工业设计与结构设计

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工业设计与结构设计范文第1篇

关键词：钢结构；工业厂房；设计

中图分类号：TU391文献标识码： A

引言

无论是中国古代,还是现代工业厂房设计,都需要强调安全,有些建筑只注重难度和高度,甚至有些工业厂房为了节省材料,导致现代建筑工程的安全问题和渗漏甚多,这是建筑质量所不能够允许的,我们只有重视钢结构在工业厂房设计施工工艺,才能保证满足厂房的施工安全。

一、钢结构在工业设计中的重要性

我们知道农业是我国国民经济的基础，因为它提供人民的基本生存保障。但在整个国民经济中光靠农业是远远不够的，其它产业部门，如工业、交通、商业等都必须大力发展，尤其是工业，它是国民经济的主导产业。一个国家工业发展水平就代表了其经济发展水平，世界上的发达国家都是工业化国家。作为发展中国家，与发达国家相比，我国的工业还存在许多问题。比如总体水平低，现代化程度差，科学技术上明显滞后，工业生产效率也较低。因此，工业经济的转型势在必行。

配合着工业方面的转型，钢结构在工业领域的应用也将进入到一个新的阶段。在这个阶段中面临着一定的考验，但更多的是机遇。对于工业来讲，钢结构的应用范围相当广泛，历史也相当悠久，其体系也较为成熟和固定。工业中体量大小差异很大的建、构筑物很多，需要满足的功能要求也多种多样，各方面的限制因素等都导致结构样式要比较灵活，因此钢结构的应用必将占据很大的部分。辅助材料的性能发展，如防火材料、防腐蚀材料及保温材料等，也使钢结构能满足越来越高的使用上的要求。随着时间的不断推移，工业与钢结构之间形成了一种相互促进、互利互惠的关系。这种关系也决定了两者紧密的联系。

二、钢结构工业厂房设计

1、钢结构工业厂房常用结构体系分析

在钢结构工业厂房结构体系上，主要有3种常用的结构：

（1）纯框架体系

具体而言，综合考虑厂房的纵向与横向这两个方向，将其设计为刚接框架，禁止设置柱间支撑。这种结构体系的使用空间基本上不受其影响，但是其柱不能运用工字型柱，必须要设置成截面形式，例如箱形柱。一般而言，截面形式的两个方向在惯性矩差别上基本上没有变化，因而在一定程度上增加了钢材的使用量。

（2）框架-支撑体系

这种结构体系主要是将结构的横向设计为刚接框架，而结构的纵向通常设计为柱-支撑体系，基于积极发挥柱间支撑作用的同时，提高水平荷载的抵抗力。从本质上来讲，这种结构体系相对经济环保，但柱间的支撑在一定情况下将会对整体的使用性能造成影响。由此可以看出，框架-支撑体系对于纵向深度较广、横向深度较广的钢结构工业厂房。

（3）钢架联合支撑的混合结构体系

这种形式主要是把结构的纵向设计为钢架与支撑相结合的形式，依靠这两者的相互作用来实现抵抗水平压力的目的。立足于钢架联合支撑的混合结构体系的特点，有助于促进柱纵向弯矩的减少，但在一定状况下增大了楼面的刚度，导致柱子间的变形出现不协调的状况，因而柱间的支撑作用没有得到有效发挥。

2、钢结构工业厂房楼盖布置思路分析

一般来讲，钢结构工业厂房的楼盖主要存在4种形式：压型钢板现浇组合楼板、装配整体式预制楼板、装配式预制楼板和普通现浇混凝土楼板。综合考虑这4类楼板各自的优缺点，对于压型钢板现浇组合楼板来讲，与普通现浇混凝土楼板均存在平面整体刚度相对较好的优点，同时在施工速度上，压型钢板现浇楼板与装配整体式预制楼板以及装配式预制楼板相比显著提高，但其造价较高。由此可知，要想提高钢结构工业厂房的使用性能，必须要积极运用压型钢板现浇钢筋混凝土组合楼板。

3、钢结构工业厂房柱网布置分析

在钢结构工业厂房柱网的布置过程中，要遵循其相关的原则。换言之，主要体现在5个方面上：要满足厂房的生产工艺以及使用需求；要遵循建筑结构经济性以及合理性原则；体现施工方法的先进性；与钢结构工业厂房建筑的统一化原则相匹配；最大限度地体现生产的发展要求以及技术变革的要求。通常状况下，当钢结构工业厂房的跨度处在18m以下的情形中，要运用3m倍数原则。反之，如果跨度在18m以上时，要遵循6m倍数设计原则。而厂房的柱距要尽可能地执行6m以及6m倍数原则。

