工业厂房建筑结构优化设计与施工

工业厂房建筑结构优化设计与施工

陆势

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摘要：工业厂房作为生产的基础设施，在建国初期建造的多数厂房陆续进入老化期，严重阻碍了生产的进步，限制了生产的发展，而为了经济利益的获得一些地区仍在继续应用原有的工厂厂房，加大了厂房出现安全隐患的可能。本文对工业厂房建筑结构优化设计与施工进行分析，以供参考。

关键词：工业厂房；建筑结构；优化设计

引言

近年，钢结构在厂房建造中的普及，提升了厂房建造作业的效率，以及提升了厂房的质量。国内有大量的厂房研究院和厂房研究所，他们专注于研究厂房的设计以及建筑材料的使用，并且将钢结构技术投入到厂房设计中，已有许多研究成果。对于钢结构施工质量的控制主要是对钢结构材料的管控，以及对材料采购流程的管理。

1结构选型

钢结构工业建筑常用的结构形式有排架结构、门式刚架结构、多层框架结构、大跨度空间结构。普通单层钢结构厂房横向抗侧力体系一般为排架结构，横向抗侧力体系组成构件有柱、屋架或屋面梁，排架是普通钢结构厂房的主要承重结构；纵向抗侧力体系一般采用柱间支撑结构，柱间支撑结构由柱、柱顶系杆、吊车梁、托架或托梁、柱间交叉杆件等组成。轻型钢结构厂房多采用门式刚架结构，门式刚架为横向抗侧力体系，一般由梁、柱组成；轻型钢结构厂房纵向抗侧力体系同普通单层钢结构厂房。多层框架结构，纵横向梁、柱组成的框架作为承受竖向荷载和水平荷载的主要构件，框架结构的梁柱一般采用刚接。当工业建筑空间上需要双向大跨度、大柱网、大开间时，一般采用大跨度空间结构，主要有空间网格结构和空间张拉结构两种形式，形体上呈现三维空间状态并具有三维受力特性。

2工业厂房的基本设计要求

1. 经济性要求。经济性要求是工业厂房建设发展的一个必然要求，即在工业厂房使用的过程中不仅要满足厂房自身的生产需求，而且还需要调动一切积极因素来控制厂房建设成本，提升厂房的综合利用率。（2）安全性要求。厂房在设计的时候需要将安全性放在第一位，即在厂房设计使用的过程中做好一系列的防火、防水和防电处理操作。（3）生态性要求。在现代工业发展类型变化的背景下，工业厂房的设计也需要顺应时代发展需要，在设计中充分体现生态性的特点。

3工业厂房施工的不足之处

由于施工人员专业素质或所积累的实际施工经验不足，在前期钢结构构建检验时不够仔细，到了钢结构安装的最后环节才发现构架结构不符合实际要求，尺寸存在较大偏差，另外很多施工人员存在着安装完构件就万事大吉的错误想法，后期的安全防护工作环节缺失，以钢柱安装为例，在这一工作展开时，应该在预埋螺脚栓部位裹上一层安全保护套，但是现实施工时往往这一步工作会被遗漏，自然也就会使得地脚螺栓在钢柱安装完成后受到一定程度的损坏。在钢柱安装完成后，针对螺栓部位应该进行一些必要的固定处理，而目前厂房施工时将这一步省略从而使得钢柱位置偏移的不良状况却屡见不鲜。

