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工业建筑结构设计优化探讨

发表时间：2020/10/27 来源：《基层建设》2020年第19期作者：雷艺菲

[导读] 摘要：工业建筑的建设主要是以工业加工生产为目的，大规模的工业生产离不开其配套的工业工厂。

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        摘要：工业建筑的建设主要是以工业加工生产为目的，大规模的工业生产离不开其配套的工业工厂。厂房的建设已成为建筑业的一个重要分支。通过进一步完善厂房的建设，更好地实现各类生产环节的高效实施。结构设计是工业厂房建设相关环节中最关键的部分。这一环节的有效实施直接影响到厂房的施工质量。目前，厂房的基本结构设计理念相似。但由于设计人员设计理念的不同和实际情况不同，在设计厂房建筑结构时必然会出现不同的结构形式。提出了一些相关建议。
        关键词：工业建筑；结构；优化
        随着我国国民经济迅速发展，我国工业也在不断进步，整体的工业化进程也在不断推进。在建筑行业发展的背景下，我国市场主要呈现出了工业建筑规模增加的趋势。为了能够保证工业建筑的质量，因此要从工业结构设计的方面来对工业建筑进行规范。本文通过，对工业建筑结构类型进行分析对比，并对结构设计中所涉及到的数据进行阐述，对工业建筑项目的施工提出相应的对策，就工业建筑项目如何以高质量完成提出建议。
        1工业建筑结构类型分析
        在一般情况下，工业建筑结构设计都会随着实际的建筑环境而进行相应的变化，设计的改变也在一定程度上与工业建筑运用的设备和生产容量有关。除此之外，工业建筑结构设计还应当考虑到其他因素。一方面要对工业建筑中的设备使用时间进行预期计算；另一方面要对工业建筑物完成之后的使用时间和预期投资金额进行相应的规划。
        首先，从受力构件的角度分析，工业建筑结构设计基本以Q345-C钢与Q235-C钢为主。在平时使用过程中，主要使用的材料是Q235-A钢材。在建设工程中，必须对钢梁应力自身的强度设计数值进行设计，且数据设计参照国家规范标准，必须达到90%。除此之外，还必须对相应的钢柱应力的强度设计数值进行设计，而且要求必须达到其目标值（目标值为95%）。
        在当前市场现有建筑材料的选择上，我国普遍采用的是钢结构与钢筋混凝土结构，从施工的便利性及其自身的优势来看，钢筋混凝土结构在施工时备受青睐，它有着方便浇筑、耐腐蚀、耐火性等优势。
        而钢结构普遍运用在工业体建筑中，它能够有效降低成本，缩短工期。二者在不同方面对工业建筑结构设计起着十分重要的作用。
        2工业建筑结构设计选型
        工业建筑结构设计选型涵盖选择的结构体系、基础选型、布置梁与柱网等。设计者结合建筑物的特性、高度、抗震设防烈度等选用适宜的结构体系，可以选择的结构体系有框架结构、巨型结构、砖混结构等，之后是确定墙、梁、柱的大小和分布等。可以选用轻钢结构、预应力钢筋混凝土结构等一系列轻型空间结构，从而使建筑的抗荷载性能提高。
        2.1注重结构概念设计
        概念设计指的是在施工图时期，对工程结构要求的力学知识、材料特性等具备一个确切的概念，这有利于执行整体设计方案和保障施工图设计质量。在工业建筑结构设计选型中渗透概念设计可以有效避免形成裂缝。工业建筑结构的概念设计属于一种新的设计思维，其可以有效结合整体概念兼顾结构总体系统以及一系列分体间的力学联系性，以规划一种经济、安全的结构总体方案。
        2.2注重极限状态设计
        工业建筑结构应满足正常应用极限与承载力极限。一般的钢筋混凝土构件内力到达30%的极限荷载时，裂缝较易形成，这样裂缝的宽度会保持在0.05-0.1mm间，这对工业建筑结构的安全性将形成不利影响。并且，基于自重影响下不少工程的框架结构与梁式结构会形成剪力区主拉应力裂缝或拉区开裂。鉴于此，应注重极限状态的设计问题。

