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摘 要：钢结构同其他建筑材料对比来讲，具备了自重轻、强度大、韧度高、塑性好、工业装配化程度高等优势，被更加广泛的应用在工业厂房的建造及设计上，可是也存在一些常见的缺陷，文章通过研究钢结构的特点以及钢结构厂房的设计常见缺陷，提出一些预防的观点，以供参考。
关键词：钢结构；厂房；设计；缺陷；预防
中图分类号：TU391 文献标识码：A 文章编号：1671-3362（2013）10-0016-01
引言
由于社会的发展，经济的进步，钢结构在建筑方面越来越受到重用，不论从工业方面还是民用方面来讲，钢结构都以其特点迅速占领了越来越多的市场。并且，由于其刚度强、抗震性高、施工快、自重轻、承载力大，逐渐占领了钢筋混凝土结构，可是也具有防火性弱、易腐蚀等缺陷，因此，在设计时，应当做到扬长避短。
1 钢结构厂房的特点
1.1 以建筑来讲，构成需要较大的空间
钢结构厂房主要用于机械、冶金等方面。为了可以让车间摆放尺寸较大、重量较大的生产设备，满足各种不同类型的生产需求，从构成上需要较大的空间。
1.2 以结构来讲，厂房的结构构件需要具备充分的承载能力
因为产品相对较重并且外形较大。所以对于钢结构的厂房结构来讲，一定要有较大的跨度、高度、承载能力，而且还要承受吊车、动力机械设施的载荷，因此要求厂房的结构构件一定要具备充分的承载能力。
2 钢结构在设计中常见的缺陷
2.1 容易失衡
因为钢结构本身的特点会导致整体失衡或局部失衡，并且二者也具有一定的关联，整体失衡的状况大多数情况下是通过局部失衡引起的，只要受压的部位比例超出了标准值，就会导致失衡。引起失衡的客观原因也比较多，比如钢材初始缺陷、载荷变化、支撑情况等都会引起失衡。
2.2 容易腐蚀
厂房由于长期暴露在空气中，普通的钢材抗腐蚀性较弱，尤其是在湿度大、具有腐蚀性的环境下，钢结构极其容易引起腐蚀，这会引起构件的承载力大大降低。因此，经常发生由于钢结构厂房腐蚀后没有及时维护引发的房屋倒塌事件。
2.3 耐温性较差
钢材的耐温性通常较差，很多性能都会由于温度的转变而转变，比如，如果温度在430～540℃之间，钢材的钢拉强度、弹性模量以及屈服点都会明显下降，承载能力也会明显降低。
3 钢结构厂房的设计中需要预防的措施
3.1 提升钢结构的耐火性
从钢结构的物理学角度可以发现，钢结构具备了极好的导热功能，它的导热系数是50W/m·℃，如果钢结构的温度到达100℃以后，钢结构的抗拉性就会明显降低，它的弹塑性也随之加大；如果钢结构的温度达到250℃以后，虽然从抗拉伸强度来讲有所加大，可是它的弹塑性却明显降低，此时的钢结构会非常脆弱；一旦钢结构的温度到达500℃以后，钢结构的强度下降会非常快，此时的钢结构极其容易倒塌。所以，针对钢结构的厂房在设计时一定要考量到防火措施，如果钢结构的环境温度超出了承受范围，就一定要做好隔热防火设施，可以在钢结构的外表面加入耐火砖、硬质防火板以及混凝土结构等，对于一些用途特殊的钢结构也可在表面涂刷防火材料。涂刷的厚度一定要根据专业的数据进行，如果涂刷较薄，就会影响防火的性能；而如果涂刷较厚，虽然会提高防火性能，但是却加大了成本支出，以经济学角度出发，并不适合，所以，只要在重点位置进行涂刷便可。
3.2 加大支撑性
针对钢结构的厂房来讲，通常为了保障厂房的整体强度，掌控厂房位移，以及准确的传递纵向水平力，并且还要考量到厂房的设施运转对于钢结构的影响，一定要考量到厂房的高度、跨度、温度等具体状况进行支撑的设计。钢结构的支撑体系就目前来讲有屋盖支撑以及柱间支撑。
3.2.1 屋盖支撑
屋盖支撑通常是以垂直支撑、纵向支撑、横向支撑、系杆等构成。屋盖支撑的设计应当结合厂房的高度、跨度、结构样式、内部设施的震动进行考量。并且，屋面支撑在布置上，可以透过柱间支撑进行考量，令屋面支撑及柱间支撑构成一个简单的传力途径来提升厂房的钢度。一旦厂房内部存在较大震动设施，在其屋顶上还应当设计纵向水平支撑。
