钢结构工业建筑设计应用中的问题探讨

高培娇

摘 要：钢结构因其自身的独特优势得到了建筑行业的广泛青睐，由于钢结构在我国的应用较晚，以及社会发展对于钢结构建筑物的安全性和稳定性提出的更高要求，使得钢结构的应用发展还较为缓慢。同时受制于设计水平、工程建设内容等多种因素，钢结构建筑的实践效果并不理想。因此文章就钢结构工业建筑设计应用中的问题及优化策略进行探讨。

关键词：钢结构；工业建筑；设计；问题

1 前言

伴隨着社会发展、经济进步，建筑行业也获得飞速发展的良机。而在此过程中，工业建筑尤为重要。钢结构因其发展与优势以至在目前我国工业企业建筑应用来看与其他传统结构相较而言更受青睐。虽然目前而言，国内钢结构的应用范围在工业建筑领域还不甚全面，并尚存一系列的问题，因此亟待解决。

2 钢结构在工业建筑中的应用

目前，随着社会经济的稳步健康发展，在工程领域中对钢结构的应用存在着很大的需求。工业建筑行业中钢结构应用也愈加普遍，主要得益于它自重轻、抗震抗风性能好、施工速度快等优点。钢结构的自重很轻，有利于降低建筑物重量；塑性和韧性好，使钢结构一般不会因为偶然超载或局部超载而突然断裂破坏和钢结构对动力荷载的适应性较强，有利于提高建筑物的抗震性能。当前，钢结构构件大部分已实现工业化生产，有利于缩短施工周期。并且钢结构建筑物拆除后可回收利用再生，是一种环保材料，有利于社会可持续发展。

2.1 钢结构应用范围

在我国，大多数工业厂房屋面结构系统采用的是常规钢结构工字梁或轻型桁架，它们象征着我国早期工业时代。在进行工业建筑设计时，不同的使用功能对建筑物有不同的跨度及空间要求，而传统钢筋混凝土结构和普通钢结构已经无法满足，尤其是大跨度结构。因此出现了大型网架系统、索膜空间结构等。

2.2 钢结构应用方向

在工业建筑中，相关工程人员依照生产流程来进行工作。在这个过程中，每个环节都有不同的要求，这就对于相关工程人员工作的熟练度与对新材料、新技术的掌握提出了相应的要求。在工业建筑中，新材料、新工艺总会去把落后的建材与工艺淘汰。例如：高性能涂料的开发与应用对于钢结构防火、防腐、防污染等都有很大的推动作用。伴随着经济的发展与进步，大量新材料、新工艺的开发与应用，更利于工业建筑设计的完善与进步。

3 钢结构在工业建筑设计中的应用局限

就目前来说，工业钢结构的建筑设计，并未得到应有的重视与研究控制。这是因为传统的混凝土施工结构设计理念，始终影响着设计建设人员的判断，即认为工业建筑设计只有采用混凝土结构，才能更具安全稳定效果。这种情况下，就导致工业钢结构建筑体系仍存在诸多不合理问题，如多种配套体系不健全、屋面、防腐、墙体以及保温隔热的配套材料使用未达到钢结构稳定性控制要求。据权威数据统计，我国设计使用的钢结构工业建设，与西方发达国家相比较，在技术水平与设计理念方面，均处落后阶段。再加上，投入不足导致专业人才素质培养、开发新产品以及设备安装制作等，均未得到有效控制，这在很大程度上阻碍了工业建筑行业的现代化建设进程。这里的专业人才素质培养问题是指，钢结构工业建筑设计人员并未掌握相关领域的新兴知识，导致新设计理论难以落实于当前的工业建筑行业市场环境。此外，钢结构工业建筑设计人员也未关注挖掘材料与施工方法的改进，仅仅依靠工作经验，来确定工程建设方案。于此，工业钢结构的设计作用价值，始终未在建筑方面充分发挥出来。故，相关建设人员应加大对此内容研究力度，以缓解现代化经济建设背景，对工业发展所提出的需求压力。

