工業(yè)廠房建筑結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化的探究

董天舒

摘要：近年來，中國的經(jīng)濟發(fā)展迅速，并取得了較大的成功。在工業(yè)與民用建筑設計方面，正逐步向大噸位、大跨度建筑轉(zhuǎn)變。過去我國工業(yè)廠房通常為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，具有造價低，施工方便，強度高和塑性高的良好性能。而在目前的廠房建筑設計中，鋼結(jié)構(gòu)正逐步取代鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在廠房工業(yè)建筑設計中得到廣泛應用，因此本文對工業(yè)廠房建筑結(jié)構(gòu)的設計優(yōu)化進行了論述，以供同行借鑒。

關(guān)鍵詞：工業(yè)廠房；建筑結(jié)構(gòu)；設計；優(yōu)化

引言

工業(yè)是我國的支柱產(chǎn)業(yè)，隨著經(jīng)濟和工業(yè)的發(fā)展，大規(guī)模的工業(yè)逐漸興起，工業(yè)建筑是建筑業(yè)的一個重要分支，是廠房建筑的基本形式。目前，我國的建筑設計的指導思想是相似的，但由于設計師個人主觀思想和設計經(jīng)驗的差異，使得廠房結(jié)構(gòu)的設計質(zhì)量不穩(wěn)定，設計瑕疵不可避免。我們只是根據(jù)多年的工作經(jīng)驗，分析大量的數(shù)據(jù)，提出了一些想法和建議，希望能對相關(guān)的建筑設計人員有所參考。

1對工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)的分析

1.1單一的框架結(jié)構(gòu)

多數(shù)工業(yè)建筑的廠房都是水平梁和垂直柱組成的剛性框架的結(jié)構(gòu)形式。柱子和框架相互支持，以消除水平力。這使得建筑空間的穩(wěn)定性很好，可以有效地降低建筑物的造價，但對于較高的結(jié)構(gòu)和大跨度結(jié)構(gòu)，其使用范圍會有較大的局限性。對于鋼結(jié)構(gòu)，應使用箱形柱，讓柱子在兩個方向擁有相近的慣性矩。

1.2混合系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

該混合系統(tǒng)是兩種形式的框架的相互支持和結(jié)合，支撐和一個純鋼框架結(jié)合的混合形式，共同作用來抵制水平荷載?；旌舷到y(tǒng)可以有效地減少柱子的彎矩。兩種框架、鋼柱和斜撐的協(xié)調(diào)是對整個系統(tǒng)的作用是最大的。

2工業(yè)建筑設計優(yōu)化的要點

2.1消防設計

由于混凝土結(jié)構(gòu)廠房受溫度的影響較小，而鋼結(jié)構(gòu)廠房不同，消防系統(tǒng)的建設和發(fā)展一定要實事求是，認真對待。必須從科學的角度出發(fā)，采取必要的隔熱防火設計，確保建筑各構(gòu)件的可靠性和安全性。為了防止火災對鋼結(jié)構(gòu)的破壞，一定要做好鋼結(jié)構(gòu)的防火設計，并對制作施工過程采取嚴格的監(jiān)管措施。

2.2防腐蝕設計

氧化和腐蝕情況時有發(fā)生。如果鋼結(jié)構(gòu)建筑經(jīng)常處在潮濕的環(huán)境中，將面臨嚴重的腐蝕危險。一旦發(fā)生腐蝕，鋼截面有效截面積將越來越小。同時，鋼結(jié)構(gòu)表面出現(xiàn)銹蝕，就會產(chǎn)生相應的應力集中。

2.3抗震設計

最能體現(xiàn)建筑物的質(zhì)量和剛度均勻性，應該就是建筑材料了。對于抗震設計最好是采用鋼框架結(jié)構(gòu)。鋼結(jié)構(gòu)的支撐系統(tǒng)，必須具有一定的強度，因為地震會造成疲勞作用。如果鋼結(jié)構(gòu)有所破壞，正常情況下不是因為材料不足，而是因為鋼構(gòu)件失穩(wěn)，進而出現(xiàn)破壞。所以在設計過程中，我們應該更多的注重細節(jié)。對于混凝土結(jié)構(gòu)，節(jié)點破壞后產(chǎn)生塑性鉸，并吸收地震能量，使結(jié)構(gòu)具有抗震能力。