4、钢结构工业厂房变形缝设置分析

在设置钢结构工业厂房的变形缝时，首先要明确变形缝的种类，主要包括3种，即为伸缩缝、防震缝以及沉降缝。当钢结构工业厂房的宽度与长度超过实际需求的范围时，此时气温发生明显的变化，于钢结构内部出现一定的温度应力，导致墙面以及屋面产生拉裂现象，不利于厂房的正常使用。在这种情形下，为了最大限度地降低工业厂房结构的温度应力，必须要进行伸缩缝的设计。通常状况下，要对厂房进行分区处理，进而分成诸多个温度区段。需要强调的是，在设置伸缩缝的过程中，最先开始的位置是基础顶面，将温度区段上部结构区分开来，预留适当宽度的缝隙，致使上部的结构在气温发生变化的过程中能够顺着水平方向实现变形。

在钢结构工业厂房中，通常状况下不进行沉降缝处理，但是当工业厂房相邻的两部分在高差上存在很大差异时可设置沉降缝，同时当两跨间吊车在起重量上产生巨大悬殊下，且地基承载力也发生巨大落差，必须要进行沉降缝设置。为了尽可能地减轻震害，必须要设置防震缝。当工业厂房在平面以及立面上相对复杂时，同时结构的高度以及刚度存在较大的差异，必须要设置防震缝。此外，如果要在厂房的侧边进行附房的布置，需要注意的是要将相邻的部分区别设计，设置伸缩缝与沉降缝时，要与防震缝设计要求相一致。

三、钢结构在施工过程中存在质量控制的要点

1、钢结构厂房基础工程质量控制的重要措施

钢结构厂房最基础的工程就是采用混凝土作为一些独立的基础，基础工程混凝土和钢筋模式的施工施工工艺完全相同，因此钢结构厂房中我们需要注意锚栓会出现不垂直的现象；基础施工后的锚栓预埋水平会出现很多误差，钢柱在安装过程中，柱脚底部会有很多扩张的技术。国际先进的施工采用的是信息化技术的引进。以先进的技术和机器设备代替复杂的施工要求，是减少事故的有效方式。

首先，施工过程遇到困难要及时地修复。对于建筑材料薄弱部位进行优化处理。其次，确定中后期建筑安全的维护。相关技术人员要进行严谨的检测。对于已发生的事故要有“科学保护处理方案”，将损失减少到最少。最后，如果降低安全事故的发生率，最重要的还是要宣传安全文化，所以，定期对施工人员以及相关的人员进行安全知识的培训，提高施工人员的知识。

2、钢结构厂房主体工程质量控制的相关要点

根据设计图纸及设计对基础的要求为依据，地脚螺栓的埋设误差，对每一柱脚，锚栓之间允许误差不得＞2mm，其它误差不得＞4mm的要求对基础进行复查，其验收内容主要包括：基础的中心位移偏差，基础标高偏差，预埋螺栓位置偏差，间距、跨距复查和沉降观察点、控制点、基础技术资料的交接及基础外观等其它质量指标的检查认定。进行复验交接时必须有甲方、基础施工方和钢构安装方的现场负责人共同组织参与。对不符合设计及有关规范要求的必须及时提出处理意见并经甲方和监理检查认定后方可进入下步工序施工。技术资料的交接必须清楚明了，无遗漏、缺项，保证真实性和实物分类的统一性。

结束语

综上所述，在钢结构工业厂房设计过程中，诸多业主与设计单位在钢结构建筑的认识上存在诸多问题，钢结构体系方案设计不合理，因此相关的结构设计人员要充分发挥钢结构设计思维，掌握新形势的发展要求，优化钢结构体系设计，综合各种影响因素，优化厂房整体的设计思路，从而提高钢结构工业厂房设计质量。

参考文献

[1]刘震.工业厂房钢结构设计体会[J].中国科技信息，2012.

工业设计与结构设计范文第2篇

【关键词】钢结构工业厂房；设计；施工

钢结构工业厂房在我国应用的时间并不长，其具体的设计及施工技巧都还在探索阶段。虽然钢结构工业厂房有很多优点，但作为一种材料，它也有很多缺点，例如防火性能差、易锈蚀等，在设计与施工的过程中一定要考虑到这些因素。文章将从设计和施工两个方面来进行论述。

一、钢结构工业厂房的优越性

钢结构工业厂房的主要优点在于：首先，在施工速度方面：钢结构构件可以工厂化批量生产，施工简单，安装快捷，大大缩短了施工周期。其次，钢结构工业厂房在自重方面：可减轻建筑物结构质量约30%，特别在地基承载力低和地震设防烈度较高的地方，其综合经济优于钢筋混凝土结构体系。最后，从环保方面考虑：钢结构体系属于环保型绿色建筑体系，钢材本身是一种高强度高效能的材料，具有很高的再循环价值，并且不需要制模施工。

