賴力 邢靈巧

攀鋼集團設(shè)計研究院有限公司 四川 攀枝花 617023

引言

在對工業(yè)廠房進行設(shè)計時，采用鋼結(jié)構(gòu)形式可以提高廠房應(yīng)用安全性和穩(wěn)定性，避免結(jié)構(gòu)在應(yīng)用期間受到周邊環(huán)境影響，出現(xiàn)倒塌等事故問題。設(shè)計人員在開展工作時需要深入現(xiàn)場，對區(qū)域內(nèi)環(huán)境、水文地質(zhì)條件進行全面了解，并且根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計要求，選擇合理的結(jié)構(gòu)體系，還要對原有設(shè)計理念進行全面更新和優(yōu)化，并且借助信息化技術(shù)和輔助軟件開展設(shè)計工作，要從各個層面對設(shè)計風(fēng)險進行全面預(yù)防，還要從根本上提高設(shè)計方案應(yīng)用的科學(xué)性，為后期實際建設(shè)行為提供科學(xué)指導(dǎo)，避免頻繁出現(xiàn)設(shè)計變更問題[1]。

1 工業(yè)廠房鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計要求

在進行工業(yè)廠房鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計時，設(shè)計人員需要對設(shè)計方案應(yīng)用經(jīng)濟性進行科學(xué)評估。與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)相比較，鋼結(jié)構(gòu)在使用時，選用的材料比較單一，可以降低經(jīng)濟損失問題發(fā)生概率。因為鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用較為頻繁，而且具有更強的穩(wěn)固性，在對其進行設(shè)計時，設(shè)計人員需要對各項材料運用要求進行準確注釋，在保證設(shè)計質(zhì)量的基礎(chǔ)上降低投資成本。設(shè)計人員還要提高鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用環(huán)保性，因為在進行鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計時，存在環(huán)保性能要求，因此設(shè)計人員需要對各項材料制作、施工期間是否會產(chǎn)生環(huán)境污染和資源浪費問題進行全面分析，同時要制定有效措施，對材料運用缺陷進行全面預(yù)防和控制[2]。

例如，設(shè)計人員可以對市場上一些節(jié)能環(huán)保型材料進行重點關(guān)注，并且將其運用于設(shè)計環(huán)節(jié)中，同時要對材料進行回收利用，避免鋼結(jié)構(gòu)在應(yīng)用期間出現(xiàn)資源浪費問題。在進行鋼結(jié)構(gòu)施工時，一般不會產(chǎn)生施工噪音和煙塵污染等問題，鋼結(jié)構(gòu)制作周期長，建設(shè)周期短，施工周期較短，同時易采取措施滿足相關(guān)節(jié)能環(huán)保要求。設(shè)計人員需要對結(jié)構(gòu)應(yīng)用環(huán)保性能進行科學(xué)評估，要保證結(jié)構(gòu)在使用時，能夠符合綠色施工要求，只有這樣才能擴大鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用范圍。設(shè)計人員還要提高鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用便捷性，實際上鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計形式比較簡單，可以根據(jù)不同工藝建設(shè)要求，對結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設(shè)計，并且對結(jié)構(gòu)形式進行簡化處理，在提高結(jié)構(gòu)應(yīng)用適應(yīng)性能的同時減輕結(jié)構(gòu)自重，降低整體造價成本。在進行鋼結(jié)構(gòu)制作、安裝時，還可以縮短施工工期[3]。

2 工業(yè)廠房鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計存在的問題

2.1 缺乏造價控制意識

很多設(shè)計人員在對工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)進行設(shè)計時，并沒有將造價控制意識融合到設(shè)計工作各個環(huán)節(jié)中，因為鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計工作系統(tǒng)性特征比較強，涉及的內(nèi)容過于繁雜，在對設(shè)計環(huán)節(jié)進行成本控制時，不僅需要對鋼結(jié)構(gòu)材料采購成本進行有效控制，還需要對人力資源和機械設(shè)備以及輔助材料應(yīng)用成本進行有效控制。如果設(shè)計人員在開展工作時，并沒有對各項材料價格進行全面了解，選擇的材料造價成本比較高，就會對項目建設(shè)行為產(chǎn)生不良影響。設(shè)計人員也沒有根據(jù)施工現(xiàn)場實際條件，對設(shè)計方案內(nèi)容進行全面對比，導(dǎo)致方案內(nèi)容與實際建設(shè)行為存在較大差異，后期在對設(shè)計方案內(nèi)容進行修改時，就會增加項目建設(shè)成本，還會引發(fā)資源浪費等問題[4]。

