董天舒

摘要：近年來，中國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，并取得了較大的成功。在工業(yè)與民用建筑設(shè)計(jì)方面，正逐步向大噸位、大跨度建筑轉(zhuǎn)變。過去我國(guó)工業(yè)廠房通常為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，具有造價(jià)低，施工方便，強(qiáng)度高和塑性高的良好性能。而在目前的廠房建筑設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)中得到廣泛應(yīng)用，因此本文對(duì)工業(yè)廠房建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)優(yōu)化進(jìn)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(shè)計(jì)；優(yōu)化

引言

工業(yè)是我國(guó)的支柱產(chǎn)業(yè)，隨著經(jīng)濟(jì)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(gè)重要分支，是廠房建筑的基本形式。目前，我國(guó)的建筑設(shè)計(jì)的指導(dǎo)思想是相似的，但由于設(shè)計(jì)師個(gè)人主觀思想和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的差異，使得廠房結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)質(zhì)量不穩(wěn)定，設(shè)計(jì)瑕疵不可避免。我們只是根據(jù)多年的工作經(jīng)驗(yàn)，分析大量的數(shù)據(jù)，提出了一些想法和建議，希望能對(duì)相關(guān)的建筑設(shè)計(jì)人員有所參考。

1對(duì)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(jià)，但對(duì)于較高的結(jié)構(gòu)和大跨度結(jié)構(gòu)，其使用范圍會(huì)有較大的局限性。對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)，應(yīng)使用箱形柱，讓柱子在兩個(gè)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(gè)純鋼框架結(jié)合的混合形式，共同作用來抵制水平荷載。混合系統(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(duì)整個(gè)系統(tǒng)的作用是最大的。

2工業(yè)建筑設(shè)計(jì)優(yōu)化的要點(diǎn)

2.1消防設(shè)計(jì)

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(shè)和發(fā)展一定要實(shí)事求是，認(rèn)真對(duì)待。必須從科學(xué)的角度出發(fā)，采取必要的隔熱防火設(shè)計(jì)，確保建筑各構(gòu)件的可靠性和安全性。為了防止火災(zāi)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的破壞，一定要做好鋼結(jié)構(gòu)的防火設(shè)計(jì)，并對(duì)制作施工過程采取嚴(yán)格的監(jiān)管措施。

2.2防腐蝕設(shè)計(jì)

氧化和腐蝕情況時(shí)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(yán)重的腐蝕危險(xiǎn)。一旦發(fā)生腐蝕，鋼截面有效截面積將越來越小。同時(shí)，鋼結(jié)構(gòu)表面出現(xiàn)銹蝕，就會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的應(yīng)力集中。

2.3抗震設(shè)計(jì)

最能體現(xiàn)建筑物的質(zhì)量和剛度均勻性，應(yīng)該就是建筑材料了。對(duì)于抗震設(shè)計(jì)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(qiáng)度，因?yàn)榈卣饡?huì)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?yàn)椴牧喜蛔?，而是因?yàn)殇摌?gòu)件失穩(wěn)，進(jìn)而出現(xiàn)破壞。所以在設(shè)計(jì)過程中，我們應(yīng)該更多的注重細(xì)節(jié)。對(duì)于混凝土結(jié)構(gòu)，節(jié)點(diǎn)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(hù)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化

屋蓋系統(tǒng)的設(shè)計(jì)必須由車間跨度、高度、面積、布局、起重機(jī)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(jìn)行安裝，需要考慮。在車間或工廠方面的建設(shè)中若需用起重機(jī)或強(qiáng)振動(dòng)設(shè)備則對(duì)應(yīng)的屋蓋設(shè)計(jì)中應(yīng)有水平支撐。支撐系統(tǒng)布置應(yīng)合理，用鋼量應(yīng)進(jìn)行精確的計(jì)算。

2.5材料的優(yōu)化

工業(yè)廠房建筑設(shè)計(jì)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(yīng)根據(jù)工業(yè)廠房的實(shí)際情況進(jìn)行選擇，并能在施工過程中得到更好的使用，特別是對(duì)鋼或鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)類型的選擇必須謹(jǐn)慎對(duì)待。

3廠房結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)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(shí)際生產(chǎn)中，許多設(shè)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(duì)工人的生命安全造成威脅，安全應(yīng)作為未來工業(yè)建筑和設(shè)計(jì)優(yōu)化的關(guān)鍵。

3.2經(jīng)濟(jì)原則

工業(yè)建筑的設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性，包括對(duì)造價(jià)的管理和控制，應(yīng)體現(xiàn)結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)性和建筑使用目地的對(duì)應(yīng)。越重要的工程，相應(yīng)的其設(shè)計(jì)施工的造價(jià)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(fù)雜以此降低造價(jià)。總之，應(yīng)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(jì)性可以得到提高。

3.3功能原則

一個(gè)工業(yè)廠房建筑對(duì)社會(huì)的發(fā)展是很有幫助的。其使用周期初期可能按照最初設(shè)計(jì)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(yīng)結(jié)合該建筑的基本功能，適當(dāng)兼顧可能出現(xiàn)的技術(shù)改造情況，對(duì)建筑的構(gòu)型，體量做出適當(dāng)調(diào)整，對(duì)關(guān)鍵部位，如基礎(chǔ)、柱、部分主要設(shè)備區(qū)域的框架梁，適當(dāng)提高設(shè)計(jì)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(gè)生產(chǎn)材料、技術(shù)及設(shè)備齊全的社會(huì)背景下，環(huán)境保護(hù)的綠色設(shè)計(jì)概念是非常受到關(guān)注的。所以應(yīng)遵循保護(hù)環(huán)境的綠色建筑設(shè)計(jì)原則，在設(shè)計(jì)方案中，充分利用自然光照，合理布置設(shè)備、構(gòu)件降低能耗。基于現(xiàn)實(shí)，工業(yè)建筑最佳的設(shè)計(jì)方案就是綠色建筑的設(shè)計(jì)，亦是未來設(shè)計(jì)的發(fā)展方向。

3.5清潔的設(shè)計(jì)原則

工業(yè)廠房建筑另一條原則就是要有干凈的設(shè)計(jì)，減少?gòu)S房?jī)?nèi)，廠區(qū)內(nèi)污染。也就是說，生產(chǎn)工藝流程的布置設(shè)計(jì)中，都要以整潔為原則。須優(yōu)化工藝布置，充分考慮設(shè)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(diǎn)，因地制宜的對(duì)廠房建筑的各個(gè)細(xì)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化。

4結(jié)束語(yǔ)

總之，對(duì)于工業(yè)廠房的建筑設(shè)計(jì)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(jìn)行的。在規(guī)劃和優(yōu)化的過程，必須嚴(yán)格按相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，在一些經(jīng)濟(jì)需求和目標(biāo)明確的建筑中，要根據(jù)其基本標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)詳細(xì)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化。應(yīng)根據(jù)各方面的規(guī)劃，進(jìn)行改善，最終達(dá)到設(shè)計(jì)目的。