二、钢结构工业厂房图纸设计的重要性

无论在什么样的工程中，图纸是工程施工的依据。在钢结构工业厂房的设计期间，一定要组织施工单位专业技术人员对图纸进行会审，检查施工图纸中的“错、漏、碰、缺”，力争把问题解决在施工之前，减少因图纸问题对工程质量、进度的影响。钢结构工程要针对制作阶段和安装阶段分别编制施工组织设计，其中制作工艺内容应包括制作阶段各工序、各分项的质量标准、技术要求，以及为保证产品质量而制订的各项具体措施。

三、钢结构工业厂房支撑系统的设计原则

为了保证钢结构厂房的空间工作，提高其整体刚度，承受和传递纵向水平力，防止杆件产生过大的变形，避免压杆失稳，以及保证结构的整体稳定性，应根据厂房结构的形式，车间吊车的设置，振动设备以及厂房的跨度、高度，温度区段的长度等情况布置可靠的支撑系统。厂房每一温度区段应设置稳定的柱间支撑系统，并与屋盖横向水平支撑的布置相协调。下柱支撑的位置是决定厂房纵向结构变形方向的重要因素，并影响温度应力的大小，下柱支撑应尽可能设在温度区段的中部，使吊车梁等纵向构件能随着温度变化比较自由地向区段两端伸缩。当温度区段的长度不大时，一般在温度区段的中部设置一道下段柱支撑，但温度区段的长度大于150 米时，为了保证厂房的纵向刚度，应在温度区段内设置两道下段柱支撑，其位置应尽可能布置在温度区段中间三分之一的范围内，为了避免过大的温度应力，两道支撑的中心距离不宜大于72 米。

四、钢结构工业厂房抗震性设计的重点

在钢结构工业厂房做抗震设计时应注意：首先，在总体布置方面要求厂房结构的质量和刚度均匀分布，使厂房受力均匀，变形协调，尽量避免因结构刚度不均匀对抗震造成不利影响，厂房横向结构宜采用刚架或者使屋架与柱有一定固结的框架，以便充分利用钢结构的受力性能并减少横向结构变形。其次，钢结构厂房的破坏一般情况不是由于杆件强度不足而常常因为杆件失稳而造成，所以合理布置支撑系统，保证厂房结构整体稳定性，对钢结构厂房尤为重要。最后，在地震作用下。存在着低周疲劳作用，设计时应注意其对厂房的影响。对结构连接点的设计。应保证节点的破坏不先于结构构件的全截面屈服，应使结构构件能进入塑性工作，充分吸收地震能量发挥其抗震能力。

五、钢结构工业厂房耐热能力设计的重要性

前面提到过，钢结构工业厂房防火能力很差，当钢材受热在100℃以上时，随着温度的升高，钢材的抗拉强度降低，塑性增大；温度在250℃左右时，钢材抗拉强度略有提高，而塑性却降低，出现蓝脆现象；当温度超过250℃时钢材出现徐变现象；当温度达500℃时，钢材强度降至很低，以致钢结构塌落。因此，当钢结构表面温度处于150℃以上时，必须做隔热及防火设计（通常是涂耐热涂料来解决）。

钢结构工业厂房的施工中，存在的问题非常繁冗，在这里只对比较突出的几个问题进行分析研究。

六、关于施工过程中地脚螺栓的埋设问题

可以说地脚螺栓的坚固与否是钢结构工业厂房建筑稳定性的根本所在。地脚螺栓的精度关系到钢结构定位，地脚螺栓的埋设必须严格保证其精度。地脚螺栓的埋设精度：轴线位移±2.0 mm，标高±5.0 mm。在地脚螺栓安装前，将平面控制网的每一条轴线投测到柱基础面上，全部闭合，以保证螺栓的安装精度。然后根据轴线放出柱子外边线，待安装钢柱地脚螺栓的承台架子搭设好以后，将所需标高抄测到钢管架子上。

七、关于吊装过程中的注意事项

首先，把柱脚底板的十字线弹出，地脚螺栓的中心线弹出，柱脚剪力孔清理干净，待钢柱就位后，调整标高，把螺母紧固。其次，吊装完一个区域的钢柱后，吊装连系杆，这样保证钢柱整体稳定性，使吊装钢梁时钢柱不容易变形。最后，吊装钢梁，两对钢梁空中对接，并把高强螺栓初拧，第一根钢梁用四道缆风绳拉紧，防止钢梁向一边倾斜。

