隨著國家經濟的快速發展，鋼結構在建筑領域起到了舉足輕重的作用，扮演著越來越重要的角色，無論在工業還是民用建筑中，鋼結構以其突出的特點迅速地占領著越來越廣的市場。其特點有：其整體剛度和抗震性能好、施工速度快、自重輕、承載力高，在大跨度及超高層建筑中代替了鋼筋混凝土結構，但也存在著防火性能差、易腐蝕等缺點，在設計中根據其特點揚長避短才能更好地發揮鋼結構的作用，現在就鋼結構廠房設計的現狀與優化對策來進行分析。
1、鋼結構工業廠房的概述
1.1、鋼結構工業廠房的優越性
目前，在我國工程廠房設計施工的過程中，人們主要是將鋼結構材料作為其主要的施工材料，其優點主要體現在以下幾個方面：
(1)在工業廠房現場施工的過程中，由于鋼結構材料可以進行工業化的批量生產，而且采用的機械設備在施工的過程中可以進行現場拼裝。因此這就大幅度的縮短了工程施工的工期，降低了總工程投資成本。
(2)將鋼結構材料和混凝土結構材料相比，鋼結構材料有著質量輕，強度高等方面的特點，因此在實際應用的過程中，不僅可以大幅度的降低建筑結構在使用中所產生的荷載，還有效的提高了廠房結構的穩定性和可靠性。而且在采取可靠的防腐蝕措施后鋼結構在使用時也有著較強的耐腐蝕性能，這也使得工業廠房結構在使用時不會受到外界環境因素的影響，使其結構的穩定性和耐久性出現問題。
(3)鋼結構材料在使用的過程中強度比較高，投資成本也比較低，而且還可以多次的回收利用，這就使得鋼結構工業廠房有著良好的環保節能功能，為我國社會經濟的可持續發展打下了扎實的基礎。
1.2、鋼結構工業廠房的設計原則
設計鋼結構工業廠房時應從工程實際情況出發，合理選擇材料、結構方案和構造措施，滿足結構構件在運輸、安裝和使用過程中的強度、穩定性和剛度的要求,符合防火、防腐蝕的要求，并宜優先采用通用和標準化的構件，減少制作、安裝工作量。鋼結構設計文件中，應注明建筑結構的設計使用年限、采用的鋼材牌號、連接材料的型號(或鋼號)。
2、鋼結構工業廠房結構設計的主要特點
鋼結構廠房在世界各地均得到普遍使用,尤其是在發達國家應用更為廣泛。鋼結構廠房通常適用于倉儲庫房、工業廠房、會館展廳、凈化車間以及超市，其設計的主要特點有以下幾個方面：①具有較大的空間和跨度，且建筑質量輕，強度極高；②設計一般選用最先進方法，可充分滿足鋼材對抗沖擊性、變形能力、抗震性以及剛性等多方面要求；③鋼結構建筑能夠反復利用，且搬動遷移十分便利，避免了大量鋼材的浪費，保護環境不受到污染；④鋼結構獨特且輕巧，實際占用面積小，應用面積廣，增加了建筑物內的使用空間；⑤組成零件標準，制作精良，安裝方便快速，有效縮短了施工工期，減少投資成本；⑥在采取可靠的防火和防腐蝕措施后具有較高的防火性和較強的防腐蝕性。
3、鋼結構工業廠房設計現狀及優化對策
在鋼結構廠房穩定性研究過程中，最為關鍵的內容是軸力與彎矩耦合效應，進而是整體穩定整體與局部穩定之間的相互關系。目前，鋼結構廠房設計中的安全系數不能反映整體與局部之間的關聯性。結構參數不確定，結構響應差異顯著，隨機參數結構極值處于失穩狀態。因此，要不斷優化鋼結構廠房設計，提高其使用性能以及安全性能。
3.1、優化鋼材的保溫隔熱與防火
鋼材具有很高的導熱性能，其導熱系數為 50 w(m.℃)，當受熱達到 100 ℃以上時，其抗拉強度就會降低，塑性增大；溫度達到 250 ℃時，鋼材抗拉強度會稍提高，但塑性卻降低，出現藍脆現象；溫度達到 500 ℃時，鋼材強度降至很低，會致使鋼結構塌落。所以當鋼結構所處環境溫度達到 150 ℃以上時，就必須做隔熱防火設計。其做法一般為：鋼結構外側包耐火磚、混凝土或硬質防火板材。或者鋼結構刷厚涂型防火涂料，厚度按《鋼結構防火涂料技術規程》計算。