4工业厂房建筑钢结构施工技术改善的具体方针

4.1注意地脚爆栓偏移和钢柱偏移问题防控

实际上地脚爆栓偏移的问题不难攻破，主要的措施就是使用保护套，通过在地脚螺栓上罩上保护套，便能够最大程度减少钢柱对地脚螺旋丝牙的碰撞，螺旋丝牙受到了良好的保护，地脚螺栓位置也就不会再移动。其他应该注意的问题是：在进行预埋螺栓定位测量时，有一步关键的工作是要进行轴线测量，这一步工作在展开时采取以中间为开端，向两端逐渐延伸的方式最佳。还应该注意焊接过程中各个焊接结构的独立性，结构钢筋焊接和预埋地脚螺旋焊接应该分开，相互之间保持一定的独立性，这样如果施工过程采用的是井字形钢管固定法，一旦发现误差的产生和存在便能够实现快速纠正调整。做好了螺栓预埋固定处理工作后，还应该在醒目位置贴上围护标识，最大程度减少其他施工操作对地脚螺栓造成的意外伤害，避免其他施工环节操作不当再次使得其位置发生偏移。针对钢柱偏倚，我们有如下几大防控措施：①从施工编排、施工方案上入手，科学设计施工流程，规范施工步骤，并且谨慎选用施工所需要的各种吊装器械，合理规划施工进度，做到稳中有进。②经过精密的计算工作，对钢结构吊装的安全性和稳定性进行尽可能精确的预测评估，最大程度减少偏差。③针对已经出现并发现的误差，还应该及时开展纠正工作，首先考察误差是否在合理范围，是否能够接受，其次还应该用电焊对出现位移的部位进行加固处理。那么又怎样固定预埋螺呢，答案是利用一种常见工具——定型卡盘，通过这种卡盘首先卡住预埋螺，之后再在其上浇灌上合适数量的混凝土。

4.2工业厂房节能设计

工业厂房的节能设计也是绿色建筑的考核指标之一，主要体现在节水、热能回收以及照明节能等方面。项目在节水设计方面采用了雨污分流、清污分流、分质处理的联合方案，极大的提高的减水减排的效果。工业生产过程中产生的污水经污水处理净化后再次回用生产工艺，大幅度的降低了产品生产耗水量、减少了污水排放量。热能回方面采用了最先进的热能回收工艺以及设备，有效的将生产过程中多余的热水、热能进行了回收再利用。工业厂房的照明设计采用了新型的节能灯具，包括金属卤化物灯、高压钠灯、LED节能灯等，减少了用电量，电能节约效果显著。

4.3强化对消防栓系统的优化设计

从整个厂房的消防工作发展实际情况来看，镀锌钢管材料被人们广泛地应用在消防栓系统中，为了能更好地发挥出该系统在厂房消防管理中的作用，要选择卡箍的方式来连接消防栓，并在事前做好一系列准备工作，之后对干管、立管、消防泵等进行安装，安装之后进行统一的试压和冲洗处理。

4.4技术进步与创新设计

为更好的对生产过程中的能耗进行统计与分析，本项目能源计量采用三级自动计量系统：进场一级计量，进车间二级计量，重点主要用能设备三级计量的方式进行计量，计量数据统计至中控中心进行数据分析和优化。并对全厂区进行BIM建模分析，通过BIM进行生产模拟与深化应用，形成生产全过程可视化、参数化、高效协同的管理模式，并将BIM模型与能源管理系统、监控系统相结合，更加直观的管理整个工厂的能耗和机台的运行情况，便于运行、维护和管理。

5钢结构工业厂房施工控制分析

5.1把握钢结构工业厂房施工技术要点

要把握钢柱拼接施工技术，在规定的时间内完成拼装施工，确保钢结构拼接施工的时效性，并考虑恶劣天气对钢柱结构焊接稳固性的影响。还要注重钢结构厂房吊装施工技术的合理应用，要把握三阶式钢柱施工技术要点，明晰钢结构吊装要点，降低钢结构吊装施工的难度。在钢结构厂房的中柱施工过程中，要注重焊接施工合理性的控制，避免焊接施工不合理而引发中柱变形的现象。在钢结构工业厂房螺栓施工的过程中，要尽量选取强度较高的螺栓进行施工，依照行业最高标准进行螺栓连接操作，确保对分散钢柱的有效连接。

5.2加强质量控制

厂房工程最核心的就是钢结构，工程公司要在项目现场中委派监督人员，以保证整个施工作业过程都符合技术的要求，避免产生重大的安全事故。监督人员要检查一线作业人员是否遵守安全规章制度和施工使用手册的规定，定期检查一线作业人员遵照制度执行的情况，对发现违规现象要及时地查处，并给予相关人员一定的处罚。同时，要检查施工现场是否应用达标的建材，以保证整个项目质量的合格性。

