发布时间：2024-03-25 15:36:36
绪论：一篇引人入胜的工业设计与结构设计，需要建立在充分的资料搜集和文献研究之上。搜杂志网为您汇编了三篇范文，供您参考和学习。
钢混凝土组合结构是由钢梁和混凝土板通过栓钉组合起来的新型结构形式，是当前工业厂房建设所采取的主要结构形式之一。根据以往工作经验，钢筋混凝土结构在使用的过程中容易受到环境等方面影响而出现钢筋锈涨开裂而导致的耐久性下降，影响厂房的使用寿命，造成安全事故，因此优化钢与混凝土组合结构设计是提高厂房质量，提高其使用寿命的重要举措。本文以某工业厂房建设为例，该工业厂房属于水泥选粉机车间，车间框架结构上装有多个电机，厂房噪音比较大，因此需要对钢与混凝土组合结构进行优化设计，以此保证厂房的整体质量。
1某厂房使用钢与混凝土组合结构的优势
钢与混凝土组合结构是当前我国建筑结构设计所采取的主要技术之一，由于该厂房框架上需要安装多个电机，而且车间机械噪音比较大，形成的震动会对厂房的整体质量产生影响，根据以往的案例，此种作业模式对厂房的使用寿命会形成严重的影响，因此该厂房使用钢与混凝土组合结构具有以下优势:(1)起到很好的抗震效果，钢与混凝土结构具有很好的延伸性和吸收性，在外界震动负荷力的作用下，通过钢与混凝土组合的性能可以缓解震动队厂房的影响，从而起到良好的抗震效果，更为重要的是通过此种结构设计能够提高厂房的稳定性;(2)耐火性。工业厂房设计必须要考虑火灾因素，由于钢与混凝土结构中的混凝土具有较高的热容量，因此一旦出现火灾混凝土就能吸收这些热量，从而降低因为火灾而对厂房构成的影响;经济性强。经济性一方面体现在使用寿命上，另一方面体现在成本费用上。由于钢与混凝土结构设计一定程度上减少了钢筋的使用量，但是其整体质量却没有降低，反而增强了，因此准确的使用钢与混凝土组合结构可以有效地为工业企业减少费用支出，延长了厂房的使用寿命。
2某厂房钢与混凝土组合结构设计
该厂房钢与混凝土组合结构主要包括:(1)横向框架。横向框架是整体厂房的主要承重结构体系，其需要承受各种外界负荷力的作用，保证厂房的整体结构稳定性，一般由柱、和屋架以及屋盖横梁等构成;(2)屋盖结构，屋盖结构主要是承担屋盖所带来的负载，例如横梁、托架等等;(3)支撑体系。支撑体系也是厂房的主要组成部分，其主要是防止厂房出现倾斜、垮塌等现象。因此该厂房的设计:
①荷载计算设计。由于该厂房的车间顶盖采取的是钢网架结构，安装通风的天窗，因此需要对荷载进行计算，以此确定具体的施工方案。荷载系数取用荷载风压的1.0，基本的风压为0.62kN/m2。荷载计算:屋顶盖部分:静载有彩钢和网架，是1.40kN/m2，活载为0.9kN/m2;吊车:最上层的吊车荷载主要对作用于柱上，其荷载为Rmax=4289kN，Rmin=2699kN，水平刹车力在97.9kN。第二层吊车的荷载为Rmax=1360kN，Rmin=965kN，水平刹车力在29.5kN。最低下层吊车荷载为Rmax=989.5kN，Rmin=356.7kN，水平刹车力在12.9kN;风荷载:基本的风压主要作用于柱的顶部，对其柱顶的荷载力为375kN，基本风压在0.62kN/m2，风荷载在两边的柱底压力为17.2kN/m和9.98kN/m;
②设缝问题设计。按照相关规定规范，钢筋混凝土现浇框架结构伸缩缝的最大间接为55m，钢筋混凝土剪力墙结构伸缩缝的最大间距为45m，根据工程的实际情况考虑，本设计方案选择不设缝的施工方案，但是由于混凝土存在收缩问题，因此在具体的结构设计时可以从厂房建筑的中部框架部位从基础顶面至屋面设置10m宽的后浇带。同时为了保证质量，还需要在钢框架子结构和混凝土墙体之间进行连接构造，具体可以通过连梁采用刚性连接或铰接。具体的施工策略为:调整结构施工顺序，先浇筑混凝土简体，然后安装钢框架;用刚性连接的钢框架梁柱节点;调整钢管柱的长度等方式进行;