2.4頂板支護結(jié)構(gòu)的優(yōu)化

屋蓋系統(tǒng)的設計必須由車間跨度、高度、面積、布局、起重機和抗震條件來判斷。通常能否作為屋頂結(jié)構(gòu)，需要看其承載能力。但是由于施工條件受到限制，能否進行安裝，需要考慮。在車間或工廠方面的建設中若需用起重機或強振動設備則對應的屋蓋設計中應有水平支撐。支撐系統(tǒng)布置應合理，用鋼量應進行精確的計算。

2.5材料的優(yōu)化

工業(yè)廠房建筑設計中，材料的優(yōu)化是至關(guān)重要的。不同的材料的結(jié)構(gòu)可以產(chǎn)生不同的效果，因此，重要的是優(yōu)化施工所用的材料。這些材料的優(yōu)化，一般應根據(jù)工業(yè)廠房的實際情況進行選擇，并能在施工過程中得到更好的使用，特別是對鋼或鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)類型的選擇必須謹慎對待。

3廠房結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計原則

3.1安全原則

工業(yè)廠房建筑主要是為人類的生產(chǎn)生活創(chuàng)造更大的便利。在實際生產(chǎn)中，許多設備有大量的工作人員監(jiān)管，這意味著工業(yè)廠房必須保證安全，避免對工人的生命安全造成威脅，安全應作為未來工業(yè)建筑和設計優(yōu)化的關(guān)鍵。

3.2經(jīng)濟原則

工業(yè)建筑的設計的經(jīng)濟性，包括對造價的管理和控制，應體現(xiàn)結(jié)構(gòu)經(jīng)濟性和建筑使用目地的對應。越重要的工程，相應的其設計施工的造價的控制富裕度亦越寬松，反之工廠里一些并非核心的建筑，在保證滿足使用功能的情況下，夠用即可，不必要過于復雜以此降低造價。總之，應盡可能在保障結(jié)構(gòu)安全的基礎(chǔ)上，降低成本，使經(jīng)濟性可以得到提高。

3.3功能原則

一個工業(yè)廠房建筑對社會的發(fā)展是很有幫助的。其使用周期初期可能按照最初設計的初衷使用，而中后期可能面臨著使用目的的變更。所以在工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化中，應結(jié)合該建筑的基本功能，適當兼顧可能出現(xiàn)的技術(shù)改造情況，對建筑的構(gòu)型，體量做出適當調(diào)整，對關(guān)鍵部位，如基礎(chǔ)、柱、部分主要設備區(qū)域的框架梁，適當提高設計富余量，以確保在未來可以最大限度的被使用。

3.4綠色建筑的原則

在一個生產(chǎn)材料、技術(shù)及設備齊全的社會背景下，環(huán)境保護的綠色設計概念是非常受到關(guān)注的。所以應遵循保護環(huán)境的綠色建筑設計原則，在設計方案中，充分利用自然光照，合理布置設備、構(gòu)件降低能耗?；诂F(xiàn)實，工業(yè)建筑最佳的設計方案就是綠色建筑的設計，亦是未來設計的發(fā)展方向。

3.5清潔的設計原則

工業(yè)廠房建筑另一條原則就是要有干凈的設計，減少廠房內(nèi)，廠區(qū)內(nèi)污染。也就是說，生產(chǎn)工藝流程的布置設計中，都要以整潔為原則。須優(yōu)化工藝布置，充分考慮設備安裝、檢修、調(diào)試、拆除的需要，以及正常生產(chǎn)過程中廠區(qū)內(nèi)日常清潔作業(yè)的特點，因地制宜的對廠房建筑的各個細節(jié)進行優(yōu)化。

4結(jié)束語

總之，對于工業(yè)廠房的建筑設計和優(yōu)化工作，要明確其意義，特別是在后期，工業(yè)建筑的安全規(guī)劃和優(yōu)化的作業(yè)是必須要進行的。在規(guī)劃和優(yōu)化的過程，必須嚴格按相關(guān)標準進行，在一些經(jīng)濟需求和目標明確的建筑中，要根據(jù)其基本標準，對詳細的結(jié)構(gòu)設計進行優(yōu)化。應根據(jù)各方面的規(guī)劃，進行改善，最終達到設計目的。