钢结构建筑:从设计到交付,需要注意哪些事项?(一)

5/19/2025

在快速发展的工业环境中,模块化建筑逐渐成为首选的工业建筑解决方案。模块化建筑经历了百年的发展,这类建筑在耐用性、成本、施工效率之间找到了完美的平衡。根据住建部出台的《建筑产业现代化发展纲要》中指出,在2025年,模块化建筑占新建建筑的比例将提升至 50%,而在同一时间,模块化建筑在美国以及日本等发达地区等渗透率,已经达到了90%,法国、瑞典等地也达到了80%以上。

Steel Structure Building

如今,无论物流仓库、高精度电子车间、重型机械加工车间还是到高层办公楼,模块化建筑都能给到客户一个完美的解决方案,今天我们将使用模块化建筑中的预制钢结构厂房为例子,模拟一遍从设计到方案深化,施工以及最后交付后需要注意的事项。

设计初始:了解什么是预制钢结构厂房?

在设计之初,我们需要考虑的首要因素即为:我们需要哪一类的模块化设计来符合实际的需求?在预制结构的选择中,首先需要根据实际情况考虑工厂基础信息:单层厂房、双层厂房、多层厂房、单跨结构、双跨结构、多跨结构等。

1.单层预制钢结构厂房

单层钢结构厂房或仓库是最常见的结构形式,它的应用广泛,适应性强,小到玩具工厂或堆放仓库,大到数千万平米的工业加工基地,都能看到单层厂房的身影,这类工厂施工快捷,空间利用率高,并且可以根据后续公司的发展不断调整布局,气候环境适应性强,同时,单层预制钢结构建筑发展的较早,在目前成熟的设计技术以及施工工艺下,可以有效控制成本,也是目前应用最为广泛的钢结构建筑之一。

2.多层预制钢结构厂房

相较于单层结构,多层钢结构建筑在土地资源紧张的城市或高附加值产业中更为常见。多层钢结构厂房有时也会与高层办公楼的设计相结合,同时满足于办公及制造等不同需求。多层钢结构建筑对荷载的要求更高,但同时可以针对不用需求进行更多元化的利用,具备高性能(抗震、洪水、抗腐蚀等)与高利用率的双重保障,在很多大型工厂或者工业产业园,甚至购物中心的建设中,多层钢结构建筑较为常见。

3.跨度考虑,(单跨、双跨、或多跨厂房)

单跨车间
根据不同行业的使用场景,在设计中也需要将最大跨度作设计因素之一进行考虑。单跨厂房,指的是在工厂的宽度设计中,只有最两侧两个支撑点,形成单一跨度的空间结构。在很多生产场景中会对跨度有具体需求,例如工厂需要引进的大体量机械设备,也可能航空航天中,飞机的维修机库或总装车间,由于需要考虑飞机机翼的长度,也因此会对维修机库的跨度进行严格要求(通常跨度会超过60米,新天地钢结构制作的桁架结构最大跨度达到140米),以适应实际需求。

双跨或多跨车间
适用于跨度较小、生产工艺相近,或需要连续工艺组装的车间组合,一个合理设计的多跨车间甚至可以有助于工厂排布生产流程。在很多的大型厂房中,多跨车间也可以做到不同层高以适应不同的生产工艺,同时在设计多跨车间时,需要考虑更多细节,如增加采光或通风口,更高的防火要求等。总之多跨车间需要考虑的因素会比单跨更多,大体量或大跨度的单跨工程通常也会要求更高的制作以及安装工艺,具体选择单跨或多跨,以及跨度要求还是需要根据实际生产需求来决定。

4.层高

在设计阶段中,工厂的层高也是需要考虑的重点之一。如果有大型设备或设备平台的安装需求,则需要预留安装以及维护的空间,通常情况下,工厂的层高需要大于6米以上。在多层的标准厂房中,层高也需要高于4.5米,针对不同的行业还需要不同的考虑,例如是否需要增加通风、洁净、或温度、湿度的要求。因此可能需要预留更多的空间来保证设备的安装及日常的使用。在不同的行业分类中,对层高的整体要求也会不同。例如在汽车制造或者重工业制造中,层高通常为8-12米,新天地钢结构目前正在规划的钢结构桥梁专用车间,由于考虑更大体量的钢结构桥梁制作,因此设计的单层层高,高达20米以上。而轻工业,例如手机或其他电子装配产业,对层高的要求则没有那么严苛,通常3.5至5米即可。

5.工厂设计参考参数

在此,我们列举出了通常情况下的设计参数进行参考,但需要注意的是,不同行业中,设计需求会有很大差距,具体还需要与专业钢结构设计师进行沟通,在满足当地法律法规的条件下,进行符合实际制造需求的设计。
  • 跨度:标准跨度从6米到24米不等,部分行业的大型工厂可以实现高达60-90米的跨度。不同行业的跨度需求其结构类型也有所不同。例如,大跨度通常采用网架结构或桁架结构,而标准跨度则更倾向于采用经济性更高的门式刚架结构。
  • 间距:柱间距通常设置在6到9米之间,它会直接影响地基复杂性和屋顶构件。网格的间距会影响支撑的总数,决定檩条和吊车梁的尺寸和成本。
  • 环境:天窗、半透明面板和屋脊安装通风器通常集成在一起,可以减少能源消耗并改善室内环境质量。
  • 高度:车间高度通常在6米至12米之间,特殊情况能超过15米,详情可见下表:
行业 高度
部分重型机械制造 (带有器重设备) ≥15 m
印刷和包装 ≥12 m
机械设备 ≥10 m
电子产品和家具 ≥8 m
一般制造业 ≥6 m

钢结构建筑因其显著优势而如今得到了大规模的推广,但在发达国家中,模块化建筑-钢结构厂房的比例仍然大幅领先,除了令人咋舌的成本优势,对于使用者来说,可以快速便捷的后续拓展改造,以及大幅缩短的施工周期,都是预制构件令人如法拒绝的优势,与此同时,成熟的预制生产工艺以及安装技术,降低了成本的同时,保证的产品的质量,让钢结构厂房、钢结构仓库、钢结构公共建筑 等产品成为了满足需求等最佳选择。

钢结构建筑

新天地钢结构所承接的大连电瓷制造产业园(江西),该钢结构加工车间为超大体量的网架结构进行制作,车间占地面积近16万平方米,总建筑面积达到16.6万平方米。设计满足了超大跨度的结构需求,制作技术国内领先。

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Michael Zhai

迈克尔专注于钢结构建筑行业中的智能制造技术及产品推广。凭借在车间运营及现场安装管理方面丰富的实践经验,他对钢结构的全自动化制造、预制组装以及质量控制拥有独到见解。

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