③截面形式及计算。钢管混凝土组合柱结构的截面形式有3种，一种是圆钢管混凝土结构，一种是矩形钢管混凝土姐欧股，还有一种是多边形钢管混凝土结构。在厂房建设中使用最广泛的就是矩形和圆形钢管混凝土组合柱。圆形钢管混凝土组合柱的强度和抗压性是最符合厂房建设的，所以在该厂房车间建设中使用的就是圆形钢管混凝土组合柱。在对厂房的排架进行计算时，采用的设计福软件是中国建筑学院编制的钢结构STS软件，这种软件在计算钢管混凝土组合柱的截面时是根据CECS28B90计算的;
④柱脚设计。柱脚的钢管应该使用封板进行封闭，这样能够减少柱和接面的压力。从本案例中来看，封板和柱脚相连接的地方有劲肋，这是为了更好地提高柱脚的受力。而且，厂房中钢材混凝土组合柱的柱脚有两个杯口插入，在杯口处灌入混凝土，这样有利于提高整个柱的受力荷载;
⑤钢与混凝土组合结构的防火设计。常用的防火措施种类比较多，一般就是将构件利用保护材料进行包裹，以此延续构建的升温速度，为灭火提供时间。基于本工厂的工作环境，本次的设计具体选择的是膨胀型防火涂料保护法，此种方法能够消除传统发生火灾时产生的有毒气体的弊端。具体的设计是选择由有机树脂、发泡剂以及碳化剂等构成的厚度在5mm左右的涂料，一旦发生火灾时，该涂料就会膨胀，形成比原来还要厚几十倍的多孔碳质层，阻挡外部对内包构件的传热，便构件的耐火极限可达(O．5～1.5)小时;
⑥剪力墙子结构体系延性设计。在钢框架一混凝土剪力墙混合结掏体系中，由剪力墙和剪力墙组成的筒体承担了85%以上的水平剪力，应保证混凝土墙体具有足够的延性，因此在连接处设置型钢柱，既能有效防止裂缝的出现或展开，又能方便钢结构的安装，减少钢柱与混凝土墙体之间的竖向变形差异产生的不利影响。设计时应考虑框架具有一定的抗剪承载能力，其值不宜小于带框墙总剪力的20%。同时剪力墙轴压比应根据结构的抗震设防等级确定。该厂房设计剪力墙轴压比控制值按规范要求应小于0.6，以保证其延性。
3工业厂房钢与混凝土组合结构设计的保障
实现对工业厂房与混凝土组织结构设计的优化必须要做好以下工作:一是要把握基本的钢与混凝土组合设计原则，通过设计保证厂房使用寿命，强化对厂房的质量控制以及达到最优化的经济目标，也就是在设计的过程中要综合考虑建筑项目的全寿命期的成本和效益问题。只有把握上述的基本原则才能保证设计的方案具有价值;二是提高工业设计人员的综合素质，提高他们的设计理念更新。钢与混凝土结构设计是新型的设计方案，也是当前工业设计较为常见的一种技术，因此需要设计人员要把握设计的关键问题，强化质量管理意识和安全意识;三是加强施工管理。保证施工工序严格按照设计的要求进行，以此保证工业厂房的质量。通过对该厂房钢与混凝土结构的性能检测，通过设计提高了结构刚度，达到了良好的抗震效果，优化了建筑布局和空间的使用，更为重要是将降低了造价，提高了工厂的经济效益，提升了工厂厂房的使用寿命。
参考文献
中图分类号：TU391 文献标识码：A 文章编号：
一、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。
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、工业厂房结构设计要点
2.1 地震区的厂房宜少或不设防震缝。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。
2.2 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。
2.3 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。
三、钢结构工业厂房的安装施工
3.1 预埋螺栓施工
在一般工业厂房中, 钢柱与基础最常用的连接方式为平板式预埋螺栓铰接连接。预埋螺栓施工简单方便、质量容易控制、便于钢结构安装定位。埋设方法是先在基础上划线定位, 通过固定架控制同一钢柱脚预埋螺栓之间的距离和标高, 调整固定架的位置, 并在钢柱基础浇捣混凝土前埋入螺栓, 与钢筋连成一体, 然后浇筑混凝土一次性固定。
