1.隨著近年來鋼結構的迅速發(fā)展，和普通鋼筋混凝土廠房相比，鋼結構廠房優(yōu)勢越發(fā)突出：

　　a.自重輕，可減輕建筑物結構質量約30%，特別在地基承載力低和地震設防烈度較高的地方，其綜合經濟優(yōu)于鋼筋混凝土結構體系。

　　b.布置靈活，開間大，可提高建筑實用面積3%~5%.

　　c.可以工廠化批量生產，施工簡單，安裝快捷，大大縮短施工周期。

　　d.鋼結構體系屬于環(huán)保型綠色建筑體系， 鋼材本身是一種高強度高效能的材料， 具有很高的再循環(huán)價值， 并且不需要制模施工。

　　以上特點使鋼結構的運用越來越廣泛，在廠房中的應用也日漸增多。但也存在

　　著防火性能較差、容易腐蝕等缺點，在設計中根據(jù)其特點揚長避短才能更好地發(fā)揮鋼結構的作用，現(xiàn)在就鋼結構工業(yè)廠房在設計中的幾個問題作簡單闡述。

　　2. 設計中的問題

　　2.1建筑立面設計

　　2.1.1輕鋼結構的建筑主要有把握以下4個方面的特征：規(guī)模、線條、色彩、變化。

　　2.1.2鋼結構廠房的立面主要由工藝布置來決定，在滿足工藝的要求下力求立面簡潔恢宏同時使節(jié)點盡量簡單統(tǒng)一。彩色壓型鋼板使得輕鋼廠房的建筑表現(xiàn)得體形輕盈色彩豐富，明顯優(yōu)于傳統(tǒng)鋼筋混凝土結構的沉重單一。在輕鋼廠房的設計中常采用跳躍性色彩和冷色調，重點突出主要出入口、 外天溝、收邊泛水等地方，既體現(xiàn)了現(xiàn)代化廠房的恢宏氣勢，又豐富了立面效果。

　　2.1.3傳統(tǒng)的鋼筋混凝土結構廠房，外墻維護為磚砌體，外裝修為涂料或面磚，輔以色帶。由于混凝土屋面采光效果不理想，設計時通常在墻面設置大量的采光窗。但對于圍護墻為彩色壓型鋼板的鋼結構廠房來說則不然，線條是表現(xiàn)輕鋼結構建筑風格最獨特的特征，均勻的線條或橫或豎，使得輕鋼結構建筑富有流暢的金屬質感，體現(xiàn)了強烈的現(xiàn)代工業(yè)氣息。若在墻面設置大量采光窗，則破壞了墻面的線條造型。因此，輕鋼結構屋面可以大量使用屋面采光板，采光均勻，同時兼可解決廠房通風問題。

　　2.2屋面支撐系統(tǒng)及屋面設計

　　2.2.1屋蓋支撐系統(tǒng)的布置應根據(jù)廠房跨度、高度、柱網布置、屋蓋結構形式、吊車噸位和所在地區(qū)的抗震設防烈度等條件來決定。一般情況下無論有檁或無檁體系的屋蓋結構均應設置垂直支撐;在無檁體系中，大型屋面板有三點和屋架焊接，可起到上弦支撐作用，但考慮到施工條件的限制和安裝需要，無論有檁或無檁體系屋蓋均應在屋架上弦和天窗架上弦設置上弦橫向支撐。對于屋架間距不小于12m的廠房或廠房內設有特重級橋式吊車或廠房內有較大振動設備的均應設置縱向水平支撐。

　　2.2.2屋面的排水及防水設計在屋面設計中需重點考慮，根據(jù)《屋面工程技術規(guī)范》的規(guī)定，屋面坡度最小為5% ，在積雪較大的地區(qū)，坡度應適當加大。單坡屋面的長度主要取決于所在地區(qū)的溫差以及降雨所形成的最大水頭高度。根據(jù)工程設計經驗，單坡屋面長度宜控制在 70 m以內。

　　2.2.3目前，市場上鋼結構屋面的做法常用的有兩種：a.剛性屋面：雙層彩色壓型鋼板內夾保溫棉;b.復合柔性屋面：由屋面彩鋼板內板、隔氣層、保溫層、卷材防水層組成。

　　2.3溫度伸縮縫的設置

　　溫度變化將引起鋼結構廠房的變形，使結構產生溫度應力，當廠房平面尺度較大時，為避免產生較大的溫度應力，應在廠房縱橫兩個方向設置溫度伸縮縫，區(qū)段的長度可以根據(jù)鋼結構規(guī)范來執(zhí)行。溫度伸縮縫一般采用設置雙柱的方法來處理，對縱向溫度伸縮縫也可在屋架支座處設置滑動支座。