3.2、優化鋼結構工業廠房立面設計
輕鋼結構的建筑主要有把握以下 4 個方面的特征：規模、線條、色彩、變化。
鋼結構工業廠房的立面主要由工藝布置來決定，在滿足工藝的要求下力求立面簡潔恢宏同時使節點盡量簡單統一。彩色壓型鋼板使得輕鋼廠房的建筑表現得體形輕盈色彩豐富，明顯優于傳統鋼筋混凝土結構的沉重單一。在輕鋼廠房的設計中常采用跳躍性色彩和冷色調，重點突出主要出入口、外天溝、收邊泛水等地方，既體現了現代化廠房的恢宏氣勢，又豐富了立面效果。
傳統的鋼筋混凝土結構工業廠房，外墻維護為磚砌體，外裝修為涂料或面磚，輔以色帶，由于混凝土屋面設置采光窗效果不理想，設計時通常在墻面設置大量的采光窗。但對于維護墻為彩色壓型鋼板的鋼結構廠房來說則不然。線條是表現輕鋼結構建筑風格最獨特的特征，均勻的線條或橫或豎，使得輕鋼結構建筑富有流暢的金屬質感，體現了強烈的現代工業氣息。
3.3、優化鋼結構工業廠房支撐系統
在鋼結構工業廠房柱間支撐系統和屋蓋支撐系統布置過程中，要按照廠房的實際振動設備、噸位、跨度、結構形式、柱網設置以及高度與吊車設置等狀況來決定。一般而言，不考慮屋蓋結構的檁條，主要設定在垂直支撐上。在無檁系統中，屋面板要和屋架進行焊接，從而達到上弦支撐目的。但在實際設計過程中，由于施工條件的束縛。考慮到安裝要求，要將上弦橫向支撐系統設置在屋架上弦位置以及天窗架上弦部位。同時，當廠房屋架間距處在12m以上時，或者設置有特重級的振動設備與橋式吊車時，要設定縱向的水平支撐系統。
3.4、優化鋼結構工業廠房屋面設計
在鋼結構廠房的屋面設計中，主要內容是防水。屋面防水設計主要考慮三個方面的因素：一是屋面坡度；二是天溝形式；三是單坡屋面長度。執行相關的屋面工程技術標準，在實際工程中，諸多廠房屋面坡度處在(2％~3％)之間，符合實際要求。考慮到材料性能、節點處理與技術等因素，要將坡度設置為5%。在積雪地區，坡度要增大，而鋼結構廠房的單坡屋面長度設計要注意所在區域的溫差與降雨變化。根據相關工程設計資料顯示，單坡屋面長度要把控在70m以下，才能保證廠房的使用性能。當超過這個標準值時，要進行特殊處理。當前應用較為普遍的鋼結構屋面設計方案主要有兩種：第一，采用雙層彩色壓型鋼板，其保溫棉有助于防水，但溫變化較大，難以解決熱脹冷縮問題；第二，采用由保溫層、隔汽層、卷材防水層等組合而成的復合柔性鋼屋面系統，外鋪柔性卷材，有助于改善熱脹冷縮狀況。
3.5、防銹處理
鋼結構表面直接暴露在大氣中就會銹蝕，當鋼結構廠房空氣中有侵蝕性介質或鋼結構處在潮濕環境中時，鋼結構廠房銹蝕就會更加明顯和嚴重。鋼結構的銹蝕不僅會使構件截面減小，還會使鋼構件表層局部產生銹坑，當構件受力時將引起應力集中現象，使結構過早破壞。因此，對鋼結構廠房構件的防銹蝕問題應予以足夠的重視，并應根據廠房侵蝕介質情況和環境條件在總圖布置、工藝布置、材料選擇等方面采取相應對策和措施，以確保廠房結構的安全。一般鋼結構的防腐常采用防銹底漆和面漆，涂裝層數及厚度常根據其使用環境和涂層性質來決定。一般室內鋼結構在自然大氣介質作用下，要求涂層厚度 100 μm，即底漆兩道，面漆兩道。
由此可見，在鋼結構工業廠房設計的過程中，我們不僅要對鋼結構廠房強度、穩定、抗震性能、耐久性等方面性能進行嚴格的要求，還要著重重視采取可靠的防火和防腐蝕措施，從而有效的提高工業廠房結構的穩定性和可靠性。