3.2.2 柱间支撑
钢结构厂房在设计时就一定要考量到每一个温度区间设置的柱间支撑，并且，也要完全考量到屋盖的横向水平支撑的协同性。因为下注支撑的位置会引起钢结构纵向变形，并且还会对温度的应力具有一定的影响，因此如果厂房长度较长就不宜将柱间支撑设计在纵向端头处，不然吊车梁等一些纵向结构就无法随着温度的转变而在温度区域进行伸缩。因此，提高钢结构厂房结构上端的纵向钢度，并且将地震作用以及山墙风力进行传递，还应当在温度区域的两端做好上柱支撑的设计。
3.2.3 做好抗腐蚀性
钢结构虽然具备了钢筋混凝土所没有的弹塑性以及抗拉伸性，可是钢结构一定要考量到腐蚀性。众所周知，如果钢结构不进行任何的防腐蚀处理，在长期暴露后就极其容易被腐蚀，并且也威胁到钢结构的使用。针对钢结构厂房的设计而言，由于厂房经常处在潮湿的环境当中，并且有些厂房内部还具有腐蚀性强的介质存在于钢结构的表面，这样会加快钢结构的腐蚀速度。对于厂房的钢结构来讲，一定要考量到周围环境及其本身特质，来采取相应的防护措施。通常可以在其表面涂刷一些防腐漆，具体涂刷的厚度及遍数要通过自身所处的环境及涂料的性质来决定，针对一些具有较强腐蚀性的厂房应当选用玻璃钢进行包裹，并完善通风设施，降低腐蚀性的气体浓度。对于环境相对恶劣的厂房，钢结构柱脚要在地面以下及地面以上的150mm的范围内，应当通过强度等级大于C20的混凝土进行包裹，并且其厚度要大于50mm，而在具有腐蚀性物体的厂房里，钢材的厚度不可以小于8mm。
3.2.4 加入抗震设计
自从汶川大地震、雅安地震之后，我们的国家以及人民均受到极大的教训以及经济损失，虽然地震的发生几率较小，可是依旧要考量到钢结构的抗震能力。通常状况下，钢结构因为具备了极大的抗拉伸性以及弹塑性，具备了极好的抗震性，一旦钢结构在设计时具有不合理的问题，再遇到大地震，就会形成严重的破坏，所以，钢结构厂房的设计一定要严格按照建筑物抗震规范进行设计，针对工艺配置相对特殊的厂房，应当通过结构措施来保障钢结构在地震时的可靠性及安全性。
4 结语
综上所述，钢结构厂房的设计，应当通过其特点进行设计，这样才能让设计更加安全、更加可靠，并且也更加经济、美观，真正为社会、为百姓带来便利，让经济发展的更加美好。
关键词：钢结构；厂房；设计；缺陷；预防
中图分类号：TU391 文献标识码：A 文章编号：1671-3362（2013）10-0016-01
引言
由于社会的发展，经济的进步，钢结构在建筑方面越来越受到重用，不论从工业方面还是民用方面来讲，钢结构都以其特点迅速占领了越来越多的市场。并且，由于其刚度强、抗震性高、施工快、自重轻、承载力大，逐渐占领了钢筋混凝土结构，可是也具有防火性弱、易腐蚀等缺陷，因此，在设计时，应当做到扬长避短。
1 钢结构厂房的特点
1.1 以建筑来讲，构成需要较大的空间
钢结构厂房主要用于机械、冶金等方面。为了可以让车间摆放尺寸较大、重量较大的生产设备，满足各种不同类型的生产需求，从构成上需要较大的空间。
1.2 以结构来讲，厂房的结构构件需要具备充分的承载能力
因为产品相对较重并且外形较大。所以对于钢结构的厂房结构来讲，一定要有较大的跨度、高度、承载能力，而且还要承受吊车、动力机械设施的载荷，因此要求厂房的结构构件一定要具备充分的承载能力。
2 钢结构在设计中常见的缺陷
2.1 容易失衡
因为钢结构本身的特点会导致整体失衡或局部失衡，并且二者也具有一定的关联，整体失衡的状况大多数情况下是通过局部失衡引起的，只要受压的部位比例超出了标准值，就会导致失衡。引起失衡的客观原因也比较多，比如钢材初始缺陷、载荷变化、支撑情况等都会引起失衡。
2.2 容易腐蚀
厂房由于长期暴露在空气中，普通的钢材抗腐蚀性较弱，尤其是在湿度大、具有腐蚀性的环境下，钢结构极其容易引起腐蚀，这会引起构件的承载力大大降低。因此，经常发生由于钢结构厂房腐蚀后没有及时维护引发的房屋倒塌事件。
2.3 耐温性较差
钢材的耐温性通常较差，很多性能都会由于温度的转变而转变，比如，如果温度在430～540℃之间，钢材的钢拉强度、弹性模量以及屈服点都会明显下降，承载能力也会明显降低。
