【摘要】：現代鋼結構工業廠房因其施工速度快、自重輕、抗震性能好、環保等特點在建筑工程中已被廣泛認可,在工業廠房設計中逐漸代替了笨重的鋼筋混凝土結構而得到了普遍應用，本文就鋼結構工業廠房的地基、屋面、防震等設計進行了簡要分析研究。

　　【關鍵詞】：鋼結構工業廠房,地基設計,屋面設計

　　引言：

　　鋼結構構件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;其次，鋼結構工業廠房在自重方面：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，其綜合經濟優于鋼筋混凝土結構體系;在環保方面，鋼結構體系屬于環保型綠色建筑體系，鋼材本身是一種高強度高效能的材料，具有很高的再循環價值，并且不需要制模施工。所以鋼結構工業廠房越來越多。

　　一、鋼結構工業廠房的設計原則

　　為了保證鋼結構廠房的空間工作,提高其整體剛度,承受和傳遞縱向水平力,防止桿件產生過大的變形,避免壓桿失穩,以及保證結構的整體穩定性,應根據廠房結構的形式,車間吊車的設置,振動設備以及廠房的跨度、高度,溫度區段的長度等情況布置可靠的支撐系統。廠房每一溫度區段應設置穩定的柱間支撐系統,并與屋蓋橫向水平支撐的布置相協調。下柱支撐的位置是決定廠房縱向結構變形方向的重要因素,并影響溫度應力的大小,下柱支撐應盡可能設在溫度區段的中部,使吊車梁等縱向構件能隨著溫度變化比較自由地向區段兩端伸縮。當溫度區段的長度不大時,一般在溫度區段的中部設置一道下段柱支撐,但溫度區段的長度大于150 米時,為了保證廠房的縱向剛度,應在溫度區段內設置兩道下段柱支撐,其位置應盡可能布置在溫度區段中間三分之一的范圍內,為了避免過大的溫度應力,兩道支撐的中心距離不宜大于72 米。另外鋼結構工業廠房圖紙的設計也非常重要，無論在什么樣的工程中，圖紙是工程施工的依據。在鋼結構工業廠房的設計期間，要組織施工單位專業技術人員對圖紙進行會審,檢查施工圖紙中的“錯、漏、碰、缺”,力爭把問題解決在施工之前,減少因圖紙問題對工程質量、進度的影響。鋼結構工程要針對制作階段和安裝階段分別編制施工組織設計,其中制作工藝內容應包括制作階段各工序、各分項的質量標準、技術要求,以及為保證產品質量而制訂的各項具體措施。

　　二、地基設計

　　1.施工前準備：(一)施工前應驗槽，將積水、淤泥清除干凈，待干燥后再鋪灰土。(二)灰土施工時，應適當控制其含水量，以用手緊握土料成團，兩指輕捏能碎為宜，如土料水分過多或不足時可以晾干或灑水潤濕?；彝翍韬途鶆?、顏色一致，拌好后應及時鋪好夯實。鋪土應分層進行。厚度由槽(坑)壁預設標釬控制。(三)每層灰土的夯打遍數，應根據設計要求的干密度在現場試驗確定。(四)灰土分段施工時，不得在墻角、柱墩及承重宙間墻下接縫，上下相鄰兩層灰土的接縫間距不得小于0.5m，接縫處的灰土應充分夯實。當灰土墊層地基高度不同時，應做成階梯形，每階寬度不少于0.5m。(五)在地下水位以下的基槽、坑內施工時，應采取排水措施，使在無水狀態下施工。入槽的灰土，不得隔日夯打。夯實后的灰土3日內不得受水浸泡。(六)灰土打完后，應及時進行基礎施工，并及時回填土，否則要做臨時巡蓋，防止日曬雨淋。剛打完畢或尚未夯實的灰土，如遭受雨淋浸泡，則應將積水及松軟灰土除去并補填夯實，受浸濕的灰土，應在晾干后再使用。