2.2 總體布局存在缺陷

在對工業(yè)廠房鋼結(jié)構(gòu)布局進行設(shè)計時，如果設(shè)計人員沒有從整體層面上，對各個空間進行合理規(guī)劃，也沒有從細節(jié)區(qū)域?qū)δ苄枨筮M行全面了解。在進行結(jié)構(gòu)設(shè)計時，整體布局設(shè)置存在問題，就會對結(jié)構(gòu)運用產(chǎn)生不良影響。因為鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用較為頻繁，在進行實際設(shè)置時靈活性更強，設(shè)計人員為了節(jié)省材料，降低整體作業(yè)成本，需要構(gòu)建空間跨度比較大的結(jié)構(gòu)。但這種結(jié)構(gòu)在使用時存在較多安全隱患，例如結(jié)構(gòu)應(yīng)用穩(wěn)定性比較差，在結(jié)構(gòu)各部件、工藝設(shè)備進行安裝時，都會對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不良影響。設(shè)計人員在進行結(jié)構(gòu)設(shè)計時，沒有從綜合層面對安全風(fēng)險進行全面考慮，也沒有對主體結(jié)構(gòu)與非結(jié)構(gòu)構(gòu)件連接需求進行全面了解。在進行布局設(shè)計時，難以從各個層面對風(fēng)險問題進行有效防控，會導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)在使用期間出現(xiàn)更加嚴重的問題，甚至?xí)霈F(xiàn)倒塌事故[5]。

3 工業(yè)廠房鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化措施

3.1 增強造價控制意識

在對鋼結(jié)構(gòu)進行設(shè)計時，設(shè)計人員首先要增強自身造價控制意識，要對各項材料成本進行充分考慮，還要對結(jié)構(gòu)建設(shè)期間可能產(chǎn)生的額外經(jīng)濟損失進行分析和研究。在開展設(shè)計工作時，設(shè)計人員可以借助BIM技術(shù)構(gòu)建數(shù)據(jù)模型，對設(shè)計環(huán)節(jié)產(chǎn)生的造價成本進行模擬，在此基礎(chǔ)上對現(xiàn)有設(shè)計內(nèi)容進行適當調(diào)整，可提高設(shè)計方案的經(jīng)濟性。在開展鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計工作時，設(shè)計人員還要盡可能與多專業(yè)協(xié)同，各專業(yè)設(shè)計人員要進行密切溝通和交流。在對現(xiàn)有設(shè)計數(shù)據(jù)進行更新時，需要對存在聯(lián)系的實際數(shù)據(jù)進行實時調(diào)整，為各項設(shè)計工作開展提供有效支持[6]。

3.2 提高布局合理性

在對結(jié)構(gòu)布局進行設(shè)計時，設(shè)計人員需要保證各項設(shè)計成果與工業(yè)廠房生產(chǎn)模式相匹配，才能保證工業(yè)廠房的正常運行。設(shè)計人員要對工業(yè)廠房實際用途進行全面了解，并且選擇經(jīng)濟實用的設(shè)計工藝。在進行具體設(shè)計時，設(shè)計人員需要根據(jù)生產(chǎn)需求，對廠房墻體高度和厚度進行有效控制，還要對鋼結(jié)構(gòu)支架進行合理劃分，要保證整個結(jié)構(gòu)受力均衡，通常情況下鋼結(jié)構(gòu)支架主要包含了桁架、網(wǎng)架及框架等分布形式，設(shè)計人員在進行結(jié)構(gòu)設(shè)計之前，需要對廠房生產(chǎn)要求和結(jié)構(gòu)布置需求進行全面了解，在此基礎(chǔ)上選擇合理的結(jié)構(gòu)體系[7]。

