钢结构工业厂房建筑设计与施工要点
［摘要］对于钢结构工业厂房建筑而言，整体设计与施工全程都是这一工程建设的重要环节。而由于钢结构自身突出的特点及优势，在当前工业厂房建设中得到了普遍使用，对于提升工业厂房质量和使用寿命而言具有积极意义。然而在一些突出问题如防火、抗震等方面，都需要相关人员进行精准把握，从而提升钢结构工业厂房的整体建设质量。本文就钢结构工业厂房的建筑设计与施工要点进行了简要分析。
［关键词］钢结构；工业厂房；建筑设计
近年来，由于我国工业经济的快速进步，带动了各领域事业的蓬勃发展，在这一时代背景下，工业厂房建设项目已经成为当代工程建设中最重要的组成部分之一。而当前，由于人们各方面需求的不断增加，对于厂房的质量提出了更高要求，这就使得施工单位要从设计和施工两方面着手，不断强化各项工作，为提升工业厂房的质量作出积极贡献。
1钢结构工业厂房建筑特性及设计要点分析
1.1钢结构厂房设计特性分析
钢结构厂房之所以在现代工业厂房中被普遍运用，主要是由于其具有突出的特征和优势，这体现在以下几点。一是便捷性，钢结构与其他相关结构比较而言，具有更突出的便捷性特点，基于这一特点，在施工建设过程中，施工人员可以有效简化厂房整体架构，从而使厂房设计变得更加简单，这对于提升施工效率具有积极意义。二是经济适用性，由于钢结构稳定牢固的特点，在对钢结构进行拼装施工过程中，可以有效节约大量的其他施工材料，而由于钢结构产品工业化程度相比其他材料更高，因此施工方可以借助机械化程度相对较高的专业生产线，生产这类施工材料，这从一定程度上降低了施工材料的消耗，节约了企业成本，具有较强的经济性。三是环保性，由于钢结构稳固牢靠的特点，导致金属网架会留存一些较大的闲置空间，这对于各类管道分布十分有利，施工人员可以依靠这些剩余空间开展其他工程施工，这对于建筑成本的降低而言极为有利。同时，由于钢结构自身特性在初次使用之后还可以由其他部门进行回收利用，而由于钢结构的施工过程中不会产生较大噪声与粉尘污染，对于生态环境保护具有特殊意义，结合循环使用也使钢结构工业厂房的环保性进一步提升。四是空间利用率高，由于钢结构厂房是通过对钢材的有效拼装和搭接实现建设目的，因此在这一施工过程中，厂房结构对空间的占用相对较小，这也使得钢结构厂房的设计工作具有灵活多变的特性，设计人员可以依据工业厂房建筑的现实需求，开展多样化、丰富化构建，在确保结构整体稳定可靠的基础上，厂房使用后期对于闲置空间的利用率将得到充分提升。
1.2钢结构工业厂房建筑设计要点
1.2.1防火设计。就钢结构厂房自身而言，虽然钢结构自身不具备易燃性，然而由于钢结构导热性较强，在温度升高时，稳定性容易受到较大影响，因此钢结构厂房在防火能力方面并不比混凝土结构要强。基于这一原因，在实际的厂房设计过程中，相关设计人员要将防火性能作为重点设计环节，利用钢结构隔热设计，使厂房的整体防火性能进一步提升，从而达到保障后期厂房使用安全的建设目的。在具体工作实际中，设计人员可以从厂房实际使用情况入手，调查清楚容易引发厂房火灾的类型之后，进一步确定工业厂房设计的防火等级，以相关防火要求及规范制度为依据，科学合理地开展防火设计，选择最适合钢结构的防火材料，使厂房在应对火灾事故时的能力得到稳步提升。另一方面，相关人员在设计过程中，可以选择适合钢材防火的防火涂料进行涂抹，达到全覆盖的效果，从而进一步提升钢结构厂房的耐火性能。与此同时，设计人员应当在厂房设计阶段就做好火灾预防工作，科学设计安全出口、疏散楼梯等，这将为火灾发生时最大程度降低损失奠定坚实基础。1.2.2防腐设计。基于钢结构自身的特性，其在自然的环境下极容易出现氧化现象，从而导致的腐蚀情况相对严重，而由于大部分厂房往往环境相对潮湿，在这种状态下，钢结构腐蚀问题将会进一步加剧。由于钢架构承担了厂房的整体承重，一旦钢材受到腐蚀，其构件截面将会大幅缩小，受力部分将会变得更为集中，这不仅会大大缩短钢结构整体使用寿命，也将深刻影响到厂房安全。为了尽量避免这种情况发生，在钢结构厂房设计初期，设计人员就应当将防腐蚀设计作为重要的设计环节，充分结合厂房使用环境，设计出具有针对性的钢架构防腐蚀方案，不断提升钢结构的防止腐蚀性能。从具体来看，大部分厂房会利用防腐蚀涂料进行全覆盖涂抹，一方面防止钢材生锈，另一方面将钢结构与腐蚀因子进行隔离，从而取得良好的防腐蚀效果。与此同时，设计人员应当深入考量不同结构部位对防腐蚀性能的具体要求，有区别地进行防腐蚀涂料的覆盖涂抹，进一步提升钢结构厂房的防腐蚀性能。