工业厂房建设中多层钢结构的应用分析

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摘要：伴随着社会经济的飞快发展，显著推动了工业厂房建设进程，与此同时，钢结构也被广泛地应用在工程建设中，逐渐形成多层钢结构。多层钢结构在工业厂房建设中的应用不仅能有效利用钢结构的性能优势，降低厂房重量，提高利用率，强化抗震性能，还能缩短厂房建设周期。笔者将结合自身经验，围绕多层钢结构进行着重分析，希望能为工业厂房建设提供参考。

关键词：工业厂房建设；多层钢结构；应用

前言：多层钢结构作为一种现代建筑类型，它凭借自身的独特优势得到了群众的高度青睐。同时，在多层钢结构的设计环节，设计人员应全面提升结构稳定性和牢固度，进而确保多层钢结构的安全使用。本文首先对多层钢结构进行概述，然后分析了多层钢结构的设计与安装要点，最后结合具体事例对其应用进行探讨。

一、多层钢结构

工业厂房建设是一项繁琐、艰巨的工程，其工作环境比较复杂，受外界环境的影响较大，因钢结构具有较强的稳定性，且安全系数较高、承受能力较强，所以，近年来，它被广泛应用在工业厂房建设中。现阶段，多层钢结构已经成为一种现代建筑类型，并得到了工程人员的高度青睐[1]。在实际设计环节，应全面考虑钢结构的各种性能，有效利用自身特性，只有这样，才能使其更好地应用在厂房建设中，进而确保工业厂房的合理使用。通常，多层钢结构主要具有以下特点：

（一）施工周期短

多层钢结构具有较强的韧性和强度，同时具有较多的标准间，在生产线作业中的应用优势更加明显。一般，钢结构中所用构件均采用工厂制作，质量可靠，便于安装；湿作业主要集中在基础施工阶段，其它工序中几乎不存在。而高强度螺栓是连接各个构件的主要工具，安装效率较高。对于小规模的工业厂房，其建设周期为45-60天。

（二）重量轻

在工业厂房建设过程中应合理使用轻钢，这是因为轻钢的重量相对轻，且功能与其它材料相似，这可大大减小多层钢结构的重量。经比对可知，钢结构自重在钢筋混凝土结构中的比例为1/2-1/3，钢结构的应用可有效缩减基础负载，这在地质条件不良的津沪地区更为明显。

二、设计思路

（一）优化结构体系

若想在厂房建设中合理应用多层钢结构，首先应确保设计合理，优化结构体系。钢结构体系直接充当厂房框架，且结构体系直接关乎着工业厂房的整体性能与稳定性。因此，在设计多层钢结构厂房的过程中，工程人员应正确认识楼层高度、工作环境和使用情况，并奠定扎实的理论基础，确保多层钢结构的有序施工与正常使用。

（二）注重横向与纵向设计

在工业厂房的横向设计中，着重增强钢结构的使用性能，确保用途多样，进而满足设计需求；在工业厂房的纵向设计中，应全面考虑钢结构的自身性能，提高节点区域的抗剪，增强抗弯能力，确保安全稳定，进而改进钢结构的整体性能。

三、设计要点

（一）支撑体系

在多层钢结构厂房中，支撑体系发挥着支撑以及防护作用。从重要程度与地位方面来说，支撑体系等同于结构体系，因此，设计人员应重视支撑体系的设计，并积极创新，不断优化。通常，因侧向钢结构强度不高，所以，在设计环节应增设水平支撑体系，以免出现侧向钢结构位置偏移的现象。同时，还能增强避震性能，最终提升多层钢结构厂房的整体稳定性[2]。

（二）节点构造

对于多层钢结构厂房而言，柱柱、梁梁以及梁柱是最关键的节点，它们的受力情况比较复杂，因此，在实际设计环节，设计人员在严格遵守整体设计思路的前提下，还应围绕节点部位进行改进。现阶段，盖板式、托作式是最为常用的节点方式，有时还会使用栓焊连接式，以此来增强性能。

（三）焊接工艺

在钢结构厂房的设计过程中，因涉及轻钢安装这一操作，所以，应进行焊接设计。焊接工艺设计直接决定着最终的设计效果。在具体的焊接操作中，应掌握焊缝尺寸，并留心焊点问题，同时，还应妥善处理钢铁材质，进而确保多层钢结构的合理应用。