設(shè)計人員在接收到工藝布置圖，進行設(shè)計之前，需要對工藝布置和柱間支撐位置關(guān)系進行充分理解，要保證設(shè)計完成的鋼結(jié)構(gòu)在應(yīng)用時，能夠滿足各方面要求，還要提高結(jié)構(gòu)整體的科學(xué)合理性。在對鋼結(jié)構(gòu)進行設(shè)計時，設(shè)計人員還需要根據(jù)結(jié)構(gòu)應(yīng)用需求，對各相關(guān)材料進行正確選擇。設(shè)計人員要對材料規(guī)格和型號相關(guān)要求進行準確標注，要保證施工企業(yè)在進行材料購買時，能夠選擇正確材料類型。設(shè)計人員還要對工業(yè)設(shè)計要求進行全面掌握，在此基礎(chǔ)上對現(xiàn)有方案內(nèi)容進行持續(xù)調(diào)整。設(shè)計人員需要深入到廠房現(xiàn)場，對區(qū)域內(nèi)情況進行全面了解，要保證最終設(shè)計方案內(nèi)容符合現(xiàn)場實際，才能降低設(shè)計變更等問題發(fā)生概率。設(shè)計人員還要根據(jù)結(jié)構(gòu)發(fā)展狀態(tài)，對結(jié)構(gòu)性能進行持續(xù)優(yōu)化和完善，要保證各結(jié)構(gòu)在使用時具備更高安全性，避免引發(fā)事故問題[8]。

3.3 優(yōu)化設(shè)計內(nèi)容

在對工業(yè)廠房鋼結(jié)構(gòu)進行設(shè)計之前，設(shè)計人員需要對鋼構(gòu)件加工和施工要求進行全面了解，設(shè)計人員可以深入到施工現(xiàn)場，對區(qū)域環(huán)境特點和水文地質(zhì)條件進行全面調(diào)查，在此基礎(chǔ)上選擇正確結(jié)構(gòu)形式，并且制定針對性的設(shè)計方案。設(shè)計人員還要對區(qū)域內(nèi)雪壓和風(fēng)壓等荷載工況進行全面研究，在對各項荷載系數(shù)進行計算時，需要借助信息化技術(shù)，提高最終計算結(jié)果精確性。要對結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面進行合理設(shè)計，同時要對施工材料型號和規(guī)格進行準確標注，設(shè)計人員還要明確施工順序和建設(shè)條件，避免施工人員在進行設(shè)計圖紙解讀時，出現(xiàn)理解失誤等情況。在對鋼結(jié)構(gòu)材料性能進行分析和研究時，可以發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)材料性能會受到周邊環(huán)境溫度影響，如果區(qū)域內(nèi)溫差比較大，就會對鋼結(jié)構(gòu)運用穩(wěn)定性產(chǎn)生不良影響。設(shè)計人員在對工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)進行設(shè)計時，需要對溫度影響進行充分考慮，還要做好結(jié)構(gòu)防火設(shè)計。設(shè)計人員需要對火災(zāi)危險類別進行全面了解，還要明確防火要求，要嚴格按照行業(yè)規(guī)范開展設(shè)計工作。在對結(jié)構(gòu)進行設(shè)計時，需要將防護設(shè)計放在首要位置。在對消防設(shè)施和消防通道進行設(shè)計時，需要嚴格按照相關(guān)要求開展設(shè)計工作，要保證各項設(shè)施在使用時能夠發(fā)揮更大作用，才能為廠房內(nèi)部工作人員生命安全提供充足保障。在進行設(shè)計方案制作時，設(shè)計人員需要對構(gòu)件防火能力提出明確要求，同時要對鋼結(jié)構(gòu)涂刷防護材料要求進行準確標注，要提高構(gòu)件運用安全系數(shù)，才能降低火災(zāi)隱患問題發(fā)生概率，設(shè)計人員要根據(jù)廠房周邊地理位置和抗震規(guī)范要求，對鋼結(jié)構(gòu)進行抗震設(shè)計，還要對結(jié)構(gòu)傳力途徑進行科學(xué)計算，要保證整個結(jié)構(gòu)受力情況更加科學(xué)，避免出現(xiàn)剛度突變等情況。因為不同結(jié)構(gòu)形式，對抗震設(shè)計要求存在一定差異，在對縱向結(jié)構(gòu)和橫向結(jié)構(gòu)進行設(shè)計時，設(shè)計人員需要對結(jié)構(gòu)形變問題進行有效防控，避免部分構(gòu)件或結(jié)構(gòu)出現(xiàn)破壞，對整個鋼結(jié)構(gòu)性能產(chǎn)生不良影響。同時設(shè)計人員還要做好地震模擬分析，要對鋼結(jié)構(gòu)使用期間遭受地質(zhì)災(zāi)害問題之后出現(xiàn)的損傷問題進行模擬和分析，還要對支撐體系能否發(fā)揮作用反復(fù)推敲，要保證鋼結(jié)構(gòu)在地震作用力影響下具備更高穩(wěn)定性，避免出現(xiàn)結(jié)構(gòu)倒塌等問題[9]。

