【摘要】钢结构体系在我国方兴未艾，目前正在逐渐成为我
国建筑业的主力阵容，并将最终成为我国建筑业的主流建筑工艺。
在我国，钢结构以其无与伦比的特性而获得了较为广泛的应用与
发展空间。本文剖析了工业建筑设计施工环节中钢结构的应用，
并对其中存在的问题提出了相应的解决措施。
【关键词】钢结构；工业建筑；应用
引言
钢结构由于其特有的架构使得同样的建筑面积，钢结构可以
增大住宅的空间使用面积并且还减少了建筑垃圾的排放与对环境
产生的严重的污染。由于钢结构的积木式建筑方式，使得建筑材
料完全可以循环利用，重复使用。
一、工程概况
某合金铸造厂房熔化浇注设备集中设置于主厂房内，由于工
艺流程复杂，室内又有高温热源，酸性气体腐蚀的影响等，故对
厂房结构设计提出了特殊要求，造成结构设计的复杂性。厂房一
层平面为矩形，总建筑面积 9408m
2 ，长 98m，宽 64m，跨度 24m，
柱距 18m，网架底标高 11.8m，檐口标高 15.6m。主跨内设有一台
16t/3.2t、一台 20t/5t 工作制桥式起重机，轨顶高 9m。
二、结构方案的确定
由于受工艺流程配置的要求，主厂房采用钢柱钢网架结构，
顶部为正放四角锥焊接球网架。柱截面为 H 型钢，钢板焊制。厂
房四周设置 6 米间距抗风柱，柱间垂直支撑，设备管道沿外墙布
置。钢结构拼接连接采用摩擦型高强度螺栓，保证了结构体系的
抗侧弯刚度及稳定。
三、钢结构的优点
钢结构工业厂房因其施工速度快、自重轻、抗震性能好、环
保等特点在建筑工程中已被广泛认可，与钢筋混凝土结构相比，
有其独特的优点：钢结构自重轻。钢结构的容重虽然较大，单与
其它建筑材料相比，它的强度却高很多，因而当承受的荷载和条
件相同时，钢结构要比其它结构轻，便于运输和安装，并可跨越
更大的跨度。自重轻不仅可以减少运输和吊装费用，还可以降低
基础造价，其综合经济优于钢筋混凝土结构体系。钢结构布置灵
活。钢结构能满足工业厂房建筑设计的大跨度要求，跨度最大可
达 48m，在梁高相同的情况下，钢结构的开间可比混凝土结构的开
间大 50%，从而使柱网布置更加灵活。纵向温度区段长度允许 300m，
横向温度区段长度允许 150m，符合工业厂房不设变形缝的要求。
钢结构节约面积。钢结构与混凝土结构相比节约结构占用面积，
增加使用面积，空间利用率高。网架结构形成的屋面下部空间较
大，可布置各种管道，如通风、消防、空调冷水、采暖、给水、
封闭母线、压缩空气等，充分利用建筑空间，节约投资。钢结构
抗震性能好。由于钢结构本身具有较好的塑性和韧性，故能够充
分耗散地震能。不会因为偶然超载或局部超载而突然断裂破坏，
钢结构对动力荷载的适应性较强，钢梁、钢柱组成柔性框架可抵
抗 8 度以上地震，因此钢结构在地基承载力低和地震设防烈度较
高的地方应用广泛。钢结构施工速度快。轻钢厂房全部钢构件都
可以在专业化的金属结构制造厂制作加工，机械化生产程度高，
保证精度，确保质量。制成的构件运到现场组装，现场通常只需
进行紧固件和螺栓的安装，施工速度快，大大缩短建设周期，使
厂房能尽快建成投产，获得良好的经济效益。钢结构属于环保建
筑。钢材本身是一种高强度高效能的材料，相比混凝土结构施工，
钢结构安装属于干式作业，对环境的污染少，没有噪声和粉尘污
染；已建成的钢结构易于拆卸、加固或改造，同时还可以回收再
利用，绿色环保，具有很高的再循环价值。
四、钢结构在工业厂房设计中需注意的问题
虽然钢结构工业厂房有很多优点，但作为一种材料，它也有
很多缺点，例如防火性能差、易锈蚀等，在设计与施工的过程中
一定要考虑到这些因素。