八、关于吊车梁系统的安装问题

在钢结构工业厂房的施工过程中，吊车梁的安装必须严格按规范从柱间支撑跨进行，柱间支撑安装连接后已形成一个比较稳定的空间刚度单元，从此处安装，一是保证安全，二是能保证吊车梁安装不会影响柱子的垂直度。同时在安装过程中对端部截面误差较大的吊车梁底部应配调整垫板，该垫板在吊车梁系统调整完后应焊接固定，按事先测放的定位线精确对中。制动系统的连接应在吊车梁调整固定后正式连接。当制动板与吊车梁高强螺栓连接和辅桁架焊接连接时，为防止连续施焊对高强螺栓的影响，应先将制动板和吊车梁的高强螺栓连接，并进行初拧，然后调整辅桁架，并于制动板点焊固定后终拧高强螺栓，最后进行制动板和辅桁架的焊接。高强螺栓的紧固和制动板的焊接，均要遵循由每块板的中间往两边进行，以减小板内应力。

九、关于钢结构构件的码放问题

为便于结构构件的安装，构件进厂后应进行合理的堆放。原则为：现场急需安装的应直接堆放到现场，按照吊装顺序先吊装的码放在上头，后吊装的码放在下头。不急于吊装的构件暂时存放在现场外。堆放时应注意柱梁分开并按照轴线分类码放。存放场地应设专人进行管理，并按供货要求和供货清单进行清点，资料存档。构件堆放时，H型构件应立放，不得平放。每个构件的支点不得少于两个，支点的位置宜在构件端部七分之一跨处，叠放时不得超过三层并用木方正确的分层垫好垫平，支点应上下对齐。

参考文献：

工业设计与结构设计范文第3篇

关键词:钢结构 工业厂房 设计施工

钢结构工业厂房因其施工速度快、自重轻、抗震性能好、环保等特点在建筑工程中已被广泛认可,在工业厂房设计中逐渐代替了笨重的钢筋混凝土结构而得到了普遍应用。本文就钢结构工业厂房工程中钢结构的特点、制作、设计要点、施工测量、安装方案和技术措施作了较为详细的介绍,并对钢结构的制作工艺、施工要点作了重点阐述。

1.钢结构工业厂房的优越性

钢结构工业厂房的主要优点：1.在现场施工、安装速度快，由于钢结构构件可以工厂化批量生产，采用设备下料、焊接、开孔，并作表面处理，可极大的方便现场拼装施工，大大缩短施工周期；2.钢结构相对于混凝土结构可减轻建筑物结构约30%的自重，在地基承载力低和地震设防烈度较高的地方，其综合经济优于钢筋混凝土结构体系；3.钢结构体系属于环保型绿色建筑体系，钢材本身是一种高强度高效能的材料，具有很高的再循环价值，并且不需要制模施工。

2.钢结构构件主要制作工艺

钢柱制作工艺流程为:放样下料电脑编程拼板CNC切割组立埋弧焊接钻孔组装矫正成型铆工零配件下料制作组装焊接和焊接检验防锈处理、涂装、编号构件验收出厂。

3.工业厂房结构设计要点

多层厂房因为工艺布置的要求,一般都需要大空间,结构通常采用框架结构,在层数较多、工艺条件许可的情况下也可以采用框剪结构。结构布置的原则是:尽量使柱网对称均匀布置,使房屋的刚度中心与质量中心相近,以减小房屋的空间扭转作用,结构体系要求简捷、规则、传力明确。避免出现应力集中和变形突变的凹角和收缩,以及竖向变化过多的外挑和内收,力求沿竖向的刚度不突变或少突变。

3.1地震区的厂房宜少设或不设防震缝。地震区房屋的伸缩缝是合一的,当房屋较长时,宜采取下列一些构造措施和施工措施以少设伸缩缝及防震缝;施工中,每隔40m设置一道800mm一个1400mm宽的后浇带,后浇带的位置设在结构受力影响最小的区段;在温度影响较大的顶层、底层、山墙和内纵墙端开间的墙体等部位,适当提高配筋率;加厚屋面隔热保温层或设置架空层形成通风屋面。

3.2合理布置电梯间的位置。多层厂房由于设备、货物很重,竖向运输的需要,均要设置电梯。钢筋混凝土电梯井筒刚度很大,应充分考虑电梯井筒对建筑物的偏心影响,在结构布置上尽量避免电梯井筒布置在建筑物的角部和端部。

3.3控制横向框架与纵向框架的周期。由于多层厂房跨度方向尺寸较大,柱子少;而柱距方向尺寸较小,柱子多。一般都是横向控制,使纵横向的抗震能力大致相同,不仅有利于抗震,也使设计更为经济合理。

4.结构设计中应注意的问题

4.1结构设计与工艺设计的协调。厂房都是为生产服务的,厂房设计中结构专业作为配套专业首先应满足工艺要求,结构设计也只能服从于工艺条件。而工艺设计人员在工艺布置时,经常与结构设计发生矛盾,要开洞的地方是框架梁,设备本来可以沿梁布置却布置在了跨中等。所提荷载也经常偏大,有时甚至把设备的荷载作为均布荷载提出。尤其在方案设计阶段,结构设计人员应多与工艺协调,尽量了解工艺布置,使设计和施工都减少了许多不必要的麻烦。

