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摘要：随着工业建筑不断发展，钢结构因其材料性能好，强度高、韧性佳等优势，在建筑工程中的应用越来越广泛。本文通过对钢结构工业建筑的特点分析，对如何优化钢结构在工业建筑的设计等方面的论述，对钢结构在工业建筑中的应用作了初步的探讨。
关键词：工业建筑；钢结构；应用与设计
中图分类号：TU391文献标识码： A
引言
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。因此需要设计人员不断总结经验，推广先进的结构形式，把握时代脉搏，掌握钢结构设计的新理念，做出更经济、更合理、更低碳环保的钢结构设计。
一、钢结构在工业建筑的应用特点
1、建设成本低、缩短工期
与传统的砖混、混凝土等传统结构建筑不同，钢结构建筑可以使材料的加工和安装一体化，大部分钢结构在出厂时已生产完毕，在施工现场只需要利用合适的连接方式将钢结构进行组合安装，提高了施工速度，缩短建筑工程施工周期，可以使建筑工程更早投入使用。钢结构建筑模式可以统一材料标准标准和制造方法，建筑结构配件可以通用和互换，进一步提高了建筑预工程化。由于钢结构自身就可以作为韧性结构承担结构载荷和施工载荷，因此在钢结构建筑施工时不需要支横、拆模，这也在一定程度上降低了建筑的施工费用。
2、钢结构建筑更具有功能化、更加美观
在钢结构建筑中，钢结构的形体、构件和节点在一定程度上决定建筑的形象。建筑结构的设计与功能要实现一体化，这样建造出来的建筑才更富功能化，才能创造出艺术与技术并存的建筑。钢结构建筑可以挣脱结构的约束，斜线、曲线在钢结构建筑造型中的应用创造出更多新奇、优美的建筑形象。钢结构建筑强大的造型潜力是砖混、混凝土结构建筑无法实现的。由金属构件与玻璃板共同组成的建筑物的外围结构成为玻璃幕墙，玻璃幕墙一般有两种：框支承玻璃幕墙和点支式玻璃幕墙，其中点支式玻璃幕墙形式多种多样，变化无穷，具有良好的工艺性和艺术性，使建筑看上去更加美观。
3、用途广、可塑性强
由于具有轻便、韧性和耐压等特点，钢结构适用于各种建筑物的施工，特别是一些传统建筑工程很难完成的大空间跨度建筑。比如在剧院、机场以及体育场等比较大的空间建筑内，空间内柱子比较多的化不利于人们在建筑物内的娱乐和工作，而使用钢结构就可以建造没有柱子支撑的大空间建筑。其次，钢材具有可焊接和耐挤压的特点，这使得钢结构能够用于建造一些新型的钢铁建筑。比如著名的法国埃菲尔铁塔，以钢板焊接、连接而成的高层重钢建筑已经成为建筑业中的新潮流。
二、工业建筑中钢结构的设计
1、钢结构建筑整体与局部精细设计
建筑的设计不仅仅在于外观上的美感，还在于建筑间的互相协调能力。钢结构建筑也是建筑的一种，它在具有钢结构建筑特殊性的同时也具有普通建筑的一般性。所以在满足钢结构特个性设计的同时，也必须满足一般建筑的共性。
由于钢结构的特殊性，通常在建造钢结构建筑的时候，会导致部分细节部位出现偏差或者裸露在外。因而在设计钢结构建筑的时候，为力求建筑形象和建筑功能的完美结合的同时，设计复杂化和工程精细化也更加严苛。钢结构建筑具有牵一发而动全身的特点，每一个细节设计、制作、完成都有可能牵涉到整体的形成和完善。有的时候为了体现钢结构建筑独特的金属感，而将其部位、部件裸露在外。这样会更加增加建筑的难度。因而在对钢结构建筑设计时，细节的把握是至关重要的。对整个建筑而言，细节的较高质量将会带来更好地整体效果，为人们展示更美好的形象。
2、钢结构的稳定设计
钢结构建筑的稳定性是钢结构建筑设计的重难点，尽管针对设计而言他并不是需要考虑的前置条件，但是却是日后维护的重中之重，故而在建筑设计时，对其稳定性的设计也是着重的对象。钢结构建筑的失稳分为整体失稳和局部失稳。