4.1 钢结构工业厂房的防火设计
钢结构工业厂房防火能力很差，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，钢结构必须做隔热及防
火设计。①正确定义建筑物生产的火灾危险性类别，合理确定建
筑的耐火等级依据《建筑设计防火规范》，对厂房生产火灾危险性
分为甲、乙、丙、丁、戊五类，如果确定工程为二级耐火等级，
就应该严格按照二级耐火等级加涂防火涂料进行防护，使钢构件
达到二级防火等级的耐火极限要求。②设计时要选用恰当的钢结
构防火保护方法对钢结构采取有效的保护，就是将钢结构的耐火
极限提高到规范规定的值，防止钢构件遇火发生变形塌落。目前，
保护钢结构厂房最常用的方法是在其表面涂覆钢结构防火涂料，
发生火灾时它作为耐火隔热保护层，有效地提高钢构件的耐火极
限，满足现行国家规范的要求。在使用防火涂料时，应当注意防
火涂料和底层防腐涂料的相互匹配，不得与底层防腐涂料发生化
学反应，以免影响防腐防火效果。我们在设计时，要根据不同建
筑对构件耐火极限的要求，通过科学比较，选出最恰当的防火保
护方法，达到经济和安全要求。③钢结构建筑设计时要合理划分
建筑物的防火分区，对每个防火分区的面积进行严格的控制。同
时要控制每个分区的疏散口数量及疏散距离，安全出口是指符合
防火规范规定的疏散楼梯、直通室外地平面或安全区域的门。由
于钢结构建筑自身存在的弱点，我们在设计时要充分考虑人员疏
散的因素，将人员密度指标和钢结构建筑的特点综合起来考虑，
加强对安全疏散路线、疏散距离、疏散宽度的设计要求，科学设
置疏散指示标志，使人员能快速疏散到安全地带，从而大大减少
人员伤亡和人民财产损失。
4.2 钢结构工业厂房的防腐设计
钢结构表面直接暴露在大气中就会锈蚀，当钢结构厂房空气
中有侵蚀性介质或钢结构处在潮湿环境中时，钢结构厂房锈蚀就
会更加明显和严重。钢结构的锈蚀不仅会使构件截面减小，还会
使钢构件表层局部产生锈坑，当构件受力时将引起应力集中现象，
使结构过早破坏。因此，对钢结构厂房构件的防锈蚀问题应予以
足够的重视，并应根据厂房侵蚀介质情况和环境条件在总图布置、
工艺布置、材料选择等方面采取相应对策和措施，以确保厂房结
构的安全。
为了防止金属表面锈蚀，常采用防锈防腐涂料对其进行涂装
保护，保护层透气是造成金属表面失去阴极保护而加快锈蚀速率
的诱因。因此，防腐涂层只有具备了致密、疏水性强、附着力好、
电阻大或涂层足够厚的条件时，才能有效地屏蔽水蒸气、氧气、
氯离子等的侵蚀，起到物理防锈作用。一般室内钢结构在自然大
气介质作用下，要求涂层厚度 100μm，即底漆两道，面漆两道。
露天钢结构或在工业大气介质作用下的钢结构，要求漆膜总厚度
为 150μm～200μm。在酸环境中的钢结构要求使用氯磺化防酸漆。
钢柱柱脚在地面以下部分要用不低于 C20 的混凝土包裹，其保护
层厚度不小于 50mm。
五、结束语
钢结构具有强度高、生产制作工业化程度高、施工速度快的
特点，目前在工业建筑中较为广泛的得到应用。虽然钢结构在工
业建筑中的发展有一些制约因素，但是随着人们对钢结构及其技
术认识的不断提高，配套材料的不断完善，它在工业建筑中必将
取得飞速的发展。
参考文献：
[1]刘二燕.轻型钢结构在工业建筑中的设计应用[A].《建筑
科技与管理》组委会.2015 年 5 月建筑科技与管理学术交流会论文
集[C].《建筑科技与管理》组委会，2015：2.
[2]路慧军.钢结构在工业建筑设计施工环节中的优化思考
[J].江西建材，2014，（23）：17.