4.2结构计算。计算机软硬件的迅速发展,解决了复杂的结构计算问题,使结构工程师们从繁重的琐碎的计算工作中解脱出来。他们可以把大量的精力放在结构方案的选择比较上,合理的确定结构方案及结构布置,从而提高设计水平及质量,降低工程成本。

4.2.1楼面等效荷载的计算

工业建筑与一般多高层民用建筑结构形式、楼面活荷载等有许多不同之处,工业建筑楼面活荷载一般大于多高层民用建筑。有的中小型机床上楼层、柱上、梁上还有吊车荷载,它的跨度柱网一般比民用建筑大,层高相对较高,最大特点是整个平面几乎没有内隔墙。工业建筑一般采用现浇钢筋掘凝土板梁柱结构,板厚比一般民用建筑厚,楼板的平面刚度可视为无穷大,电梯货梯间,如不用剪力墙:整个刚度重心移向剪力墙,而电梯或货梯一般设在端头,结构刚度布局就不合理,所以电梯货梯间就使用框架填充墙结构。

4.2.2节点核心区的抗剪验算

框架节点的设计应遵循“强柱弱梁更强节点”的原则,一二级抗震等级的节点还应进行受剪承载力计算。由于多层厂房的梁柱中心线往往不能重合,加之柱的截面比较大,节点偏心也比较大,对柱节点核心区的构造和受力都有较大的不利影响。因此,大跨度、大空间、大荷载的多层厂房的节点核心区的抗剪验算显得更为重要。

4.2.3与电梯井筒相连框架的考虑

过去电梯井设计按纯框架计算,电梯井壁按构造配筋,偏低不安全；框架部分应按壁式框架计算出的数值进行配筋,电梯井壁则应按剪力墙配筋。

5.在钢结构进行吊装的过程中的注意事项

首先,把柱脚的底板的十字线弹出,地脚螺栓的中心线弹出,柱脚剪力孔清理干净,待钢柱就位后,调整标高,把螺母紧固;其次,吊装完一个区域的钢柱后,吊装连系杆,这样保证钢柱整体稳定性,使吊装钢梁时钢柱不容易变形;最后,吊装钢梁,两对钢梁空中对接,并把高强螺栓初拧,第一根钢梁用四道缆风绳拉紧,防止钢梁向一边倾斜。

6.吊车梁系统的安装难点解析

在钢结构工业厂房的施工过程中,吊车梁的安装必须严格按规范从柱间支撑跨开始进行,柱间支撑安装连接后已形成一个比较稳定的空间刚性单元,从此处安装一是保证安全,二是能保证吊车梁安装不会影响柱子的垂直度。同时在安装过程中对端部截面误差较大的吊车梁底部应配调整垫板,该垫板在吊车梁系统调整完后应焊接固定。按事先测放的定位线精确对中。制动系统的连接应在吊车梁调整固定后正式连接。当制动板与吊车梁高强螺栓连接,和辅桁架焊接连接时,为防止连续施焊对高强螺栓的影响应先将制动板和吊车梁的高强螺栓连接,并进行初拧,然后调整辅桁架,并于制动板点焊固定后终拧高强螺栓,最后进行制动板和辅桁架的焊接。

7.关于钢结构构件的码放问题

为便于结构构件的安装,构件运进安装现场后应进行合理的堆放.原则为:现场急需安装的应直接堆放到现场,按照吊装顺序先吊装的码放在上头,后吊装的码放在下头.不急于吊装的构件暂时存放在现场外.堆放时应注意柱梁分开并按照轴线分类码放.存放场地应设专人进行管理,并按供货要求和供货清单进行清点,资料存档.构件堆放时H型构件应立放,不得平放.每个构件的支点不得少于两个,支点的位置宜在构件端部七分之一跨处,叠放时不得超过三层并用木方正确的分层垫好垫平,支点应上下对齐。

8.总结

综上所述,做好工业厂房结构设计与施工的关键在于:概念应清楚,结构选型应做到合理;施工图的设计应与施工相结合,避免施工困难;结构计算要准确,施工安全和质量必须严格按规范及要求执行,以达到最佳效果。

参考文献:

[1]路克宽.钢结构工程便携手册[M].北京机械工业出版社,2003.

