現代工業建筑結構設計問題探討

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工業建筑是為工業生產提供空間的建筑類型，其對建筑空間面積、結構布局均有特殊的要求，且必須能夠適應相應工業生產工藝的需要。因此工業建筑的結構設計人員應加強對現代工業建筑特點的研究，并要對所設計的工業建筑結構的主要用途和所涉及的技術設備、材料性質以及生產工藝等進行全面的了解。在工業建筑結構設計實踐中，設計人員則應積極應用概念設計等先進的設計理念和方法，嚴格遵守現代工業建筑結構設計的各項技術規范要求，合理確定工業建筑結構形式，準確計算各項設計參數，優化工業建筑結構構件，并結合工業建筑工程的實際情況采用鋼結構等現代化的結構類型，以滿足工業生產的實際需要。同時，結構設計人員還應充分考慮工業建筑結構在防火防爆等方面的要求，對工業建筑結構設計方案進行優化，以保證現代工業生產的安全，提高工業建筑結構的耐久性，從而為工業生產活動的開展創造便利條件。

1概述現代工業建筑結構設計

工業建筑主要是指作為工業生產基本活動場所的建筑類型[1]。與普通類型建筑相比，現代工業建筑結構對于建筑內部的空間面積、結構布局有一些特殊的要求，同時，現代工業建筑還需要能夠適應工業生產在通風采光、污染物排放以及給排水等方面的需要，以滿足特殊工業生產工藝的要求。工業廠房則是工業建筑中較為常見的形式。在現代工業建筑中，較為常見的工業廠房包括特定型和通用型這兩個基本分類。隨著現代工業的發展，工業建筑工程往往位于地形條件較為復雜的區域，且工程規模不斷加大，加之工業生產中新型技術工藝和生產設備的不斷出現，對工業建筑工程的結構選型、基礎結構處理以及各種結構件的設計都提出了較高的要求。因此結構設計人員必須充分了解現代工業建筑特點，積極運用先進的結構設計思想和設計方法，以提高工業建筑結構設計的水平和質量。

2我國現代工業建筑結構設計中相關問題探討分析

2.1我國現代工業建筑結構設計思想問題分析在現代工業建筑的結構設計中，設計人員應積極應用概念設計等先進的設計思想，對設計方案進行優化，以全面提高我國現代工業建筑結構設計的質量和水平。在工業建筑結構設計中的概念設計也就是設計人員對工業建筑結構進行整體性和系統性的概念思考，并結合工業生產要求對建筑結構體系以及不同結構件的受力關系加以綜合分析[2]。在此基礎上根據建筑結構設計規范要求以及理論知識等合理選擇工程結構形式，科學確定相關結構材料的質量性能參數以及尺寸規格等，并要對工業建筑結構整體設計方案的經濟性、安全性以及可行性進行全面的分析研究，以確保工業建筑結構設計方案科學合理。

2.2我國現代工業建筑結構設計中的設計參數取值問題分析在現代工業建筑的結構設計工作中，設計參數取值的合理性將直接關系到結構設計方案的質量以及工業建筑結構的穩定性和安全性。因此，結構設計人員應嚴格遵守相關設計規范要求，科學確定設計參數取值范圍，準確計算相關數據。受工業建筑特點影響，在其結構設計中，設計參數的取值應充分考慮多種工況條件、極端條件下的取值以及生產工藝要求等因素。此外，設計參數的取值還應考慮其經濟性。結構設計人員應積極應用PKPM等專業軟件，對不同工況和極限條件下的結構受力情況進行模擬分析，以便完成對設計方案的優化。

2.3我國現代工業建筑結構設計中的結構選型問題分析結構選型是我國現代工業建筑結構設計工作中的關鍵性環節。結構設計人員在選擇工業建筑工程結構形式時，應首先充分了解工業建筑的主要用途，所涉及的生產設備和生產工藝要求。同時，結構設計人員還應嚴格遵守相關設計規范要求，確保結構選型科學合理，能夠滿足工業建筑在結構安全性和耐久性等方面的要求。此外，結構設計人員還應充分考慮工業建筑結構形式選擇的經濟性，對不同設計方案進行綜合性的比選優化。結構設計人員在選擇現代工業建筑的結構形式時，一般應進行選擇混凝土結構類型。隨著裝配式建筑的發展，在質量更有保證的裝配式預應力混凝土結構形式。如受客觀條件限制無法采用裝配式結構時，也可以選擇現澆式結構類型。當工業廠房為單層結構，且跨度在15m以下時，且具備設置相對較多的柱結構時，工業廠房結構也可以選擇磚混結構形式。而當工業建筑跨度較大，且對建筑內部空間面積有較高要求時，則應盡量選擇鋼結構或者鋼筋混凝土等結構形式[3]。同時，當工業生產過程中環境溫度較高時，結構設計人員應選擇鋼結構形式，且應做好鋼結構的防火隔熱處理，以提高工業建筑結構的耐久性和安全性。在對有較高抗震要求的工業建筑工程進行結構選型時，結構設計人員應進行采用框剪結構等結構形式，且應全面收集工程區域的歷史地震數據，以便合理確定抗震烈度等級，優化各項設計參數，從而確保工業建筑結構的抗震性能能夠符合抗震設計規范要求。鋼結構是現代工業建筑中較為常見的結構形式之一。結構設計人員如在工業建筑工程中采用鋼結構時應合理選擇鋼結構材料的類型型號、尺寸規格以及鋼構件之間的連接方式。目前在工業建筑工程的結構設計實踐中，鋼結構的連接可以通過高強螺栓的應用來實現。設計人員應合理確定高強螺栓的型號規格，以確保鋼結構連接牢固可靠。同時，在采用鋼結構作為工業建筑結構形式時，結構設計人員還應加強對鋼結構的防銹處理設計，以提高鋼結構的耐久性和使用壽命。