施工工艺：（1）轴线测量: 根据施工图中预埋螺栓的平面布置, 将预埋螺栓组的纵横十字线用经纬仪从定位轴线边上引出螺栓中心线并将其测设到模板上。（2）标高测量: 在场地中央架设水准仪,将标高从基准水准点引测到各基础的模板上。（3）螺栓定位: 将同一钢柱的螺栓按照设计图纸用钢筋或扁铁进行固定。在螺栓组上套上固定架, 调整固定架的位置和平整度后用螺母固定。调整螺栓轴线位置: 在模板上划出的轴线标记之间拉线, 做到固定架上中心线与拉线重合。调整螺栓标高: 调整螺栓的标高及各螺栓表面的平整度。（4）螺栓固定: 将螺栓固定在基础钢筋笼上, 螺栓与钢筋笼连接牢固, 确保螺栓在混凝土浇筑过程中不移动。（5）螺纹保护: 螺栓埋设固定后, 采用摸黄油、尼龙胶带或PV C 管将螺杆包扎保护。（6）螺栓校正: 在混凝土浇筑过程中施工人员对螺栓进行跟踪检查, 发现螺栓偏移及时进行校正。
3.2 钢结构吊装
3.2.1整体结构安装顺序：l) 吊装应先从靠近山墙的有柱间支撑的两棍刚架开始, 安装好所有构件, 并进行校正固定, 以此为起点向另一端顺序安装。2 ) 安装该开间的钢梁同时安装凛条及其它支撑系统。3) 安装完成一个开间并形成一个稳定空间体系, 然后向两边进行安装。4 ) 最终完成整个结构的安装。
3.2.2钢柱安装。钢柱吊装可根据起重设备和现场条件确定, 可用单机、双机、吊装, 一般轻钢结构采用单机直立旋转法进行吊装。
旋转法吊装, 钢丝绳绑扎点与钢构件接触点之间, 应用软材料保护好钢构件, 以防钢构件及钢丝绳受损, 起重机边回转边起钩, 使柱绕柱脚旋转而直立, 立柱时, 先将柱脚螺栓孔插入预留螺栓, 使柱头大致垂直后初步对中, 即对螺栓进行初拧。
钢柱运输到现场, 起重机边起钩边回转边使柱子绕柱脚旋转而将钢柱吊起。(注:起吊时应在柱脚下面放置垫木, 以防止与地面发生摩擦, 同时保证吊点、柱脚基础同在起重机吊杆回旋的圆弧上)
3.2.3吊车梁安装。吊装方法是吊车梁吊装宜采用两点吊装, 吊装时使用专用吊耳或用钢丝绳绑扎吊装。
吊车梁的校正：l) 标高调整当一跨即两排吊车梁全部吊装完毕后，用一台水准仪架在梁上或专门搭设的平台上, 进行每梁两端高程的引测, 将测量的数据加权平均, 算出一个标准值, 根据这一标准值计算出各点所需要加的垫板厚度, 在吊车梁端部设置千斤顶顶空, 在梁的两端垫好垫板。2) 纵横十字线的校正首先用经纬仪在柱子纵向侧端部从柱基控制轴线引到牛腿顶部, 定出轴线距离吊车梁中心线的距离, 在吊车顶面中心线拉一通长钢丝, 逐根吊车梁端部调整到位, 可用千斤顶进行轴线位移。3) 吊车梁垂直度校正从吊车梁上翼缘挂锤球下来, 测量线绳至梁腹板上下两处的水平距离。
3.2.4屋架的吊装。l) 吊点的选择：钢梁在吊装前应仔细计算钢梁的重心,并在构件上作出明确的标注, 吊装时吊点的选择应保证吊钩与构件的中心线在同一铅垂。2 ) 吊装方式：一般钢梁采用两点起吊, 但对于跨度较大的梁, 由于侧向刚度小, 腹板宽厚比大,为防止构件扭曲和损坏, 可采用四点起吊或铁扁担进行吊装。3 ) 屋架吊装：起吊时先将屋架吊离地面5 0c m 左右,使屋架中心对准安装位置中心, 然后徐徐升钩, 将屋架吊至柱顶以上, 再用溜绳旋转屋架使其对准柱顶, 以使落钩就位, 落钩时应缓慢进行, 并在屋架刚接触柱顶时即刹车对准预留螺栓孔, 并将螺栓穿人孔内, 初拧作临时固定, 同时进行垂直度校正和最后固定, 屋架垂直度用挂线锤检查, 屋架经校正后, 即可安装支撑及凛条等, 并终拧螺栓作最后固定。
3.3 屋面板、墙面板安装
安装工艺流程：屋面内板安装一铺保温棉(带贴面) 一支座安装一屋面上层板安装一扣合固定密封、清理检修。