　　2. 工業廠房地基的處理，在施工過程中如發現地基土質過硬或過軟不符合設計要求，或發現空洞、暗溝等存在，應本著使建筑物各部位沉降盡量趨于一致，以減小地基不均勻沉降的原則進行地基處理。我們以磚井或土井的處理為例說明。磚井在溝槽中間，井內填土已較密實，則應將井的磚圈拆除至溝槽底以下1m(或更多)，在此拆除范圍內用2：8或3：7灰土分層夯實至溝槽底：如井的直徑大于1.5m時，則應適當考慮加強上部結構的強度，如在墻內配筋或做地基梁跨越磚井。若井在基礎的轉角處，除采用上述拆除回填辦法處理外，還應對基礎加強處理，(一) 當井位于房屋轉角處，而基礎壓在井上部分，并且在井上部分所損失的承壓面積，可由其余基槽承擔而不引起過多的沉降時，則可采用從基礎中挑梁的辦法解決。(二)當井位于墻的轉角處，而基礎壓在井上的面積較大，且采用挑梁辦法較困難或不經濟時，則可將基礎沿墻長方向向外延長出去，使延長部分落在老土上。落在老土上的基礎總面積，應等于井圈范圍內原有基礎的面積(即A1+A2=A)，然后在基礎墻內再采用配筋或鋼筋混凝土梁來加強。 如井已回填但不密實，甚至還是軟土時，可用大塊石將下面軟土擠緊，再選用上述辦法回填處理。若井內不能夯填密實時，則可在井的磚圈上加鋼筋混凝土蓋封口，上部再回填處理。

　　三、 屋面設計

　　屋架結構體系有無檁和有檁兩種方案。有檁體系特點為構件重量輕、用料省、運輸安裝較輕便但其屋蓋構件數量較多、構造較為復雜、屋蓋的橫向整體剛度較差。

　　1.屋架形式的確定，屋架形式的選擇與屋面坡度、天窗形式、與柱子的連接方式、經濟指標以及運輸和施工等因素有關。

　　2. 檁條形式的確定 檁條宜優先采用實腹構件，檁距及跨度較大時也可以采用空腹式或格構式構件。檁條一般設計成單跨簡支構件，實腹式檁條也可以設計成連續構件。

　　3.結構方案的設計要點和計算方法 ，(一) 支撐的布置 支撐的布置必須根據廠房的柱網布置、廠房的跨度和高度、屋面材料、屋蓋結構形式、屋架間距、吊車起重量及其工作制、有無懸掛起重運輸設備或其它振動設備、地震設防烈度等具體情況綜合考慮。(二)屋架縱向支撐屋架縱向支撐應設在傳遞排架橫梁支座反力的平面內，與橫向支撐組成封閉型的支撐框架，以增強廠房骨架的空間剛度。(三)屋架垂直支撐及系桿 由于本工程在屋架端部設有托架，可兼作垂直支撐。根據屋架垂直支撐布置原則，例如，若屋架跨度小于30米，僅需在跨度中央設置一道垂直支撐。為保證溫度區段內所有屋架受壓弦桿在安裝和使用階段的穩定或減少受拉弦桿的長細比，應在廠房兩端屋架橫向支撐桁架節點間沿縱向設置通長的水平系桿。(四)支撐桿件的設計，支撐桿件一般按長細比選擇截面，若壓桿的容許長細比為200，有重級工作制吊車的廠房拉桿的容許長細比為350，其余情況拉桿的容許長細比為400。交叉斜桿和柔性系桿按拉桿考慮，非交叉斜桿和橫桿以及剛性系桿按壓桿考慮。當支撐桁架跨度較大、風載較大或承受地震力以及做彈性支承時，尚應計算其內力。(五)檁條的設計，檁條一般垂直于屋頂坡面放置，此時，檁條承受雙向彎曲其豎向荷載的坡向分力，在計算檁條時應完全計入。

　　四、對鋼結構工業廠房抗震性設計的重點

　　在總體布置方面要求廠房結構的質量和剛度均勻分布,使廠房受力均勻,變形協調,盡量避免因結構剛度不均勻對抗震造成不利影響，廠房橫向結構宜采用剛架或者使屋架與柱有一定固結的框架,以便充分利用鋼結構的受力性能并減少橫向結構變形;其次，鋼結構廠房的破壞一般情況不是由于桿件強度不足而常常因為桿件失穩而造成,所以合理布置支撐系統,保證廠房結構整體穩定性,對鋼結構廠房尤為重要;最后，在地震作用下,存在著低周疲勞作用,設計時應注意其對廠房的影響。對結構連接點的設計,應保證節點的破壞不先于結構構件的全截面屈服,應使結構構件能進入塑性工作,充分吸收地震能量發揮其抗震能力。

　　五、結束語

　　我國的工業建設得到了極大的發展，眾多工廠不斷竣工。每一間工業廠房都是由許多分部分項工程(如土石方工程、砌體工程、地基基礎與樁基礎土建工程、鋼筋混凝土工程、結構安裝工程、屋面工程、裝飾工程等)組成，每個分部分項工程的特點、規模和實際情況各不相同，都可以應用不同的施工技術和施工機具來完成。鋼結構工廠的完善是一個很漫長而艱巨的任務，同時也是一個研究的新趨勢，具有很大的社會意義。