　　2.4結構內力分析

　　由于計算機技術在工程設計領域的應用，設計手段已經發(fā)生了天翻地覆的變化， 應力分析的準確性大大提高了，繪制施工圖的工作量大大降低了，設計人員可以把大部分的精力投入到制定方案和受力分析中，使設計出的構件經濟合理。在設計該廠房時，采用鋼結構設計軟件STS，配合SATWE程序，完成建立結構模型。輸入荷載到空間整體受力分析和桿件截面驗算。a.在內力分析時主要注意以下幾點： 網格生成平面簡化。由于廠房的梁格布置復雜，在應用軟件時完全按實際情況建立模型會產生大量的近節(jié)點，對分析結果不利。需要采用一些簡化手段，但是不能與實際出入太大，否則就失去了計算的價值。b.利用柱間支撐簡化立面網格。對于柱間支撐的作用，不能簡單地看成是一種構造措施，必須把它作為一種受力桿件輸入到結構模型中。因為支撐的剛度直接影響著廠房縱向的周期和水平位移，它對廠房縱向抗側移剛度的影響很大。柱間支撐對其兩側的柱腳會產生不利影響，在某些荷載組合中，柱腳錨栓會出現(xiàn)上拔力，柱腳剪力也比其他柱腳增加很多。c.柱間支撐桿件模型的確定。廠房的柱間支撐多采用剪刀撐。可以設計成拉桿，也可以設計成壓桿，根據(jù)需要選擇。按拉桿設計時程序會給出強度驗算不足的提示，這是由于程序無法把支撐處理成單拉桿所致。但是不會產生影響到結構空間受力分析的結果。設計者應該根據(jù)桿件的拉力手算驗算桿件強度，如果柱間支撐設計成壓桿， 則可直接利用程序的驗算結果。d.彈性樓板模型的確定。程序 SATWE采用了更為先進的算法，可以在樓層約束作用不大的情況采用彈性樓板加以處理。工程設計中如果樓層內設置了水平支撐， 可以近似地采用樓層水平剛度無限大的假設，也可采用彈性樓板的處理方法， 從程序計算的結果來看二者差別不大，說明樓層內水平支撐的效果較好，可以協(xié)調柱的變形。

　　2.5節(jié)點設計

　　節(jié)點設計的原則首先是安全，其次是經濟，并且應該與施工安裝水平相一致。在廠房中最重要的節(jié)點是框架梁與柱的連接節(jié)點。按連接的轉動剛度和連接構造之間的關系劃分為剛性連接，柔性連接和半剛性連接。目前用的最多的節(jié)點是剛性連接和柔性連接，半剛性連接使用的較少。對于節(jié)點的安全性，通常包含強度和延性兩個方面。延性好的節(jié)點在地震作用下的變形能力強，不會發(fā)生脆性破壞， 是一種理想的節(jié)點形式。半剛性連接節(jié)點，尚沒有適當?shù)挠嬎隳Ｐ?，應用受到了限制。柔性連接能傳遞軸力、剪力和很小的彎矩，可以近似看成是鉸接。剛性連接節(jié)點大體上有三種類型：全焊接連接、栓焊混合連接和全螺栓連接。

　　2.6鋼材的保溫隔熱與防火

　　鋼材具有很高的導熱性能，其導熱系數(shù)為 50 w(m.℃)，當受熱達到100℃以上時，其抗拉強度就會降低，塑性增大;溫度達到250℃時，鋼材抗拉強度會稍提高，但塑性卻降低，出現(xiàn)藍脆現(xiàn)象;溫度達到500℃時，鋼材強度降至很低，會致使鋼結構塌落。所以當鋼結構所處環(huán)境溫度達到150℃以上時，就必須做隔熱防火設計。其做法一般為：鋼結構外側包耐火磚、混凝土或硬質防火板材、或者鋼結構刷厚涂型防火涂料，厚度按《鋼結構防火涂料技術規(guī)程》計算。

　　3. 鋼結構設計的發(fā)展方向

　　目前， 鋼結構廠房的應用越來越多，但是造價仍是發(fā)展的制約因素。如何設計出安全、用鋼量少、施工安裝簡便的鋼結構廠房是設計人員的共同目標。 在相同條件下，控制用鋼量就可以有效地控制造價。借助計算分析程序，我們可以很好地控制構件的用鋼量。但是節(jié)點的用鋼量或節(jié)點的造價需要我們仔細比較才能確定。 鋼結構設計應考慮當前的國情，大多數(shù)施工安裝企業(yè)的鋼結構制作安裝化程度不高，構件加工的精度比較低， 尚屬于粗放型經營階段。如果全部采用高強螺栓連接目前還是不合適的。首先是成本高，再者施工企業(yè)的制作安裝水平跟不上，不僅不能保證質量，還給施工增加了難度。但是，這些企業(yè)擁有大量技術熟練的焊接技工，現(xiàn)場焊接的安裝水平很高，有豐富的同類工程施工經驗。 因此，在當前采用焊接連接的節(jié)點型式仍擁有廣闊的市場。

　　4.結語

　　隨著建筑型式越來越豐富，實用、節(jié)能、施工快捷和建筑輕巧美觀等將會是很重要的建筑指標，意味著鋼結構普遍應用將成為鋼結構廠房的設計趨勢。鋼結構廠房的設計，應根據(jù)其特點進行建筑結構設計，使設計安全可靠，經濟合理且美觀大方。