工业厂房建筑结构设计优化的探究

牛清锋　谭建平

摘要：工业一直都是我国的国民经济产业的重中之重。由于工业的大部分生产活动均应当在工业厂房内开展，所以一定要保证工业厂房建筑的施工建设质量，就此首先需保证其结构设计质量。

关键词：工业厂房；建筑结构；设计优化

中图分类号：TU318 文献标识码：A 文章编号：1674—3024（2016）11—187—02

前言

对于工业厂房的构建来看，结构是最为关键的一部分，只有保障其结构的可靠性和安全性，才能够使后期正常应用效果加大。对于这种建筑结构的保障工作来说，应该先注意设计环节，从整体考虑，实际提升设计的水平，使优化设计合理。

1工业厂房建筑结构设计优化的原则

从具体的工业厂房建筑结构设计优化工作来看，其具体的实际措施应该严格遵循相应的设计优化原则进行处理才能使优化效果最大化，按照当前我国现阶段对于工业厂房建筑结构的要求，其设计优化的基本原则主要包括以下几个方面：

1.1安全性原则

工业厂房建筑物主要就是供以后生产使用，然而在生产过程中，很多的厂房都关系着大量的工作人员，这也就要求该工业厂房建筑安全效果必须合格，避免出现危机工人生命安全的问题，因此，这种安全性就应该作为今后工业厂房建筑结构设计优化的重要基本原则进行把握。

1.2经济性原则

工业厂房建筑在建设过程一定会涉及到经济性方面的因素，也就是成本的控制和管理问题，而这种经济性因素也应该在结构的设计中得到相应的体现，也就是说通过相应的结构设计优化来提升其经济性水平，尽可能地在保障结构安全可靠的基础上降低其成本，使经济价值体现得以提高。

1.3功能性原则

任何一个工业厂房建筑的最终应用价值的体现都是建立在较为适合的结构基础，所以在工业厂房建筑结构进行设计优化中，就应该充分考虑其后期的使用过程，融合其后期使用中的基本功能特点来构建较为恰当的结构类型，进而确保其后期的应用价值能够发挥最大值，避免后期使用受限。

1.4绿色建筑的原则

现在所倡导的绿色设计建筑的概念从根本意义上来看是一种在生产活动过程中的材料、工艺以及设备等的环保与稳定。绿色设计应遵循环保设计的原则，做到实事求是，并且立足于自身发展实际情况使绿色设计建筑系统达到最佳。

1.5洁净设计的原则

洁净设计是一种降低污染程度的设计的原则，也就是指在生产与应用时的废物排放达到零，这也是体现工业生产厂房建筑的现代化可持续发展。这种设计原则重点是可再生能源的利用，这也是未来工业生产发展的大势所趋。

2工业厂房建筑结构设计分析

2.1纯框架结构

工业厂房建筑中应用比较多的一种纯框架结构的形式是将厂房在横向和纵向两个方向的框架都设计成刚接形式。这种结构体其建筑空间的稳定性比较好，但是注意柱子的形式不可以采用一般的工字型柱，应设计为箱型截面的柱体，使柱子在两个方向上具有比较接近的惯性矩。

2.2框架一支撑体系

一种应用较为普遍的框架一支撑体系是将横向上的框架结构设计成为刚接的形式，纵向的框架是使用柱支撑系统，通过柱间相互支撑使水平方向上的作用力消除。这种结构形式可以有效地使建筑物的造价水平降低，但是柱支撑则会影响到建筑空间的使用，使用范围会有比较大的限制，通常更加适用于横短纵长的厂房结构形式。

2.3混合性体系

这种混合体系是将钢架和支撑两种形式相互结合的方式设计，是将纯框架结构的纵向改为将支撑系统和钢架两者相结合的混合形式，共同作用来承载水平荷载。混合体系能够使柱子的纵向弯矩有效降低，而且对于露面刚度的要求也较高，使柱子相互之间的协调性得以提高，让出柱间支撑在整个体系中所起到的作用最大化。