1.2.3抗震设计。抗震设计是大部分工程建设设计过程中必须要重视的环节，而对于钢结构厂房而言，由于钢结构自身特性，导致这类厂房自身抗震性能要高于其他工程建筑。而对于一些地震多发的地区，设计人员应当进一步提升钢结构的抗震性能，通过优化设计，不断提升厂房在应对地震等灾害时的能力，保障厂房的整体安全。在具体设计工作中，设计人员应当采用均匀对称的设计方案，对钢架构进行整体设计，使钢架构传力进一步明确，最大程度减少地震时震动对钢架构的破坏。而另一方面，设计人员应当统筹规划屋架、面板、柱子等连接方式，用科学合理的连接方式，防止重要节点在地震时被破坏，设计人员要针对高宽比适当调整设计内容，用科学的减震方案，使厂房的抗震性能和整体稳固性进一步提高。1.2.4荷载设计。荷载设计同样是钢结构厂房设计中最重要的设计环节，这一设计对于厂房整体使用体验的提升具有积极作用，而对于实际的设计环节，设计人员应当深入分析研究荷载取值的正确性，确保钢结构整体设计效果符合要求。在现实工作中，设计人员可以利用结构设计软件，将在不同软件中取得的荷载计算结果进行比对分析，并结合厂房具体地区的实际情况，选择适当的荷载取值，并在积极实验的基础上，确保荷载最大值可以满足厂房开展各类现实活动的需要，以此来不断提升厂房整体结构的稳定性，为后期使用安全奠定坚实基础。1.2.5工艺协调。设计人员应当深刻认识到，工业厂房的建筑设计要具有明确的实用导向，让厂房能够在投入使用之后，为现实的生产和各类活动服务。因此，在厂房设计初期，要以满足厂房实际需求入手，选取具体工艺。在当前大部分钢结构厂房设计过程中，往往会出现结构设计与工艺不协调的突出问题，而为了避免这一状况发生，设计人员要有机结合钢结构设计与工艺设计量，促进钢结构厂房与生产模块相协调。具体来看，设计人员要合理分布钢支架结构，使墙体高度达到具体的指标，与此同时，由于钢结构构成复杂，网架将会起到降低建筑荷载的作用，这就要求设计人员要牢牢依靠现实需求，进一步明确厂房建筑的整体结构，在进行结构选型过程时，要紧紧围绕支撑结构，选择最佳材料，确保材料种类与相关标准相符合，在应对一些特殊情况时，设计人员也可以选择实心钢材、无缝钢管等材料，进一步提升钢结构的稳定性。
2钢结构厂房建筑施工要点
2.1钢结构工业厂房施工特点
钢结构工业厂房的具体施工具备明显区别于其他工程建筑的特点，这主要体现在以下几个方面，一是简化了施工环节，施工人员可以灵活操作。由于传统建筑施工需要普遍使用钢筋混凝土，厂房主体建设难度大且过程复杂，从总体来看，周期性长、内容繁杂是相对突出的特点，这对于施工效率的制约十分严重，施工方往往需要做严格的质量控制才可以达到较好建设效果。而由于钢结构厂房摒弃了传统建设方法，开展了大幅优化，提升了具体构建的生产效率，提高了施工速度，施工人员对构件的安装只需按照相关说明开展工作，工作相对简单，且具有较大的灵活性。二是建筑性能全面优化，由于钢结构工业厂房利用了先进的钢材，重新优化了整体架构，这对于工业厂房的整体性能提升十分显著，施工人员在开展建筑工作时，可以大量应用质量较轻、承载力更强的施工材料，使得钢结构工业厂房的自身重量大幅降低。这种施工材料在可靠性和安全性上要远远超越传统建筑，也可以有效解决地基承载能力和土质疏松的情况。而另一方面，由于钢结构材料体积相对较小，可以通过灵活运用，根据需求建造各种类型的钢架结构，这将大幅减少厂房架构对空间的占用，也将很好地达到节省开支的作用，对于提升企业经济效益具有显著作用，施工单位也就能够投入更多人力物力到其他关键建设部位。
2.2钢结构工业厂房施工过程中的问题分析
基于钢结构工业厂房用材方面的特殊性，在施工过程中往往会产生一些区别于传统建筑的施工问题，这主要体现在以下几个方面。一是变形问题，由于施工人员在运输过程中没有严格按照相关规范开展工作，会导致钢材变形和扭曲的状况，这为构件安装形成了较大影响。同时，工作人员焊接技术不成熟，一些操作不当也会造成焊接变形。同时在构件运转时，施工人员没有合理设置支点位置，钢材在运输过程中容易发生互相碰撞，变形情况相对普遍。为解决以上情况，施工单位应当逐项入手，首先规范施工人员的个人操作行为，使其精准掌握焊接控制点，使焊接质量符合施工标准。同时，要采用各类防变形措施，根据钢材需求指派专门人员监督钢材运输情况，做好各项保护措施，防止钢材出现变形。而对于已经出现的钢材变形情况，施工人员应当及时予以矫正处理。二是在钢结构安装的过程中，由于施工人员操作不当容易引发各类问题。从现实工作来看，施工人员往往由于工作不细致，导致钢材底角出空隙标高与相关标准严重不符；而另一方面，施工人员对于具体测量值和测量基础面的测量不符合相关要求，对钢垫板处没有进行垫平处理，极易导致整体稳固性出现问题。与此同时，由于钢结构支柱垂直偏差过大也容易导致吊装效果与施工要求不相符。为解决以上问题，施工单位有必要严格控制基础标高，及时填补空隙，而对于测量值存在的问题，应当进行二次灌浆，以排除各类问题，为厂房的整体稳固性奠定坚实基础。