3 钢结构厂房的设计中需要预防的措施
3.1 提升钢结构的耐火性
从钢结构的物理学角度可以发现，钢结构具备了极好的导热功能，它的导热系数是50W/m·℃，如果钢结构的温度到达100℃以后，钢结构的抗拉性就会明显降低，它的弹塑性也随之加大；如果钢结构的温度达到250℃以后，虽然从抗拉伸强度来讲有所加大，可是它的弹塑性却明显降低，此时的钢结构会非常脆弱；一旦钢结构的温度到达500℃以后，钢结构的强度下降会非常快，此时的钢结构极其容易倒塌。所以，针对钢结构的厂房在设计时一定要考量到防火措施，如果钢结构的环境温度超出了承受范围，就一定要做好隔热防火设施，可以在钢结构的外表面加入耐火砖、硬质防火板以及混凝土结构等，对于一些用途特殊的钢结构也可在表面涂刷防火材料。涂刷的厚度一定要根据专业的数据进行，如果涂刷较薄，就会影响防火的性能；而如果涂刷较厚，虽然会提高防火性能，但是却加大了成本支出，以经济学角度出发，并不适合，所以，只要在重点位置进行涂刷便可。
3.2 加大支撑性
针对钢结构的厂房来讲，通常为了保障厂房的整体强度，掌控厂房位移，以及准确的传递纵向水平力，并且还要考量到厂房的设施运转对于钢结构的影响，一定要考量到厂房的高度、跨度、温度等具体状况进行支撑的设计。钢结构的支撑体系就目前来讲有屋盖支撑以及柱间支撑。
3.2.1 屋盖支撑
屋盖支撑通常是以垂直支撑、纵向支撑、横向支撑、系杆等构成。屋盖支撑的设计应当结合厂房的高度、跨度、结构样式、内部设施的震动进行考量。并且，屋面支撑在布置上，可以透过柱间支撑进行考量，令屋面支撑及柱间支撑构成一个简单的传力途径来提升厂房的钢度。一旦厂房内部存在较大震动设施，在其屋顶上还应当设计纵向水平支撑。
3.2.2 柱间支撑
钢结构厂房在设计时就一定要考量到每一个温度区间设置的柱间支撑，并且，也要完全考量到屋盖的横向水平支撑的协同性。因为下注支撑的位置会引起钢结构纵向变形，并且还会对温度的应力具有一定的影响，因此如果厂房长度较长就不宜将柱间支撑设计在纵向端头处，不然吊车梁等一些纵向结构就无法随着温度的转变而在温度区域进行伸缩。因此，提高钢结构厂房结构上端的纵向钢度，并且将地震作用以及山墙风力进行传递，还应当在温度区域的两端做好上柱支撑的设计。
3.2.3 做好抗腐蚀性
钢结构虽然具备了钢筋混凝土所没有的弹塑性以及抗拉伸性，可是钢结构一定要考量到腐蚀性。众所周知，如果钢结构不进行任何的防腐蚀处理，在长期暴露后就极其容易被腐蚀，并且也威胁到钢结构的使用。针对钢结构厂房的设计而言，由于厂房经常处在潮湿的环境当中，并且有些厂房内部还具有腐蚀性强的介质存在于钢结构的表面，这样会加快钢结构的腐蚀速度。对于厂房的钢结构来讲，一定要考量到周围环境及其本身特质，来采取相应的防护措施。通常可以在其表面涂刷一些防腐漆，具体涂刷的厚度及遍数要通过自身所处的环境及涂料的性质来决定，针对一些具有较强腐蚀性的厂房应当选用玻璃钢进行包裹，并完善通风设施，降低腐蚀性的气体浓度。对于环境相对恶劣的厂房，钢结构柱脚要在地面以下及地面以上的150mm的范围内，应当通过强度等级大于C20的混凝土进行包裹，并且其厚度要大于50mm，而在具有腐蚀性物体的厂房里，钢材的厚度不可以小于8mm。
3.2.4 加入抗震设计
自从汶川大地震、雅安地震之后，我们的国家以及人民均受到极大的教训以及经济损失，虽然地震的发生几率较小，可是依旧要考量到钢结构的抗震能力。通常状况下，钢结构因为具备了极大的抗拉伸性以及弹塑性，具备了极好的抗震性，一旦钢结构在设计时具有不合理的问题，再遇到大地震，就会形成严重的破坏，所以，钢结构厂房的设计一定要严格按照建筑物抗震规范进行设计，针对工艺配置相对特殊的厂房，应当通过结构措施来保障钢结构在地震时的可靠性及安全性。
4 结语
综上所述，钢结构厂房的设计，应当通过其特点进行设计，这样才能让设计更加安全、更加可靠，并且也更加经济、美观，真正为社会、为百姓带来便利，让经济发展的更加美好。