工业设计与结构设计范文第4篇

【关键词】：工业建筑钢结构应用设计

中图分类号：TU391文献标识码： A 文章编号：

随着我国经济、技术的迅速发展和进步，钢结构已逐步成为各类工程结构中被广泛应用的建筑结构，如工业建筑、文化体育建筑、城市现代化建筑以及城乡住宅建设等。

一、工业建筑中钢结构的应用现状与设计特点

1、工业建筑中钢结构的应用现状

当前，在我国工业建筑领域中，相比混凝土结构而言，由于钢结构自重较轻、抗震性能优良且结构强度高，又便于进行工业化批量生产，是一种能够进行循环使用又能达到节能环保的一种建筑结构，也符合我国经济可持续性健康发展的潮流，又能很好的满足我国建筑工业化的要求。因此，在高层建筑、轻钢结构住宅建筑中发挥着越来越多的优势。另外，由于钢结构的建设周期短且在大跨度结构工程中的优势较为明显，各类钢结构体系被广泛应用于各类工业建筑建设中。如：平板网架结构在工业与民用建筑中得到了广泛采用，技术已非常成熟；与此同时，网壳等其他空间钢结构也取得了迅速发展，如：上海体育场屋盖结构，采用马鞍形大悬挑钢管空间结构，长轴为288.4m，短轴为274.4m，中间敞开椭圆孔的长轴为213m，短轴为150m，屋盖面积为36100m2。64榀悬挑主衍架的一端分别固定在32根钢筋混凝土柱上，最大悬挑跨度达73.5m，为世界同类型建筑中悬挑跨度最大的屋盖结构。另外，冷弯薄壁型钢构件在工业与民用建筑中的应用（如檩条、墙梁、屋面板、墙板等）日益普遍。门式刚架轻型房屋钢结构在吊车起重量较小（Q≤20 t）和无吊车的厂房、仓库及需要大空间的民用建筑中的应用迅速推广，并在继续发展。

2、工业建筑中钢结构设计的特点和要求

钢结构设计除了要执行相关的技术规范，确保质量以外，还要做到技术先进、经济合理、安全适用。和其他结构形式相比，在工业建筑的钢结构的设计中，应选用合理的结构体系、钢材品种、连接形式以及节点的构造措施；满足结构在使用荷载状态下的两个极限状态；同时满足在运输、安装过程中的强度、稳定性及刚度要求；优先采用定型的和标准化的结构和构件，减少制作、安装工作量；特别注意要符合钢结构的防火要求和抗腐蚀性能；对于新型结构体系，要充分发挥钢结构灵活多变的特点，但需注意结构与建筑的协调统一。钢结构设计应该重视和研究节约钢材、降低造价的各种措施，总而言之，我国的钢结构正处在一个迅速发展时期，钢结构设计要注意钢材价格较高对工程造价所产生的不利影响，注意充分发挥钢材强度高、塑性好的特点，根据工程实际情况，选择适当的结构方案和施工方案，进行多方面的技术经济比较。同时，还应该不断总结经验，推广先进的结构形式、构件制作工艺和施工安装技术。

尽管钢结构在进行防腐和防火维护方面存在着一定的局限性，使得很多时候钢结构上部结构本身的造价相比混凝土结构要出很多；但是，钢结构在大跨度和施工周期方面较混凝土结构有很大的优势，而且钢材本身的强度较钢筋混凝土更高，同等强度的钢构件较混凝土构件更轻，使得钢结构的基础较混凝土结构更小，总体投资较混凝土结构相差不多（轻钢结构投资较混凝土结构还要低一些）。因此钢结构被更广泛的应用于工业建筑的设计和施工中，取得了很好的经济效益。

二、钢结构工业建筑设计中的关键

在钢结构设计的整个过程中首先应该被强调的重点是钢结构方案的确定，结构方案的选择是否合理直接决定了工程设计的成败；其次就是节点的设计，节点设计是否合理基本上决定了钢结构的安全性。结构布置要根据体系特征、荷载分布情况及性质综合考虑。一般要刚度均匀，力学模型清晰；尽可能限制大荷载或移动荷载的影响范围，使其以最直接的线路传递到基础；柱间抗侧支撑的分布应均匀，其形心要尽量靠近侧向力(风荷载、地震荷载)的作用线；否则应考虑结构的扭转。结构的抗侧应有多道防线：比如有支撑框架结构，柱子至少应能单独承受1/4的总水平力。