整体失稳是通过对整体框架构建的稳定作为探讨的，在计算时可以通过长细比稳定系数带入进行验证;而局部失稳则是框架构建内部的某一部零件产生的，他间接影响着整体稳定性。因此钢结构结构建筑的整体布置必须考虑整个体系以及组成部分的稳定性要求來予以设计。目前结构大多数是按照平面体系来设计的，例如常用的桁架和框架都是采用的这种设计。为保证这些平面结构不致出平面失稳，则从结构的整体布置来解决相关问题，亦即设计的时候增加必要的支撑构件来维持其整体的稳定性。换而言之，即是平面结构构件的平面外稳定必须和结构布置相一致。此外通过平面桁架组成的塔架等相关设施，基于上述原因，也应该需要注意杆件的稳定和横隔设置之间的关系，保持其稳定性。
三、工业建筑中钢结构的设计应用
1、工业建筑中钢结构的保温隔热与防火设计应用
有效的防火分区是建筑必须采取的保护措施之一。防火分区可以在厂房内部防止火势向其他区域蔓延、扩散，有效地控制火灾的范围。不过对于现代钢结构厂房的大跨度、大空间及其所需要的生产工艺流程来说，防火分区的设置具有一定难度。常用的放火设计有以下几种：
1.1 防火墙及防火门
在生产工艺流程和生产管理中没有特殊要求的情况下，采取防火墙是简单、有效并且造价低廉的一种方法。防火卷帘，可用于小跨度分区中。
1.2 自动喷水灭火系统
在只需分两个分区及厂房高度不超过8 m的情况下，可设置自动喷水灭火系统，使所允许的防火分区面积增加一倍，以达到规范要求。
1.3 独立水幕
这是一个较好的分区方法，不存在跨度问题，水幕喷头防火水幕带宜采用喷雾型喷头，也可采用雨淋式水幕喷头，喷头的排列不应少于3排，防火水幕带形成的水幕宽度不宜小于5m，流量21./(s-m)。但存在维护保养困难的问题，为防止误操作，应采取人工、自动两种启动方式。
1.4 防火带
由于生产工艺流程和生产管理需要而无法设防火墙时，可设防火带进行防火分区。即在有可燃构件的厂房中划出一段区域，这个区域内的构件全部采用不燃性材料，并采取措施防止烟火在分区间流窜，也可起到防火分隔的作用。
2、轻钢结构的应用
中国轻型钢结构建筑发展较快，主要用于轻型的工业厂房、粮食仓库、码头和农产品、建材、家具的各类交易市场、体育场馆、展览厅及活动房屋、加层建筑等。轻型钢结构由彩色钢板制成墙面和屋面，由4mm以上钢板焊接成H型钢作为承重结构，一般采用门市刚架结构并用圆钢支撑柔性支撑和高强螺栓连接。骨架用钢量一般在30kg/m2左右，施工速度快，得到业主的欢迎。
3、柱脚
柱脚为刚性固定连接，刚性固定连接分为三种形式:露出式柱脚、埋入式柱脚、包脚式柱脚，对于跨度较大，吊车荷载吨位较高的情况，认为采用埋入式更为合适，对提高和确保钢柱脚和钢筋混凝土基础或基础梁的组合效应和整体刚度有利。
4、屋架
对于具体工程，屋架设计时应考虑到排架柱对屋架下弦产生的附加拉力或压力，以及在吊车荷载设计值和永久荷载标准值组合下下弦杆是否受压，如受压时其长细比不宜超过200，根据具体情况对下弦杆进行强度和稳定性验算。当风荷载较大，屋架下弦杆在永久荷载标准值和风吸力荷载设计值共同作用下受压时，为满足λ≤200，可加密下弦系杆。
结束语
随着国内经济突飞猛进地发展，钢结构在建筑业被越来越广泛的重视和应用，钢结构工程在我国将得到前所未有的发展。因此，作为钢结构工程设计人员要加强学习有关钢结构工程的专业知识与管理内容，特别对钢结构工程设计方面的一些问题应认真细致的分析，从而确保我国高层钢结构工程的经济性和安全性。
参考文献
[1]何海荣.浅议钢结构在工业建筑中的设计与应用[J].科技资讯,2012.