2.4我國現代工業建筑結構設計中的基礎結構問題分析當受客觀條件限制，需要在不良基礎條件下建設工業建筑工程時，結構設計人員應高度重視建筑基礎結構的設計問題。結構設計人員應充分了解工程區域的地基條件、土層結構以及地下水水位等數據信息，并結合實際情況采用鉆孔灌注樁、預應力樁等相關基礎結構處理方式，以提高工業建筑基礎結構的承載能力和結構穩定性。

2.5我國現代工業建筑結構設計中的梁結構問題分析在現代工程建筑結構的設計中，由于荷載往往相對較大，因此在建筑的梁結構設計中應將梁結構的截面面積加大，以提高其承載能力。此時為降低其荷載，可以將配筋率適當降低。在工業建筑工程的梁結構設計實踐中，如受客觀因素限制，在增加梁截面面積時無法將其截面高度增高，設計人員則可以采取將梁面積寬度加寬的方式進行處理。同時，結構設計人員還應根據實際情況將梁柱交接位置的上部鋼筋密度適當降低，這樣不僅可以在一定程度上減輕荷載，而且可以為后續的施工建設創造便利條件。而在工業建筑工程的梁結構設計中，由于在綜合中的挑梁自重占比相比較小，因此除大挑梁外的其他挑梁均應采用等截面的設計方式，以便于施工建設。在確定挑梁配筋率時，結構設計人員應在理論計算值的基礎上適當加大配筋率。而如果挑梁結構的撓度、懸挑以及荷載均相對較大時，則應將挑梁底筋的配筋率適當加大，以保證梁結構的穩定性和安全性。

2.6我國現代工業建筑結構設計中的板結構問題分析在現代工業建筑工程的板結構設計中，設計人員應合理確定板厚度。工業建筑工程的樓面往往是生產設備的安裝基礎，且需要綜合考慮檢修荷載等因素，因此在設計中可以將板厚度取值適當加大。同時，對于工業建筑中作為生產設備基礎的樓面部分，結構設計人員應充分了解設備實際荷載值，并應將次梁設置于基礎下方，以提高其承載能力。而且在設計實踐中，為降低工業生產設備在運行過程中所產生的震動，提高工作人員在生產作業環境中的舒適度，在工業建筑的樓板結構設計中應將基礎樓面板的厚度以及承載面積適當加大，從而使樓板剛度提高，以降低板面震動影響。如果根據工業生產要求，需要在板結構上進行開洞處理時，結構設計人員應在洞口部分增加鋼筋的設置，且應合理確定加筋位置和錨固方式，以保證其結構強度。當板結構上的開洞位置僅有正彎矩存在時，結構設計人員可以根據實際情況采取在板結構上下部分均設置附筋或者僅將附筋設置于板結構下方的處理方式。在板結構設計方案中，對于采用留筋后澆方式的板結構，設計人員應在設計圖紙中用虛線對其范圍進行明確標示，且應注明后澆材料的強度等級和質量性能要求等內容，以作為后續施工的指導依據。

2.7我國現代工業建筑結構設計中的柱結構問題分析柱結構是現代工業建筑工程最為常見的軸向受力結構，也是工業建筑結構設計中的關鍵性內容。結構設計人員在設計柱結構時，應根據工業建筑的使用用途、設計功能以及生產工藝要求等因素合理進行柱結構形式的選擇，并應準確確定柱結構的截面面積以及配筋率等相關設計參數。同時應對不同柱結構的設計方案進行綜合性比選，以提高柱結構設計的經濟性和合理性。目前在現代工業建筑結構的設計實踐中，型鋼格構柱以及鋼管混凝土柱結構得到了廣泛的應用，結構設計人員應嚴格遵守結構設計規范要求，科學選擇鋼管、角鋼、工字鋼以及槽鋼等柱結構材料，準確計算柱結構的截面面積和標高等各項設計參數，以提高柱結構強度和承載性能，確保工業建筑結構受力平衡。同時，設計人員應可以采用組合式截面柱結構。通常組合截面柱結構可以采用鋼板以及型鋼等材料構成，且根據不同的腹桿體系，可以將其分為綴板式以及綴條式等類型，結構設計人員應結合工業建筑工程的實際情況進行合理的選擇應用，且可以結合縱向系桿結構的綜合應用來進一步提高柱結構強度以及承重能力，并適當減小柱結構體積，以獲得更為充足的建筑平面結構面積，從而滿足工業生產的需求。