在结构分析前，就应该对节点的形式有充分的思考与确定。设计中经常出现最终设计的节点形式与结构分析模型中使用的形式不完全—致，这种情况在设计过程中必须避免。节点按传力特性可分为刚接、铰接、半刚接，宜选择前两者进行简单定量分析，因为半刚接节点在实际中的可操作性较差。节点连接两种常用的方法是等强设汁和实际受力设计，设计手册中通常有焊缝及螺栓连接表格供设计者方便查用。规范中对焊接焊缝的尺寸及形式有强制规定，应严格遵守。焊条的选用应与被连接金属材质相适应，不得任意加大焊缝。焊缝的重心应尽量与被连接构件重心接近(详细内容可查阅规范关于焊缝构造方面的规定)。高强螺栓现已广泛的应用于工程实际中，根据受力特点分承压型连接和摩擦型连接，两者计算方法不同。高强螺栓最小规格M12，常用M16～M30，超大规格的螺栓性能不稳定，实际施工过程中会存在无法拧紧的现象，设计中应慎重使用。连接板选取厚度为梁腹板厚度加4mm，然后验算净截面抗剪。节点设计需考虑安装螺栓、现场焊接等的施工空间及构件吊装顺序。节点设计还应考虑制造厂的工艺水平，比如钢管连接节点的相贯线的切口需要数控机床等设备才能完成。

在保证结构安全的前提下，为了充分发挥钢材的作用，更合理的使用钢材，还应该深入研究结构设计理论与方法，使结构和构件的计算方法更能反映实际工作情况。另外，应加大对空间结构的研究和应用，网架结构、网壳结构、张拉结构体系等均属于空间结构，这些新技术的应用，在减轻结构自重、提高结构的承载力、节约钢材等方面效果十分明显。另外，在普通钢结构中施加预应力后形成的预应力钢结构，能增强结构的刚度，提高承载能力，从而节省钢材。预应力钢结构可应用于桁架、梁及框架等结构或构件，但目前应用较少，有待研究和发展。钢结构的防腐和防火，一直是钢结构设计中需要认真处理的问题，至今仍没有十分有效的措施。因此，在钢结构的维护和防火处理上还需要花费较大的资金投入，加大了钢结构的造价和维护费用。

三、总结

钢结构作为一种强度和柔度都很大的结构形式，在设计过程中首先应该注意的是结构方案的合理性，结构刚度分配要均匀，抗侧力性能要强。另外，要考虑钢结构节点的设计是否合理决定了钢结构工业建筑的安全性，在结构分析前就应该有充分的思考与确定。

【参考文献】：

[1]苏光辉.浅谈工业建筑钢结构施工中的常见问题及应对措施[J].城市建设理论研究（电子版），2012，(1).

工业设计与结构设计范文第5篇

关键词:钢结构工业厂房设计施工

近年来，钢结构工业厂房在我国应用的发展迅速，其具有施工简单、安装快捷、经济环保等诸多优点，但钢结构作为一种材料,也有很多缺点,例如防火性能差、易锈蚀等，在设计与施工的过程中，一定要充分考虑到这些不利因素。

钢结构工业厂房的优越性

钢结构工业厂房的主要优点在于：首先，在施工速度方面：钢结构构件可以工厂化批量生产，施工简单，安装快捷，大大缩短施工周期；其次，钢结构工业厂房在自重方面：可减轻建筑物结构质量约30%，特别在地基承载力低和地震设防烈度较高的地方，其综合经济优于钢筋混凝土结构体系；最后，从环保方面考虑：钢结构体系属于环保型绿色建筑体系，钢材本身是一种高强度高效能的材料，具有很高的再循环价值，并且不需要制模施工。

二、钢结构工业厂房的设计

无论在什么样的工程中，图纸是工程施工的依据。在钢结构工业厂房的设计期间，要组织施工单位专业技术人员对图纸进行会审,检查施工图纸中的“错、漏、碰、缺”,力争把问题解决在施工之前,减少因图纸问题对工程质量、进度的影响。钢结构工程要针对制作阶段和安装阶段分别编制施工组织设计,其中制作工艺内容应包括制作阶段各工序、各分项的质量标准、技术要求,以及为保证产品质量而制订的各项具体措施。

1、钢结构工业厂房支撑系统的设计原则

为了保证钢结构厂房的空间工作,提高其整体刚度,承受和传递纵向水平力,防止杆件产生过大的变形,避免压杆失稳,以及保证结构的整体稳定性,应根据厂房结构的形式,车间吊车的设置,振动设备以及厂房的跨度、高度,温度区段的长度等情况布置可靠的支撑系统。厂房每一温度区段应设置稳定的柱间支撑系统,并与屋盖横向水平支撑的布置相协调。

下柱支撑的位置是决定厂房纵向结构变形方向的重要因素,并影响温度应力的大小,下柱支撑应尽可能设在温度区段的中部,使吊车梁等纵向构件能随着温度变化比较自由地向区段两端伸缩。当温度区段的长度不大时,一般在温度区段的中部设置一道下段柱支撑,但温度区段的长度大于150米时,为了保证厂房的纵向刚度,应在温度区段内设置两道下段柱支撑,其位置应尽可能布置在温度区段中间三分之一的范围内,为了避免过大的温度应力,两道支撑的中心距离不宜大于72米。