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        3工业厂房的钢结构设计要点
        3.1优化防火设计
        防火设计是工业厂房建筑设计的重要方面。钢结构工厂和混凝土工厂有明显的差别，钢结构工厂具有高强度、高塑性、质量轻等优点，同时，也存在一定的结构缺陷。即温度的影响大，防火能力相对混凝土结构较差，这使得钢结构工业厂房如果未进行防火处理会面临巨大安全隐患。所以，需要针对其防火性能进行更加深入的优化与完善。一般需要通过合理的防火涂料在钢结构表面喷涂防火设计的优化，提高防火性能。同时还增加了绝热设计的内容。确保钢结构工厂的安全性，同时也会对防止钢结构的腐蚀有一定的作用。
        3.2钢结构厂房的抗震性设计优化
        在工业厂房建筑结构设计中，抗震是关键内容，尤其是对地震多发地区，确保工业厂房建筑结构的抗震性能尤其关键。抗震设计必须保证结构的质量和刚度尽可能地均匀分布。在整体布局中，要充分考虑受力平衡，减少变形不均匀，提高结构整体刚度。在工业厂房的抗震设计中，要体现整体设计，严格控制钢结构的连接，确保其稳定性不受任何冲击，防止结构在地震中的疲劳损伤。保证构件在屈服前进入塑性工作，避免其突然发生倒塌，充分提高钢结构的抗震性能。建立必要的支撑体系（斜杆支撑、竖向支撑等），以提高钢结构的整体稳定性，对于钢结构作为空间结构体系来说非常重要。能够提升在震动过程中的抵抗效果，避免因为震动发生单一杆件失联，而导致的坍塌。
        3.3刚架系统和支撑的优化
        在厂房刚性框架和支撑系统的设计过程中，应根据厂房设备的实际情况进行结构设计。充分了解设备的振动、高度、吨位、跨度和起重机等大型设备。对大型机械设备应严格按照施工规范进行结构设计，优化了在全厂具有支撑作用的垂直支撑结构，提高了整体支撑能力和抗压性能。设计时按照“强柱弱梁，强节点弱构件”的设计原则，对于需要安装大型机械设备的工厂，设计者应当按照有关规定，根据实际需要设计厂房的高度和支撑结构。在厂房屋顶设计中，为了保证屋顶结构具有良好的防水排水功能，必须严格按照设计要求，综合考虑屋顶的坡度和沟槽的形式，对于屋顶支撑系统的优化，它的可靠性和稳定性是它的核心，增加斜支杆的连接来确保钢架的稳定性，并且由于南北地区降雨量的差异，屋顶的坡度设计也有明显差异。因此，在设计过程中，根据实际情况的不同，采用有针对性的合理设计。
        3.4工业建筑结构的空间优化
        工业建筑结构设计中，必须要考虑到空间的科学性与合理性，除此之外，还要对内部总平面进行相应的设计。工业建筑结构设计与需要到的施工工艺和生产流程息息相关。在设计空间布局时，要对建筑现场涉及到的管道运输、公共基础设施、地段等进行有效规划。
        尤其是在对公共设施的设计规划中，要具备全方位的思维，充分认识到行政管理、生产辅助等的用房需求。在实际的划分工作中，要对生产区域进行有效的规划管理，科学合理的规划有利于企业各项工作顺利展开。值得注意的是，由于工业建筑中使用的材料具有腐蚀性、挥发性等，对人的身体健康容易造成较大的威胁，因此这类的建筑不能够用作生活住宅，长此以往会对人的生命安全带来较大的伤害。
        结语
        优化工业厂房的建筑结构设计，具有十分重要的意义。设计的质量直接影响到厂房的安全性和可靠性。根据工厂的实际需要，在满足工业生产活动的同时，努力优化工厂结构的设计。在工厂结构的设计中，从强度、抗震性能、安全性和耐久性等方面考虑了工厂建筑的整体结构。要最大限度地提高整个厂房的空间利用率，在整体布局中为工人创造舒适、安全的工作环境。同时，厂房建筑结构的优化设计主要是基于主观判断。需要在客观数据的基础上进一步完善理论，实现厂房结构的优化。设计师必须不断引进新的设计理念，大胆创新，努力使工业厂房的结构设计更加现代化和人性化。
        参考文献：
        [1]唐飞.工业厂房钢结构设计现状及改进措施[J].住宅与房地产，2018（13）：120.
        [2]宋伟.工业厂房结构设计要点探析[J].工程技术研究，2017（10）：217+241.