2.3钢结构工业厂房施工要点分析
2.3.1测量施工要点。做好钢结构工业厂房的测量施工是为整体工程建设奠定基础的环节，因此施工单位应当重视测量施工环节，利用各类测量施工技术，确保测量的精准性，为建设稳固可靠的钢结构厂房作出积极贡献。施工人员首先要做好水准基点的设置工作，以操作规范为依据，指派具有丰富工程建设经验的人员带领开展水准基点设置工作，确保选择合理，能够实现对工程建设的有效控制。施工人员要注意水准点的保护工作，利用水泥砂浆浇筑水准点，为更好开展后续工作奠定基础。而另一方面，施工人员应当将轴线控制作为推动厂房整体稳固结构的重要环节，确保轴线控制为工程整体建设服务。施工人员应当深入学习内控法，利用这一方法，实现对平面轴线的有效控制，确保其位置符合工程实际需求。2.3.2地脚螺栓埋设施工要点。在这一施工阶段，施工人员首先要明螺栓的精度，进行精准测量，以此为基础，再进行埋设工作。施工人员要严格按照既定计划和相关施工标准，做好地脚螺栓埋设的各项工作。从施工经验来看，地脚螺栓的埋设要确保轴线为2mm，标高为5mm。施工人员在完成地脚螺栓安装过程之后，应当将标高抄测于钢管架之上，从而使标高数据能够在日后正常工作中起到应有的效果。与此同时，施工人员要确保轴线投测在桩基础面上，从而形成桩基础面与轴线的完全闭合状态，这样就能不断提高地脚螺栓安装的精确度，为厂房建设的稳定性作出积极贡献。2.3.3钢柱吊装施工要点。钢柱吊装施工是厂房建设中十分重要的施工环节之一，施工单位有必要明确钢柱吊装施工的各个施工要点，使施工人员在施工过程中不断细化操作，确保这一施工环节能够顺利完成。在起重机吊装过程中，施工人员要保证吊装起动机的性能，确保吊装尺寸及重量能够连钢材跨中开行或跨边开行，而在起重过程中，当起重半径为L/2时，施工人员可以利用跨中开行，利用起重机将两根柱子平行吊起，从而达到提升吊装效果的作用。在吊装工作完成之后，施工人员应当在停机点安装4根柱子，从而达到对吊装固定和支撑的工程作用。而对于起重过程中起重半径低于2/L的情况，施工人员可以利用跨边开行，在每次起重工作完成之后，施工人员就安装一根柱子，依次循环往复，直到4根柱子都安装完成。另一方面，在安装过程中，施工人员应保证每根柱子之间的对称性，以此来确保吊装工作的稳定性，在钢柱吊装的过程中，施工人员要重点关注钢柱轴线，进行充分调整，以确保轴线位置符合相关标准。施工人员可以利用专用角尺，对轴线开展细致的检查工作，对于发现与相关要求不符合的轴线，施工人员要及时开展重新调整和安置工作。在调整过程中，要做好分工，一人移动钢柱，另一人在一旁辅助稳定，同时指派专门人员进行检测工作，以达到确保误差在3mm之内的工作效果。2.3.4钢梁安装施工要点。对于钢梁的安装施工而言，施工人员要细致考察厂房整体跨度，在分析计算过后，达到钢梁安装与厂房跨度相匹配的工作效果。对于施工人员而言，吊车的单机旋转和单机滑行功能可以很大程度帮助完成钢梁的安置工作。这也将为厂房钢架结构的稳定性能提升奠定坚实基础，使移位现象不再发生。与此同时，施工人员要重点关注钢梁生命线的设置工作，实现钢材拼接效果符合工程预期的目标，以此规避各类施工不安全现象。
3结语
做好钢结构厂房建设需要施工单位从设计和施工两个环节入手，不断分析设计与施工的要点，通过宏观设计和集中排查，逐渐解决钢结构厂房在设计和施工环节的各类问题，为确保钢结构厂房的整体安全稳定，为提升施工单位经济效益作出积极贡献。
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呼延宇 中钢集团洛阳耐火材料研究院有限公司
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