对钢结构工业厂房抗震性设计的重点

在对钢结构工业厂房做抗震设计时应注意:首先，在总体布置方面要求厂房结构的质量和刚度均匀分布,使厂房受力均匀,变形协调,尽量避免因结构刚度不均匀对抗震造成不利影响，厂房横向结构宜采用刚架或者使屋架与柱有一定固结的框架,以便充分利用钢结构的受力性能并减少横向结构变形。

其次，钢结构厂房的破坏一般情况不是由于杆件强度不足而常常因为杆件失稳而造成,所以合理布置支撑系统,保证厂房结构整体稳定性,对钢结构厂房尤为重要。

最后，在地震作用下,存在着低周疲劳作用,设计时应注意其对厂房的影响。对结构连接点的设计,应保证节点的破坏不先于结构构件的全截面屈服,应使结构构件能进入塑性工作,充分吸收地震能量发挥其抗震能力。

钢结构工业厂房耐热能力设计

钢结构工业厂房防火能力很差，当钢材受热在100℃以上时,随着温度的升高,钢材的抗拉强度降低,塑性增大;温度在250℃左右时,钢材抗拉强度略有提高,而塑性却降低,出现蓝脆现象；当温度超过250℃时钢材出现徐变现象;当温度达500℃时,钢材强度降至很低,以致钢结构塌落。因此,当钢结构表面温度处于150℃以上时,必须做隔热及防火设计（通常是涂耐热涂料来解决）。

三、钢结构工业厂房的施工

钢结构工业厂房的施工中，存在的问题非常的繁冗，在这里我们只对比较突出的几个问题进行分析研究。

关于施工过程中地脚螺栓的埋设问题分析

可以说地脚螺栓的坚固与否是钢结构工业厂房建筑稳定性的根本所在，地脚螺栓的精度关系到钢结构定位,地脚螺栓的埋设须严格保证其精度,地脚螺栓的埋设精度。在柱地脚螺栓安装前,将平面控制网的每一条轴线投测到柱基础面上,全部闭合,以保证螺栓的安装精度,然后根据轴线放出柱子外边线,待安装钢柱地脚螺栓的承台架子搭设好以后,将所需标高抄测到钢管架子上。

在钢结构进行吊装的过程中的注意事项归纳

具体的注意事项包括：首先，把柱脚的底板的十字线弹出,地脚螺栓的中心线弹出,柱脚剪力孔清理干净,待钢柱就位后,调整标高,把螺母紧固；其次，吊装完一个区域的钢柱后,吊装连系杆,这样保证钢柱整体稳定性,使吊装钢梁时钢柱不容易变形；最后，吊装钢梁,两对钢梁空中对接,并把高强螺栓初拧,第一根钢梁用四道缆风绳拉紧,防止钢梁向一边倾斜。

吊车梁系统的安装难点解析

在钢结构工业厂房的施工过程中，吊车梁的安装必须严格按规范从柱间支撑跨进行,柱间支撑安装连接后已形成一个比较稳定的空间刚度单元,从此处安装一是保证安全,二是能保证吊车梁安装不会影响柱子的垂直度。同时在安装过程中对端部截面误差较大的吊车梁底部应配调整垫板,该垫板在吊车梁系统调整完后应焊接固定。按事先测放的定位线精确对中。制动系统的连接应在吊车梁调整固定后正式连接。当制动板与吊车梁高强螺栓连接,和辅桁架焊接连接时,为防止连续施焊对高强螺栓的影响应先将制动板和吊车梁的高强螺栓连接,并进行初拧,然后调整辅桁架,并于制动板点焊固定后终拧高强螺栓,最后进行制动板和辅桁架的焊接。高强螺栓的紧固和制动板的焊接,均要遵循由每块板的中间往两边进行,以减小板内应力。

关于钢结构构件的码放问题

为便于结构构件的安装,构件进厂后应进行合理的堆放.原则为:现场急需安装的应直接堆放到现场,按照吊装顺序先吊装的码放在上头,后吊装的码放在下头.不急于吊装的构件暂时存放在现场外.堆放时应注意柱梁分开并按照轴线分类码放.存放场地应设专人进行管理,并按供货要求和供货清单进行清点,资料存档.构件堆放时H型构件应立放,不得平放.每个构件的支点不得少于两个,支点的位置宜在构件端部七分之一跨处,叠放时不得超过三层并用木方正确的分层垫好垫平,支点应上下对齐。

参考文献:

[1]路克宽.钢结构工程便携手册[M].北京机械工业出版社,2003.

[2]景文.钢结构工程施工与质量验收实用手册[M].中国建材工业出版社,2005.

[3]张晨.钢结构设计的简单步骤和设计思路[J].山西建筑,2005.

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