[2]苏光辉.浅谈工业建筑钢结构的设计[J].城市建设理论研究(电子版),2012,(01).
关键词：工业建筑；钢结构；应用与设计
中图分类号：TU391文献标识码： A
引言
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。因此需要设计人员不断总结经验，推广先进的结构形式，把握时代脉搏，掌握钢结构设计的新理念，做出更经济、更合理、更低碳环保的钢结构设计。
一、钢结构在工业建筑的应用特点
1、建设成本低、缩短工期
与传统的砖混、混凝土等传统结构建筑不同，钢结构建筑可以使材料的加工和安装一体化，大部分钢结构在出厂时已生产完毕，在施工现场只需要利用合适的连接方式将钢结构进行组合安装，提高了施工速度，缩短建筑工程施工周期，可以使建筑工程更早投入使用。钢结构建筑模式可以统一材料标准标准和制造方法，建筑结构配件可以通用和互换，进一步提高了建筑预工程化。由于钢结构自身就可以作为韧性结构承担结构载荷和施工载荷，因此在钢结构建筑施工时不需要支横、拆模，这也在一定程度上降低了建筑的施工费用。
2、钢结构建筑更具有功能化、更加美观
在钢结构建筑中，钢结构的形体、构件和节点在一定程度上决定建筑的形象。建筑结构的设计与功能要实现一体化，这样建造出来的建筑才更富功能化，才能创造出艺术与技术并存的建筑。钢结构建筑可以挣脱结构的约束，斜线、曲线在钢结构建筑造型中的应用创造出更多新奇、优美的建筑形象。钢结构建筑强大的造型潜力是砖混、混凝土结构建筑无法实现的。由金属构件与玻璃板共同组成的建筑物的外围结构成为玻璃幕墙，玻璃幕墙一般有两种：框支承玻璃幕墙和点支式玻璃幕墙，其中点支式玻璃幕墙形式多种多样，变化无穷，具有良好的工艺性和艺术性，使建筑看上去更加美观。
3、用途广、可塑性强
由于具有轻便、韧性和耐压等特点，钢结构适用于各种建筑物的施工，特别是一些传统建筑工程很难完成的大空间跨度建筑。比如在剧院、机场以及体育场等比较大的空间建筑内，空间内柱子比较多的化不利于人们在建筑物内的娱乐和工作，而使用钢结构就可以建造没有柱子支撑的大空间建筑。其次，钢材具有可焊接和耐挤压的特点，这使得钢结构能够用于建造一些新型的钢铁建筑。比如著名的法国埃菲尔铁塔，以钢板焊接、连接而成的高层重钢建筑已经成为建筑业中的新潮流。
二、工业建筑中钢结构的设计
1、钢结构建筑整体与局部精细设计
建筑的设计不仅仅在于外观上的美感，还在于建筑间的互相协调能力。钢结构建筑也是建筑的一种，它在具有钢结构建筑特殊性的同时也具有普通建筑的一般性。所以在满足钢结构特个性设计的同时，也必须满足一般建筑的共性。
由于钢结构的特殊性，通常在建造钢结构建筑的时候，会导致部分细节部位出现偏差或者裸露在外。因而在设计钢结构建筑的时候，为力求建筑形象和建筑功能的完美结合的同时，设计复杂化和工程精细化也更加严苛。钢结构建筑具有牵一发而动全身的特点，每一个细节设计、制作、完成都有可能牵涉到整体的形成和完善。有的时候为了体现钢结构建筑独特的金属感，而将其部位、部件裸露在外。这样会更加增加建筑的难度。因而在对钢结构建筑设计时，细节的把握是至关重要的。对整个建筑而言，细节的较高质量将会带来更好地整体效果，为人们展示更美好的形象。
2、钢结构的稳定设计
钢结构建筑的稳定性是钢结构建筑设计的重难点，尽管针对设计而言他并不是需要考虑的前置条件，但是却是日后维护的重中之重，故而在建筑设计时，对其稳定性的设计也是着重的对象。钢结构建筑的失稳分为整体失稳和局部失稳。