国建筑业的主力阵容，并将最终成为我国建筑业的主流建筑工艺。
在我国，钢结构以其无与伦比的特性而获得了较为广泛的应用与
发展空间。本文剖析了工业建筑设计施工环节中钢结构的应用，
并对其中存在的问题提出了相应的解决措施。
【关键词】钢结构；工业建筑；应用
引言
钢结构由于其特有的架构使得同样的建筑面积，钢结构可以
增大住宅的空间使用面积并且还减少了建筑垃圾的排放与对环境
产生的严重的污染。由于钢结构的积木式建筑方式，使得建筑材
料完全可以循环利用，重复使用。
一、工程概况
某合金铸造厂房熔化浇注设备集中设置于主厂房内，由于工
艺流程复杂，室内又有高温热源，酸性气体腐蚀的影响等，故对
厂房结构设计提出了特殊要求，造成结构设计的复杂性。厂房一
层平面为矩形，总建筑面积 9408m
2 ，长 98m，宽 64m，跨度 24m，
柱距 18m，网架底标高 11.8m，檐口标高 15.6m。主跨内设有一台
16t/3.2t、一台 20t/5t 工作制桥式起重机，轨顶高 9m。
二、结构方案的确定
由于受工艺流程配置的要求，主厂房采用钢柱钢网架结构，
顶部为正放四角锥焊接球网架。柱截面为 H 型钢，钢板焊制。厂
房四周设置 6 米间距抗风柱，柱间垂直支撑，设备管道沿外墙布
置。钢结构拼接连接采用摩擦型高强度螺栓，保证了结构体系的
抗侧弯刚度及稳定。
三、钢结构的优点
钢结构工业厂房因其施工速度快、自重轻、抗震性能好、环
保等特点在建筑工程中已被广泛认可，与钢筋混凝土结构相比，
有其独特的优点：钢结构自重轻。钢结构的容重虽然较大，单与
其它建筑材料相比，它的强度却高很多，因而当承受的荷载和条
件相同时，钢结构要比其它结构轻，便于运输和安装，并可跨越
更大的跨度。自重轻不仅可以减少运输和吊装费用，还可以降低
基础造价，其综合经济优于钢筋混凝土结构体系。钢结构布置灵
活。钢结构能满足工业厂房建筑设计的大跨度要求，跨度最大可
达 48m，在梁高相同的情况下，钢结构的开间可比混凝土结构的开
间大 50%，从而使柱网布置更加灵活。纵向温度区段长度允许 300m，
横向温度区段长度允许 150m，符合工业厂房不设变形缝的要求。
钢结构节约面积。钢结构与混凝土结构相比节约结构占用面积，
增加使用面积，空间利用率高。网架结构形成的屋面下部空间较
大，可布置各种管道，如通风、消防、空调冷水、采暖、给水、
封闭母线、压缩空气等，充分利用建筑空间，节约投资。钢结构
抗震性能好。由于钢结构本身具有较好的塑性和韧性，故能够充
分耗散地震能。不会因为偶然超载或局部超载而突然断裂破坏，
钢结构对动力荷载的适应性较强，钢梁、钢柱组成柔性框架可抵
抗 8 度以上地震，因此钢结构在地基承载力低和地震设防烈度较
高的地方应用广泛。钢结构施工速度快。轻钢厂房全部钢构件都
可以在专业化的金属结构制造厂制作加工，机械化生产程度高，
保证精度，确保质量。制成的构件运到现场组装，现场通常只需
进行紧固件和螺栓的安装，施工速度快，大大缩短建设周期，使
厂房能尽快建成投产，获得良好的经济效益。钢结构属于环保建
筑。钢材本身是一种高强度高效能的材料，相比混凝土结构施工，
钢结构安装属于干式作业，对环境的污染少，没有噪声和粉尘污
染；已建成的钢结构易于拆卸、加固或改造，同时还可以回收再
利用，绿色环保，具有很高的再循环价值。
四、钢结构在工业厂房设计中需注意的问题
虽然钢结构工业厂房有很多优点，但作为一种材料，它也有
很多缺点，例如防火性能差、易锈蚀等，在设计与施工的过程中
一定要考虑到这些因素。
4.1 钢结构工业厂房的防火设计