在對鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性能進行優(yōu)化時，需要設(shè)置明確支撐點，還要構(gòu)建完善支撐體系，要從根本上提高鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用安全性和穩(wěn)定性，確保鋼結(jié)構(gòu)抗震性能能夠滿足地震災(zāi)害抵抗要求。在進行結(jié)構(gòu)設(shè)計時，還會受到材料影響，因為鋼材料長期暴露在空氣環(huán)境中容易出現(xiàn)氧化現(xiàn)象，如果周邊空氣環(huán)境比較潮濕，還會引發(fā)銹蝕的問題，銹蝕問題比較嚴重時會對鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不良影響，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)應(yīng)用穩(wěn)定性能下降，進而引發(fā)安全性問題。在對鋼結(jié)構(gòu)進行設(shè)計時，設(shè)計人員需要對廠房內(nèi)部環(huán)境進行充分考慮，要制定針對性抗腐蝕和防氧化措施，例如可以選擇抗氧化性能比較強的鋼材料，并且在結(jié)構(gòu)表面涂刷抗腐蝕涂料，從而對鋼結(jié)構(gòu)進行全面保護。如果周邊自然環(huán)境比較惡劣，還要適當增加防腐涂料厚度，避免腐蝕問題過于嚴重，對鋼結(jié)構(gòu)正常使用產(chǎn)生較大影響。在對結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化時，設(shè)計人員需要對地腳螺栓進行優(yōu)化設(shè)計，要保證螺栓預(yù)留位置更加精確，同時要對埋設(shè)精度進行明確要求。一般情況下，工業(yè)廠房檐口高度較高，鋼柱整體構(gòu)件長度較長，對鋼柱安裝的準確性提出了較高要求。設(shè)計人員應(yīng)對鋼柱頂、鋼柱底進行準確標注，并充分考慮杯口基礎(chǔ)、獨立基礎(chǔ)、樁基礎(chǔ)與鋼柱的連接。在施工圖交底時，提醒施工單位選擇合適固定措施，提高螺栓安裝穩(wěn)定性。在對現(xiàn)有設(shè)計成果進行驗算時，設(shè)計人員需要借助計算機輔助軟件，對設(shè)計成果進行模擬分析和可視化碰撞分析，還要對各個設(shè)計環(huán)節(jié)存在的問題進行全面分析和探討，為施工單位提供最優(yōu)的設(shè)計方案[10]。

4 結(jié)束語

綜上所述，在進行工業(yè)廠房鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計時，設(shè)計人員需要積累工程項目經(jīng)驗，努力學(xué)習(xí)新型知識和技術(shù)。開展設(shè)計工作時，構(gòu)建數(shù)據(jù)模型，對現(xiàn)有設(shè)計成果進行模擬分析，從而及時發(fā)現(xiàn)和解決設(shè)計缺陷及問題。在進行鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計時，明確各項材料的應(yīng)用要求，采用合理的結(jié)構(gòu)體系，確保結(jié)構(gòu)更加安全穩(wěn)固。總體來說，工業(yè)廠房涉及的內(nèi)容很多，比較繁雜。通過深入學(xué)習(xí)和更多設(shè)計實踐，可以更多地積累知識、總結(jié)經(jīng)驗，不斷更新和充實設(shè)計理念，以期貢獻出更好的設(shè)計作品。