（四）负载承受能力

在设计环节应综合考虑工业厂房的实际用途。依据厂房用途特性进行负载值的计算，以此来评判结构设计的合理性。另外，在设计多层钢结构时，应着重考虑结构稳定性，综合分析在不同情形中稳定性的变化规律。在计算负载值时，有效使用现代技术，凭借先进的软件程序设计，科学计算，确保与设计用途相符[3]。

（五）抗震性能

在设计环节应着重增强抗震性能，以此来提高工业厂房的抗震性，为实现这一目标，不仅要提高部件支撑性，还能增强结构承受能力。通常因弯矩系数的不同，耦合效应也会出现一定的变化，所以，在多层钢结构的抗震设计环节，应着重考虑耦合效应。

四、安装要点

首先，在多层钢结构的安装前期应重新测量预留埋件位置；然后，全面准备安装所需用具、设备。在厂房建设中所使用的钢结构的种类较多、体积重、跨越程度大、结构相对复杂，因此，应综合比对各种施工方案，不断改进，从中选出最理想的设备进行安装，确保如期交工；最后，依据工业厂房的实际建设情况，参照施工进度，合理编排安装顺序。待吊装位置确定后，参照工程安装图纸进行复核。在钢结构的安装中，应着重做好钢梁安装，这是因为钢梁的体积较重且跨越程度较大[4]。常规作业流程为：拼接钢梁――吊装就位――固定钢梁，确保钢梁稳定性――

安装下一跨钢梁，进行固定，确保钢梁稳定性。在这一过程，应切实保障安装质量与安全。同时，钢结构工程师应全面履行自身职责，严格监控每一个安装环节，确保满足安装要求。而安装指挥人员应科学规划、合理组织，认真观察吊装过程，切实保障人身安全与设备的正常使用。

五、实际应用

某医药公司的生产车间，主体三层，局部两层，宽度12米，建筑高度10米。建筑总面积为3000平方米。屋面采用BHP型钢板保温系统，其中屋面为柔性支撑，梁柱使用工字型钢，柱间通过圆管进行支撑，地震烈度为7度。

（一）计算方法与分析

通过PKPM软件对结构进行分析，在结构计算环节采用多种形式。该工程属于横向承重体系，所有梁柱都是等截面。为实施综合比对，主要采用框架体系以及框架与支撑相结合的体系，在这两种结构体系中，梁的截面形式相同，刚架柱存在差异。对于框架体系仅仅构建空间模型，而对于框架与支撑相结合的体系构建平面模型和空间模型。

分析框架与支撑相结合体系的平面模型可知，在空间衔接中，侧向支撑发挥着巨大作用，可降低横向自振周期，提高刚度。计算结果比较柔，这表明地震作用力预估不准确，偏小，因此，对于地震烈度大于等于7度的多层钢结构工业厂房尽量构建空间模型进行计算。

分析两种结构体系的空间模型可知，因支撑作用的影响，所以，框架与支撑相结合的多层钢结构的纵向刚度较大；因工字型柱的影响，框架与支撑相结合的多层钢结构具有较大的刚度，自振周期与侧向位移均较小；框架结构和框架与支撑相结合的结构相比，需要消耗较多的钢材，而混合结构经济、可靠。

（二）结论

在工业厂房建设中应用多层钢结构时，在达到工艺标准的基础上，综合考虑框剪与支撑相结合的混合结构体系，其具有较大的侧向刚度、空间效果良好、造价合理，推广前景广阔。多层钢结构的整体效益优良，它将会成为工业厂房建设的理想选择。

结语：综合来说，多层钢结构具有降低结构重量、提高利用率、强化抗震性能等独特优势。现阶段，它被大面积应用在工业厂房建设中，若想实现多层钢结构在工业厂房中的可持续应用，应合理设计，不断提升结构自身性能，进而为工业厂房开拓更加广阔的应用前景。

参考文献：

[1] 李月磊.钢结构在土木工程中的应用分析[J].城市建设理论研究（电子版），2013，（36）.

[2]伍妮.钢结构在多层装配式工业建筑中的应用[J].建材发展导向（上），2014，（12）：128-129.

[3]章华江.基于钢管混凝土在住宅建筑中的应用分析[J].城市建设理论研究（电子版），2013，（17）.

[4]张莉.有关多层钢结构工业厂房设计分析与探讨[J].中华民居，2014，（21）：70-70，71.