4 钢结构工业建筑设计实践

4.1 功能结构设计实践

工业建筑物与其他类型的建筑物相比，在设计功能方面对工业特色有突出要求，例如，设计人员要将建筑物的通风、采光以及排水等内容，作为基础功能进行设计实现。以某工业建筑物为例，其充分考虑了结构通风功能效果不高，可能带来的大量烟尘、蒸汽以及有毒气体影响，采用了现代建筑材料，来完成钢结构主体建筑物的设计。基于该工程项目对功能结构设计的要求，设计师还针对工程建设使用过程中可能出现的结构变更，故在主承重支架固定的基础上，还提高部分活动支架设计的灵活性。于此，该钢结构工程建筑功能结构设计，就能满足建设使用阶段的各种功能变更要求，进而提高建筑物的建成使用效率。

4.2 墙体材料设计实践

该设计实践内容，设计人员大多会出于对造价成本与安全方面的考虑，将钢结构工业建筑的墙体结构，如墙面材料设计为彩色钢压板。根据当前的行业市场环境，如将波形肌理作为钢压板的选用依据，可供选择的墙面材料有：V形板、U 形板以及波纹形板。墙体材料设计人员要结合钢结构工业建筑物的实际情况，确定不同的铺设方式，如横向、纵向以及组合铺设。此外，为提高墙体材料设计的美观性与整洁效果，设计师还可选择玻璃立面与金属幕墙材料，组成墙体结构。其中金属幕墙材料，钛型板与铝合金板，则要在完成辊压与冷弯的基础上，再作用于钢结构工业建筑物的墙体结构。而且，其还要比金属材料具有更强的防腐效果、防火功能以及导热功能，且不易受到较大破坏影响。因此，墙体材料设计人员可将金属幕墙作为未来钢结构工业建筑物墙体材料设计的主要方向。但在现阶段，金属幕墙的造价成本高，因此，多数用于民用建筑工程类型。

4.3 整体结构设计实践

4.3.1 线状轨迹错列设计

从整体角度来看，具有块状、错列轨迹线状等特点的钢结构工业建筑，其结构设计结构就是：线状轨迹错列设计。该设计方法，能够将工程建设的地形条件进行有效利用，即通过“化整为零”来提高建筑物设计使用的整体性与效率。此设计条件下，建筑能够从角度观察，在很大程度上提升了建筑物的美观效果。

4.3.2 纵向错列设计

该设计方式主要作用于钢结构工业建筑的局部错列情况，即实际设计过程，要充分考虑不同高度设备的要求，来提高空间错列设计的科学合理性。研究表明，应用这种设计技术，不仅能够实现建筑内部结构功能区域的划分，还能为大型机械设备的安装运行提供作业环境。同时，纵向错列，还能提高建筑物的采光与通风效果，进而使其外形特征得到凸显，进而达到钢结构工业建筑对美观效果提出的设计要求。

4.3.3 横向错列设计

该设计技术为新型的设计结构，其在钢结构工业建筑中的实践主要作用于集装箱式的横向多层建筑物。具体来说，建筑物能够在承重柱的控制下，将工程涉及的工程空间资源充分利用起来，以实现逐层横向延展连接的目标。此外，设计人员还可将单个箱体自成功能与内部相互连通功能，设置成大空间，以提高建筑物高层办公区的通风效果。这样一来，两个不同的钢结构工业建筑物高层就能实现连接，进而通过减少直线距离，来提高建筑物建设使用的效率价值。

4.3.4 悬挑结构设计

作为钢结构工业建筑物的室内外空间有效利用手段，悬挑结构设计，主要用于室外产品的装车与物流控制。此过程，设计人员充分利用了钢结构建筑的延展特性，将屋面与屋顶结构向外扩展，以构建更大的空间。与此同时，还能为建筑物下部结构提供遮雨功能，建设使用人员可将其作为集会场所，以深化钢结构工业建筑物设计功能的多样性。

总之，在工业建筑当中钢结构的应用十分必要，为了新兴建筑工业的发展，国内建筑行业必须对在工业建筑设计和施工当中，对钢结构应用的优化做出更多的考量，从而使我国工业建筑当中的钢结构的应用水平在最大程度上得以提升。

参考文献：

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