂房有了一个全面的了解之后，又分析了多层钢结构工业厂房结构设计需要注意的问题，在此基础上详细探讨了多层钢结构工业厂房结构设计的要点，最后对某一多层钢结构工业厂房结构的设计进行了案例分析，从而为研究提供有力的支撑。
关键词：多层钢结构；工业厂房；结构设计；分析
前言：在工业厂房的设计当中，设计者需要对工业厂房在使用用途当中所需要的坚固性和耐久性以及在工作内容中多样性和复杂性做到充分的考量，这时候钢结构所具有的重量负荷能力便成为了设计者在设计之初的不二选择。多层钢结构和一般的钢结构有所不同，它重量较轻、设计和施工周期都较短，使多层钢结构本身越来越多地应用到了工业厂房的设计当中，并逐渐成为了主流的设计趋势。
1、多层钢结构工业厂房设计原则
从总体上讲，设计钢结构厂房需遵循以下设计原则：首先，遵循建筑结构整体化原则。传统钢结构厂房设计通常采用先建筑设计后结构设计的原则，并非建筑结构一体化设计，而在多层钢结构厂房设计过程中，采用更先进的设计软件针对轻型材料展开设计，可同步实现建筑设计与结构设计过程，包括围护结构与主体结构的建筑结构一体化设计，更易展现设计厂房建筑的整体结构及性能；其次，需遵循截面设计的优化原则。在结构设计中优先选用刚度较大的截面，即厚度薄的大截面，且仍要满足相关设计规范中对最小截面的设计要求。在支撑杆件的选择上，需合理确定C级螺栓连接支撑杆件的直径，而且设计厂房的角钢类型最好不超过5类，以便于采购。
2、多层钢结构工业厂房的特点
不可否认的是，当前越来越多的工业企业在建设工业厂房时，都将多层钢结构工业厂房视为第一选择，这也从侧面反映了多层钢结构工业厂房的优势和特点，对于多层钢结构工业厂房的特定，集中体现在以下方面（见表1）。
2.1 重量比较轻
通常情况下，在选择多层钢结构工业厂房的时候，设计的过程中，在保证应用性能充分发挥的情况下，应当尽可能地使用轻质钢材作为建筑施工的应用材料，这在很大程度上减轻了多层钢结构的设计重量，并且在施工的时候轻质钢材更加有利于施工的进行。
2.2 施工周期短
对于多层钢结构工业厂房，施工工期短主要体现在钢结构框架部分的施工作业上。一般情况下，多层钢结构工业厂房的韧性比较高，强度相对较大，标准间也多，适合生产线作业，并且有广阔空间，便于将重型设备放置在厂房内部进行操作，满足工业发展要求。
2.3 承重能力好
其实，对于承重能力这一点，不仅体现出多层钢结构工业厂房的特点，更多体现为要求。同其它建筑一样，承重能力是多层钢结构工业厂房必须具备的，在进行工业厂房的施工时，多层钢结构的设计钢的韧性满足了承载力的要求，有利于工业厂房的施工进行。
2.4 活荷载较大
工业厂房既要满足工业生产的要求，又要做到符合员工生产的需要。工业厂房一般都会存放很多原料，较大的活荷载能够保证工业原料的存放，同时还能够充分满足工业生产活动的各种要求，保证了工业生产活动的顺利进行，一定程度上提高了工业生产的效率。
3、根据多层钢结构的特点进行工业厂房设计理念的建立
设计者在决定利用多层钢结构进行工业厂房进行设计的时候，需要建立起完整的设计理念。而设计理念的形成离不开对于多层钢结构特性的掌握和工业厂房的需求这两方面，除此之外，设计者的个人经验也具有相当大的指导意义，在处理设计当中不合时宜的设计内容或者施工内容时，个人经验可以进行准确的判断和处理，避免对施工进程造成影响。
3.1 全面考量多层钢结构的特性
在工业厂房当中，一般的多层钢结构设计者都会采用轻钢作为主要材料，利用其轻便又具有普通钢材坚固耐用的特点；同时还会选择利用夹芯金属板作为维护材料来使用。从这里我们就可以看出，多层钢结构在工业厂房当中具有如下几点特性：
3.1.1 重量轻
多层钢结构设计中的轻钢材使用，除了材料本身重量较轻，同时性能功能又与传统钢材十分接近外，整体结构设计当中，利用轻钢材可以使工业钢结构施工厂房的工作部分整体重量水平得到控制。
除此之外，对于轻钢材的使用，在工业厂房设计中还会引入一套维护系统。将夹芯金属板作为主要数量的维护构成部分，除了保障多层钢结构设计中轻钢材的安全性外，还由于其所具有安装简单的特性加快了施工进程，提高了整体的技术水准和效率。
3.1.2 集中悬挂荷载能力强