3.3.1屋面板安装。1）安装方向：屋面板安装的顺序，从建筑物任一端开但由于不同板型由其特有的铺设方向因此须遵循其铺设方向性，应与常年风始性向方向相反; 对于双坡屋面板, 屋脊两边的屋面板应同时同向进行安装。2）安装固定：咬合式屋面安装时, 先将两块板与支座之间选若千个点进行初步咬合临时固定, 随后从屋脊处向下用咬边机紧密咬合。3）屋面板安装调直：测量已固定好的钢板宽度, 在其顶部和底部各测一次, 以保证不出现移动扇形,在某些阶段, 如安装至一半时, 还应测量从已固定的压型钢板顶底部至屋面的边或完成线的距离, 以保证所固定的钢板与控制线平行。若需调整, 则可以在以后的安装和固定每一块板时很轻微的作扇形调整。
3.3.2墙面板施工。1）内层板安装：先根据墙面门窗位置, 选择不同长度的内层板, 在地面进行二次加工。加工程序同屋面内层板。内层板地面加工后, 将内层板提升到位, 然后由工人按照划线位置进行固定。2）保温棉安装：墙面保温棉应从上往下铺设, 在上下位置拉紧后, 然后压上外层板用自攻螺丝固定。3）外层板安装：墙面板的安装顺序类似于屋面板的安装, 同样也按照先内层板、后外层板, 外层板安装遵循板的铺设方向性和将搭接边设置在肋的背风侧的原则, 同时, 通常从建筑物的一端向另一端推进的顺序安装。外层板安装安装时采用自制井架, 井架长度根据墙面高度进行设置。井架树立后,应在上部于屋面上主体结构进行绑扎固定,下部应坚实平整, 如墙面高度较高, 则应在中间设置固定点。
四、小结
在工程建设中，工作人员应当认真负责，完成工业厂房结构设计与安装施工工作，保证工程质量，为企业做出贡献。
参考文献：
中图分类号：TU391 文献标识码：A 文章编号：
一、钢结构在工业建筑的应用优势
在现实生活中，钢结构在工业建筑的运用优势，得到了社会各行各业的重视，钢结构的施工速度是比较快的，通过对钢结构构件的有效应用，促进其大批量生产，满足其在实际工作中的需要，有利于其在施工环节的优化，促进其安装的便捷性，促进其施工周期的有效缩短，满足实际工作的需要。由于钢结构相对于钢筋混凝土结构来说，本身的重量比较低的，这有利于促进建筑物结构质量的优化，以更有利于实际工作的有效展开。其建设适应性是非常强的，比较适合一系列的较低的地基承载力环节及其地震烈度较高的区域，钢结构的应用，有利于促进企业综合效益的提升，其与传统的钢筋混凝土结构相比，也具备更加环保性，促进其钢结构体系的内部环节的不断深化，满足环保型绿色建设发展的需要。
二、钢结构的设计中的性能要求
1、抗震性能
我们在设计的过程中也要对钢结构进行抗震性能设计的优化，促进其钢结构抗震性能的提升，以满足实际工作的需要。因此，在设计的过程中，应根据地理环境的不同，考虑结构的抗震等级及要求，合理考虑结构的整体稳定性，特别的梁柱布置的合理性和整体稳定性，应考虑在地震作用下或者想风荷载的作用下要满足规范的要求，确保钢结构的受力性能的提升，保证其变形能得到有效控制。由于受到水平地震力或风力的影响，钢柱底的剪力往往比较大，因此，在设计的过程中，应考虑柱底设抗剪键，设抗剪键来抵抗水平力对基础的影响，保证工程的整体稳定，满足抗震的要求。
2、防火性能
我们在设计钢结构工业建筑的时候，还应考虑钢结构的防火要求，因为钢结构的耐火能力是很差的，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，在设计钢结构工业建筑时，必须做隔热及防火设计。选用良好的耐火材料，保证防火层的厚度及质量，从而满足防火要求。
三、钢结构的构件设计与节点设计
构件设计首先是材料的选择。比较常用的设计是 Q235(类似A3) 和 Q345(类似 16Mn)。通常主结构使用单一钢种以便于工程管理。从经济上考虑,也可以选择不同强度钢材的组合截面。当强度起控制作用时,可选择 Q345；稳定控制时, 宜使用 Q235。构件设计中, 现行规范使用的是弹塑性的方法来验算截面。这与结构内力计算的弹性方法并不匹配。当前的结构软件,都提供截面验算的后处理功能。由于程序技术的进步,一些软件可以将验算时不通过的构件,从给定的截面库里选择加大一级, 并自动重新分析验算, 直至通过———这就是常说的截面优化设计功能之一,它大大减少了结构师的工作量。