3工业厂房建筑结构设计优化的要点

3.1做好防火设计

跟混凝土结构厂房不同的是钢结构厂房很容易受温度的影响，这使钢结构厂房的防火能力较差。所以在开展钢结构厂房设计同时，一定要从科学的角度开展防火设计以及隔热设计，使工业厂房的可靠性与其安全性得以提高，使工业生产能够安全、稳定的进行。在开展设计工作时，要划分以及定义厂房建筑火灾危险性类别和防火等级。与此同时，也要遵循相关规定要求以及防火规范，采用质量达标，同时和厂房建筑防火等级一致的钢构件，以此防止火灾对钢结构建筑带来过大的利益损害。现在可通过防火涂料的科学涂刷以及使用，达到增强钢构件的耐火强度的目的。在开展设计工作的同时，相关设计人员也应该通过安全出口以及疏散楼梯的优化设计，使得火灾在发生之后，施工人员均得到及时的疏散，减少火灾事故带来的损失。

3.2做好防腐设计

钢结构很容易出现氧化被腐蚀的状况。如果钢结构经常的处于潮湿的环境中，会使钢结构的氧化程度更加严重，造成腐蚀状况也更加严重。一旦钢结构出现腐蚀问题，就会使构件截面不断缩小，同时钢结构的表层局部也会出现锈坑，使钢结构在受力过程中产生应力集中的情况，使钢结构工业厂房的使用期不断缩短。所以设计人员需要在工业厂房的实际环境基础之上，使设计方案具有有效性以及合理性，最大程度的防止钢结构腐蚀问题出现。现阶段，为了防止钢结构出现腐蚀问题，提升抗腐蚀性能力，我国采用的技术是通过防锈防腐涂料的使用，使钢结构材料以及各种腐蚀因子，如氯离子、氧气以及水蒸气等隔离开来，使得钢结构获得较大保护。另外在涂刷防腐材料的过程中，需要根据具体问题来决定材料厚度。

3.3做好抗震设计

在进行总体布置时，厂房结构质量和刚度分布应该具有均匀性，钢厂房横向结构的最佳材料是钢架，通过这种形式，可以使钢结构的受力性能充分发挥，并且可以降低横向结构变形几率。其次，钢结构厂房出现破坏，在一般情况下，并非因为杆件没有足够的强度，在大部分情况是因为杆件没有稳定性而使其出现破坏现象，因此，布置支撑系统要具有一定的合理性。第三，因为地震影响造成低周疲劳作用有所发挥，所以在设计过程当中，应该注重考虑它对厂房所产生影响。在设计结构连接点的时候，节点的破坏要迟于结构构件的全截面屈服，结构构件应加入到塑性工作中，将其中地震能量充分地吸收进来，从而发挥抗震能力。对工字型钢的焊接截面的腹板采用加劲板加强，可以尽量提高局部稳定性，减小厚度，优化截面。柱间支撑形式的合理选择，可有效提高厂房纵向抗震能力，减小钢柱在纵向荷载作用下的用钢量。

3.4屋面支撑系统及屋面结构的设计优化

屋盖支撑系统的装置要从厂房跨度、高度、屋盖结构形式、柱网布置、吊车吨位和所在地区的抗震设防烈度等条件来判断。通常情况下无论是否有檩或无檩体系的屋盖结构均应设置垂直支撑：在无檩体系当中，大型屋面板有三点和屋架焊接，能够起到上弦支撑作用，但是考虑施工条件的限制和安装的需要，无论是否有无檩体系屋盖都应该在屋架上弦和天窗架上弦设置上弦横向支撑。对于屋架间距应该不小于12m的厂房或厂房内设有特重级桥式吊车或厂房内有较大振动设备的均应设置纵向水平支撑。支撑系统的合理布置可以大幅降低支撑用钢量：精准计算支撑杆件的内力，减小杆件的截面，对大型屋面板可以优化成轻质混凝土板，减少荷载。

3.5施工材料的优化

对于工业厂房建筑结构的设计工作来说，施工材料是至关重要的一环，采用不同的施工材料必然就会产生不同的结构设计效果，因此，针对这种施工材料的使用进行设计优化也是意义重大的。这种施工材料的设计优化，一般来说应该结合工业厂房建筑的实际状况以及基本要求进行恰当的选取，最终保障其能够较好的运用，尤其是对于钢材料类型或者是钢筋混凝土结构类型的选择必须要慎重对待。

4结语

对于工业厂房建筑结构的设计优化工作而言，其重要性不言而喻，尤其是对于后期工业厂房建筑使用的安全性来说，这种设计优化工作更为必要，而具体到设计优化过程中来看，其必须要严格遵循相应的原则进行优化，在具体的结构设计优化中，更应该着重针对其设计的各个方面进行有效地完善和处理，最终提升其设计的可靠性。