钢结构工业厂房防火能力很差，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，钢结构必须做隔热及防
火设计。①正确定义建筑物生产的火灾危险性类别，合理确定建
筑的耐火等级依据《建筑设计防火规范》，对厂房生产火灾危险性
分为甲、乙、丙、丁、戊五类，如果确定工程为二级耐火等级，
就应该严格按照二级耐火等级加涂防火涂料进行防护，使钢构件
达到二级防火等级的耐火极限要求。②设计时要选用恰当的钢结
构防火保护方法对钢结构采取有效的保护，就是将钢结构的耐火
极限提高到规范规定的值，防止钢构件遇火发生变形塌落。目前，
保护钢结构厂房最常用的方法是在其表面涂覆钢结构防火涂料，
发生火灾时它作为耐火隔热保护层，有效地提高钢构件的耐火极
限，满足现行国家规范的要求。在使用防火涂料时，应当注意防
火涂料和底层防腐涂料的相互匹配，不得与底层防腐涂料发生化
学反应，以免影响防腐防火效果。我们在设计时，要根据不同建
筑对构件耐火极限的要求，通过科学比较，选出最恰当的防火保
护方法，达到经济和安全要求。③钢结构建筑设计时要合理划分
建筑物的防火分区，对每个防火分区的面积进行严格的控制。同
时要控制每个分区的疏散口数量及疏散距离，安全出口是指符合
防火规范规定的疏散楼梯、直通室外地平面或安全区域的门。由
于钢结构建筑自身存在的弱点，我们在设计时要充分考虑人员疏
散的因素，将人员密度指标和钢结构建筑的特点综合起来考虑，
加强对安全疏散路线、疏散距离、疏散宽度的设计要求，科学设
置疏散指示标志，使人员能快速疏散到安全地带，从而大大减少
人员伤亡和人民财产损失。
4.2 钢结构工业厂房的防腐设计
钢结构表面直接暴露在大气中就会锈蚀，当钢结构厂房空气
中有侵蚀性介质或钢结构处在潮湿环境中时，钢结构厂房锈蚀就
会更加明显和严重。钢结构的锈蚀不仅会使构件截面减小，还会
使钢构件表层局部产生锈坑，当构件受力时将引起应力集中现象，
使结构过早破坏。因此，对钢结构厂房构件的防锈蚀问题应予以
足够的重视，并应根据厂房侵蚀介质情况和环境条件在总图布置、
工艺布置、材料选择等方面采取相应对策和措施，以确保厂房结
构的安全。
为了防止金属表面锈蚀，常采用防锈防腐涂料对其进行涂装
保护，保护层透气是造成金属表面失去阴极保护而加快锈蚀速率
的诱因。因此，防腐涂层只有具备了致密、疏水性强、附着力好、
电阻大或涂层足够厚的条件时，才能有效地屏蔽水蒸气、氧气、
氯离子等的侵蚀，起到物理防锈作用。一般室内钢结构在自然大
气介质作用下，要求涂层厚度 100μm，即底漆两道，面漆两道。
露天钢结构或在工业大气介质作用下的钢结构，要求漆膜总厚度
为 150μm～200μm。在酸环境中的钢结构要求使用氯磺化防酸漆。
钢柱柱脚在地面以下部分要用不低于 C20 的混凝土包裹，其保护
层厚度不小于 50mm。
五、结束语
钢结构具有强度高、生产制作工业化程度高、施工速度快的
特点，目前在工业建筑中较为广泛的得到应用。虽然钢结构在工
业建筑中的发展有一些制约因素，但是随着人们对钢结构及其技
术认识的不断提高，配套材料的不断完善，它在工业建筑中必将
取得飞速的发展。
参考文献：
[1]刘二燕.轻型钢结构在工业建筑中的设计应用[A].《建筑
科技与管理》组委会.2015 年 5 月建筑科技与管理学术交流会论文
集[C].《建筑科技与管理》组委会，2015：2.
[2]路慧军.钢结构在工业建筑设计施工环节中的优化思考
[J].江西建材，2014，（23）：17.
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