节点设计是钢结构设计的重要内容之一。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一致, 这种情况在施工中必须避免。节点按传力特性可分为刚接、铰接、半刚接, 初学者宜选择前两者进行简单定量分析。节点连接两种常用的方法是等强设计和实际受力设计, 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, 例如 E43 对应Q235,E50 对应 Q345。Q235 与 Q345 连接时, 应该选择低强度的 E43, 而不是 E50。焊接设计中不得任意加大焊缝。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)。高强螺栓的使用领域日益广泛。螺栓通常使用 8.8s 和 10.9s 两个强度等级, 根据受力特点分承压型和摩擦型。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, 设计中应慎重使用。普通螺栓抗剪性能差, 可在次要结构部位使用。连接板选取厚度为梁腹板厚度加4mm。然后验算净截面抗剪。节点设计必须考虑安装螺栓、现场焊接等的施工空间及构件吊装顺序。构件到运现场无法安装是初学者常遇到的问题。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。
四、钢结构在工业建筑施工环节的优化
1、钢结构的施工开展之前，应该查看工程现场，对设计图纸进行分析。在接到施工任务后应对施工现场进行仔细的勘察，主要查看现场吊装设备站位地点、现场拼装场地位置、拼装设备站位地点、现场有无障碍物、现场临时道路是否具备运输及安装条件等。仔细核对图纸并与土建及结构支架的跨距、标高进行复合。保证在没有错误的前提下进行制作。对图纸上的钢结构进行分解计算重量。主要计算几个安装、制作参数。单片桁架重量、整个钢结构重量、上、下弦支撑的重量及平台重量。桁架上下弦起拱度计算，一般按设计图纸要求进行制作起拱。一般桁架的起拱按大于24米按L/500，小于24米可不考虑。几个参数的计算务必准确无误。
2、为了提高钢结构工业建筑的稳定性，我们首先要进行地脚螺栓环节的坚固性的提升，促进其地脚螺栓环节的精度有效控制，确保其钢结构的有效应用。在地脚螺栓的埋设过程中，我们要促进其精度的提升，促进其下序环节稳定运行。我们要做好钢柱的地脚螺栓安装的准备工作，促进其平面控制网系统的内部各个环节的有效协调，促进其螺栓的安装精度的提升，以满足实际工作的需要。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。
3、在钢结构工业建筑的施工环节中，我们要进行梁柱安装环节及其柱间支撑环节精度的有效控制，促进其空间刚度单元的稳定性，以保证其安装环节的协调。我们要进行垫板环节的有效应用，促进其定位线的精确性，促进其整体运作系统的有效优化。采用高强螺栓连接或者焊缝连接时，均匀满足设计规范的要求。保证其结构在竖向和横向的整体稳定性满足设计的要求。
4、为了促进结构构件的有效安装，我们要进行构件的储存工作的健全，促进其构件设备的有效应用，满足实际工作环节的需要。我们要按照相关的堆放规范，进行构件管理，确保该环节的有效运作。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。
五、结束语
总的来说，钢结构工业建筑在设计及施工环节，要采取合理的措施进行优化，根据工程开展的过程中，根据实际需要进行改进调整，尽可能的使工业建筑工程更加经济合理，以创造更多的经济利益及社会效益。
参考文献：