对于工业厂房来说，工业生产当中需要多次、频繁地运用到大型的机械工业设备，这些设备在使用过程中，形成的震动和运作方式都会对厂房建筑有影响。在机械设备运行过程中，会产生集中负荷，或者在使用中会产生悬挂负荷，这些巨大的负荷都是对于厂房建筑是否具有坚固性的重大考验。多层钢结构的厂房设计所具有的特性使其能够承受住工业厂房所有的负荷要求。
3.1.3 施工周期短
工业厂房所具有的施工内容对厂房建设来说提出了具体的要求，就是层级高、标准建筑间多，利于工业生产流水线建设。但对于厂房建设来说却是不小的挑战，会在相当程度上增加施工难度，影响施工进程。多层钢结构的设计可以从根本上避免这一点，由于施工工作要求相对较低、轻钢材重量较小，加上安装操作简单，都可以对施工效率起到决定性的提升，避免在厂房建设当中延长施工周期。
3.2 工业厂房设计的思路建立和理念要求
在设计者充分了解到多层钢结构的性能和特点之后，对比分析得出了多层钢结构建筑设计和传统设计的不同之处。传统设计当中所遵循的一个基本原则是“先建筑后结构”，而多层钢结构设计打破了这一基本模式，将结构和建筑融为一体，具有一体化、全方位的设计理念。
4、多层钢结构工业厂房的结构布置
4.1 柱网布置
布置多层钢结构柱网需依据一定的原则：首先，需满足正常的生产厂房使用需求，避免对正常工艺生产过程产生干扰，且与厂房建筑的整体风格相一致；其次，采用高效化施工方式，在保证施工质量的同时提升工作效率；再次，考虑建筑结构设计中的工程造价因素，满足经济合理性需求；最后，满足厂房建筑的后期技术革新需求，留有一定的发展余地。在支撑体系中，柱间支撑的主要类型包括中心支撑、偏心支撑以及K型支撑，在开展多层钢结构厂房支撑体系设计中，优先选用中心支撑，偏心支撑适用于地震灾害频发的区域厂房，具有较好的延展性及耗能性。在实际设计工作中，柱距一般为6m，依据厂房内结构的复杂性，可优先选用柱距为5--10m的柱网结构，当有较大型设备时，需布置同心均匀圈柱，避免大型设备的振动对支撑梁造成不利影响。
4.2 结构体系
在多层钢结构厂房设计中，常用的结构体系包括框架—支撑体系、纯框架体系、钢架加支撑的混合体系等类型，其中，第一类结构体系采用横向刚接框架设计、纵向柱支撑设计，具有较好的经济效益，广泛适用于长矩形规划厂房；第二类框架型结构厂房无柱间支撑，形成纵横向的刚接框架型体系，具有空间占比小的优点，考虑到整体结构的稳定性能，柱截面形式应用箱型柱等惯性矩差别小的截面形式替代工字型柱，材料消耗量增加；第三类混合结构体系采用横向刚接框架设计、纵向钢架支撑混合类型，以消除水平力的影响，可避免柱体纵向弯矩的产生，但对于楼面的刚度提出了更高的要求，需充分发挥柱间支撑的作用。
在实际工程设计中，多层钢结构厂房的空间框架多为弓形或者箱形柱组合而成（钢板焊接），其侧向刚度相对较小，需增设支撑结构。为有效控制建筑的水平位移，在设计主承重结构时可考虑采用框架抗剪桁架结构、三跨工形截面钢框架结构或框架钢混剪力墙结构设计。
4.3 结构楼板的选用
实际钢结构厂房设计对于厂房的楼板刚度以及承载力提出了一定的要求，需依据实际应用情况合理选用结构楼板形式，主要包括压型钢板组合结构和预制板叠层组合结构楼板等两大类型，前者将钢板敷设于钢梁上方，采用螺栓连接，并浇筑混凝土，结构设计中需确定合理的钢梁与楼板间的组合方式，以提升设计的经济效益。后者将钢筋混凝土薄板敷设于钢梁上方，并浇筑混凝土，不采用压型钢板，因此，相较于压型钢板组合结构可大大降低钢材消耗量，有利于施工工程的整体造价控制。
5、结束语
多层钢结构在工业厂房设计中有天然的优势，主要在于结构轻便和安装简易。在设计过程中，设计者要形成全面的设计思路，对厂房设计的具体要求、多层钢结构的特性有充分的考量。
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[5]多层钢结构工业厂房设计[J].胡颖，李巍. 江西建材.2014（13）
论文作者:邓梨波
论文发表刊物:《基层建设》2018年第27期
论文发表时间:2018/10/17
标签：厂房论文; 多层论文; 钢结构论文; 工业论文; 结构论文; 结构设计论文; 工业生产论文; 《基层建设》2018年第27期论文;