2.8我國現代工業建筑結構設計中的樓梯結構問題分析樓梯結構設計也是現代工業建筑整體結構設計中的重要環節之一。在選擇樓梯結構形式時，結構設計人員應充分考慮樓梯的主要用途、后期施工的便捷性以及使用的安全性等要素。在工業建筑工程的辦公區、生活區以及計算機房等部分，可以采用板式樓梯結構形式，以降低樓梯結構施工的難度。而在人員和物資往來頻繁，通行流量較大的工業建筑部分，結構設計人員應合理確定樓梯梯段差，一般這部分建筑樓梯的梯段差應控制在20cm以內，這樣可以有效避免工作人員被絆倒或者發生碰撞。同時，當在工業建筑結構設計中受客觀條件限制，樓梯間需要采用5m以上的板結構跨度時，結構設計人員應科學分析結構受力情況，準確計算各項設計參數，以確保樓梯結構強度和承載性能能夠達到安全要求。

2.9我國現代工業建筑結構設計中的后澆帶問題分析混凝土是現代工業建筑中較為常用的建筑材料，而混凝土構件的開裂問題是工業建筑結構設計中需要高度重視并加以解決的重點問題之一。因此在現代工業建筑工程的結構設計工作中，為提高建筑結構的完整性以及防水性能，設計人員可以采用后澆帶的設計方法。在設計實踐中，設計人員應合理確定后澆帶的設置位置、斷面結構形式以及后澆帶寬度等各項設計參數。一般來說，設計人員應從工業建筑的基礎結構到建筑屋頂各層均應將后澆帶設置于同一位置，且后澆帶寬度通常應控制在80cm到100cm之間，以有效解決工業建筑大體積混凝土結構中的溫度收縮以及結構應力問題，從而使工業建筑結構具有更好的耐久性和安全性。當工業建筑工程所在區域存在較高水位的地下水時，設計人員還應將防水板設置于建筑基礎結構的后澆帶下方，以提高其防水能力。

2.10我國現代工業建筑結構設計中的防火防爆問題分析在現代工業生產過程中，一些特殊的生產工藝存在較高的安全風險，容易發生爆炸以及火災等事故，在設計此類工業建筑結構時，設計人員應盡量采用半敞開式以及敞開式結構形式，如受工業生產工藝限制，必須采用封閉式建筑結構形式時，設計人員應嚴格按照相關設計規范要求準確計算泄壓面積等各項設計參數，且應合理確定建筑門窗的開設位置和數量，并要對建筑結構進行必要的防爆防火處理，以保證工業生產的安全。

2.11我國現代工業建筑結構設計中的預埋問題分析在現代工業建筑工程的結構設計工作中，設計人員應結合建筑的主要用途以及工業生產工藝要求，合理設置預埋件，從而為現代工業生產活動的開展提供便利條件。以環梁等較為常見的預埋件結構設計為例，結構設計人員應根據工業建筑特點以及實際生產需要選擇吊環等結構件，并應科學確定預埋件材料的質量性能。在設計實踐中，設計人員應根據預埋件設計的相關技術規范要求準確計算控制預埋件的埋設位置和預埋深度等各項設計參數，且應積極應用BIM等專業軟件平臺對預埋結構件的設計效果進行模擬分析，對預埋結構件設計加以優化，以確保預埋件設計科學合理，能夠適應工業生產的需要。

3總結

現代工業建筑受生產工藝、生產設備以及生產材料等因素的影響，不僅建筑結構形式日益復雜，而且對建筑結構的安全性、穩定性、耐久性、結構布局的合理性以及使用便利性等均提出了較高的要求。因此，結構設計人員應充分了解現代工業建筑特點，并要準確掌握工業建筑用途、具體的使用功能以及相關生產工藝等數據信息，以提高工業建筑結構設計的質量。同時，在工業建筑結構設計實踐中，設計人員應嚴格遵守各項技術規范要求，科學確定各項設計參數，并要結合工業建筑工程的實際情況和設計要求等不斷優化工業建筑結構設計方案，為工業生產提供良好的建筑空間，從而推動我國工業的現代化發展。

參考文獻：

[1]王成.工業建筑結構設計中需注意的問題分析[J].工程建設與設計,2020,20:15-16.

[2]程志鵬.探討工業建筑結構設計中需注意的問題[J].建筑技術開發,2020,47(1):15-16.[3]張運來.工業建筑結構設計的要點問題研究[J].居業,2018,8:15+17.

作者:蔣沖 單位:中國輕工業廣州工程有限公司