5.3提升作业人员的水平

厂房建设公司要提升技术人员的技术水平，因此，需要通过加强技术人员的技能训练，以此来提高整个厂房建设公司的综合水平。通过给公司内部的技术人员一定的培训，结合施工的特点，技术人员对技术的需求情况，来开展厂房建设技术培训。同时，也可以让员工到大学里面进修或者到科研院所进行学习的方式。利用多种学习渠道来丰富技术人员的知识，同时公司可以聘请厂房行业内的专家，定期到公司内部开展技术培训和讲座，这时公司内部的技术人员可以与专家进行沟通交流，就实际的项目难题向专家请教。公司也可以聘请外部的专家部门，定期到施工现场给予现作业人员一定的指导，也可以应用师徒制的模式，在一线的作业过程中，给新员工委派师傅，通过师傅将工作经验对新员工进行传授。因此，厂房建设起来需要通过多种渠道和方式，来提升技术人员的水平。

6钢结构工业厂房建筑结构的优化设计策略

6.1做好钢结构工业厂房的布局设计

要进行钢结构工业厂房建筑结构的总体设计，使之具有合理性和均匀性，可以基于工艺流程的使用要求，进行工业厂房的柱网设计和柱网布置，依照标准化设计厂房横向柱网尺寸、纵向柱网尺寸、伸缩缝尺寸和位置，尤其要注重部分节点连接的标准化设计，并要将柱网模数化，通常来说，工业厂房的横向跨度为3m的倍数，纵向柱距模数为6m，并对吊车梁、檩条等连接构造采用典型设计方式，较好地提高工业厂房结构设计效率。其中，厂房横向跨度的结构设计要充分考虑厂房中大型设备、人流物流的影响，进行合理的尺寸设计，较好地满足厂房纵横向的刚度和强度要求，并尽量保证柱距的统一。厂房纵向柱距可以采用6m、9m、12m、15m，在大型钢结构厂房中也可以将纵向柱距设置为18m、24m。

6.2加强钢结构工业厂房的防腐防火设计

钢结构工业厂房的防腐设计是不可缺少的部分，可以在工业厂房中喷涂防腐涂料，利用水溶性涂料的强耐腐蚀性能，实现对钢结构工业厂房的防腐保护，并结合钢结构厂房建筑施工、维护、材料供应性、可操作性等因素，合理确定科学性、适用性的防腐设计方案，进行钢结构工业厂房的防腐优化设计。同时，为了增强钢结构工业厂房建筑的防火性能，要采用喷涂防火涂料的方式，利用漆膜保护钢结构，提高钢结构厂房在高温下的承载力、强度和稳定性，避免钢结构因高温出现强度下降、塑性增强而坍塌的问题。并且，在钢结构工业厂房防火设计的过程中，还要对钢结构进行外包防火层处理，采用现浇混凝土和表面喷涂的方式，在钢结构工业厂房建筑表面覆盖保护层，提高钢结构厂房外包结构的强度。

6.3结构安全

钢结构工业建筑有诸多优点，其中一个显著的优点是抗震性能良好。钢材基本属于各向同性材料，抗拉、抗压、抗剪强度均很高，具有良好的延展性。钢结构工业建筑可以通过钢材的弹塑性变形吸收和消耗地震能量。地震力是一种惯性力，结构自重越大吸收的地震力就越大，钢结构工业建筑相对于其他结构形式，其自重轻，大大减轻了地震作用的影响。

结束语

国内对于厂房项目的需求正在逐步增加，同时，我国地理地形结构特殊，对厂房项目的施工提出较高的要求，也带来一定的挑战。因此，建设单位要全面提高公司内部的施工技术，对施工质量进行严格管控。在钢结构建设中，应用系统工程法、精益管理法等生产管理方法来提升整个工程的质量。

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