整体失稳是通过对整体框架构建的稳定作为探讨的，在计算时可以通过长细比稳定系数带入进行验证;而局部失稳则是框架构建内部的某一部零件产生的，他间接影响着整体稳定性。因此钢结构结构建筑的整体布置必须考虑整个体系以及组成部分的稳定性要求來予以设计。目前结构大多数是按照平面体系来设计的，例如常用的桁架和框架都是采用的这种设计。为保证这些平面结构不致出平面失稳，则从结构的整体布置来解决相关问题，亦即设计的时候增加必要的支撑构件来维持其整体的稳定性。换而言之，即是平面结构构件的平面外稳定必须和结构布置相一致。此外通过平面桁架组成的塔架等相关设施，基于上述原因，也应该需要注意杆件的稳定和横隔设置之间的关系，保持其稳定性。
三、工业建筑中钢结构的设计应用
1、工业建筑中钢结构的保温隔热与防火设计应用
有效的防火分区是建筑必须采取的保护措施之一。防火分区可以在厂房内部防止火势向其他区域蔓延、扩散，有效地控制火灾的范围。不过对于现代钢结构厂房的大跨度、大空间及其所需要的生产工艺流程来说，防火分区的设置具有一定难度。常用的放火设计有以下几种：
1.1 防火墙及防火门
在生产工艺流程和生产管理中没有特殊要求的情况下，采取防火墙是简单、有效并且造价低廉的一种方法。防火卷帘，可用于小跨度分区中。
1.2 自动喷水灭火系统
在只需分两个分区及厂房高度不超过8 m的情况下，可设置自动喷水灭火系统，使所允许的防火分区面积增加一倍，以达到规范要求。
1.3 独立水幕
这是一个较好的分区方法，不存在跨度问题，水幕喷头防火水幕带宜采用喷雾型喷头，也可采用雨淋式水幕喷头，喷头的排列不应少于3排，防火水幕带形成的水幕宽度不宜小于5m，流量21./(s-m)。但存在维护保养困难的问题，为防止误操作，应采取人工、自动两种启动方式。
1.4 防火带
由于生产工艺流程和生产管理需要而无法设防火墙时，可设防火带进行防火分区。即在有可燃构件的厂房中划出一段区域，这个区域内的构件全部采用不燃性材料，并采取措施防止烟火在分区间流窜，也可起到防火分隔的作用。
2、轻钢结构的应用
中国轻型钢结构建筑发展较快，主要用于轻型的工业厂房、粮食仓库、码头和农产品、建材、家具的各类交易市场、体育场馆、展览厅及活动房屋、加层建筑等。轻型钢结构由彩色钢板制成墙面和屋面，由4mm以上钢板焊接成H型钢作为承重结构，一般采用门市刚架结构并用圆钢支撑柔性支撑和高强螺栓连接。骨架用钢量一般在30kg/m2左右，施工速度快，得到业主的欢迎。
3、柱脚
柱脚为刚性固定连接，刚性固定连接分为三种形式:露出式柱脚、埋入式柱脚、包脚式柱脚，对于跨度较大，吊车荷载吨位较高的情况，认为采用埋入式更为合适，对提高和确保钢柱脚和钢筋混凝土基础或基础梁的组合效应和整体刚度有利。
4、屋架
对于具体工程，屋架设计时应考虑到排架柱对屋架下弦产生的附加拉力或压力，以及在吊车荷载设计值和永久荷载标准值组合下下弦杆是否受压，如受压时其长细比不宜超过200，根据具体情况对下弦杆进行强度和稳定性验算。当风荷载较大，屋架下弦杆在永久荷载标准值和风吸力荷载设计值共同作用下受压时，为满足λ≤200，可加密下弦系杆。
结束语
随着国内经济突飞猛进地发展，钢结构在建筑业被越来越广泛的重视和应用，钢结构工程在我国将得到前所未有的发展。因此，作为钢结构工程设计人员要加强学习有关钢结构工程的专业知识与管理内容，特别对钢结构工程设计方面的一些问题应认真细致的分析，从而确保我国高层钢结构工程的经济性和安全性。
参考文献
[1]何海荣.浅议钢结构在工业建筑中的设计与应用[J].科技资讯,2012.
[2]苏光辉.浅谈工业建筑钢结构的设计[J].城市建设理论研究(电子版),2012,(01).