现代工业建筑设计及建筑结构的发展趋势

杨凯

中合一工程设计有限公司 安徽 合肥 230000

引言

工业企业目前主要的发展方向就是朝着智能、低碳等方面前进，大部分企业不断地开拓海外市场，在海外已经成功落户，并且已经开始加入了国际市场竞争行列。通过将建筑和工业设计的实际情况进行有机的结合，融入绿色建造理念，能够更好地落实海外工业项目，并使其得到有效的实施，这样也能够在一定程度上缓解国内的劳动力问题，并充分利用结构设计进行选型，从而实现项目属地化的目标。

1 工业建筑结构设计概述及现状

在建筑领域中建筑物或构筑物的作用就是为工业生产服务，其设计也必须紧紧围绕着工业项目所使用的机械设备和工艺流程展开。根据在工业建筑领域中的功能可以将其分为：仓储建筑、辅助车间等类型。

1.1 生产车间设计

工业项目及工业建筑的核心便是生产车间，主要从事生产加工、产品备料、生产装配等生产流程的重要场所，同时也是放置各机械设备建筑的基础。在传统车间设计中，大部分采用的是多层、混合层等框架结构设计。

1.2 其他车间设计

整个工业建筑的其他车间包括了生产车间之外的所有车间。这些建筑都是为生产车间服务的，这些辅助车间主要有工具、修理等相关车间，这些建筑通常情况采用的是砌体维护和现浇框架结构；动力车间主要的作用就是为全厂提供能源，其中就包括了变电所、锅炉房等相关建筑，通常情况采用的也是砌体和框架结构；仓储车间的作用主要是用来储存成品、半成品、原材料，该建筑主要采用的是维护和框架结构；其他建筑主要有污水处理池、水泵房等，这些建筑主要采用的是剪力墙结构。由于主机设备、施工工艺等相关方面影响，其结构形式没有较强的通用性，比较复杂，但是具有较强的多样性的特点。在实际设计结构时，应用比较广泛的结构是多层、单层、混合层等，围护结构采用的是砌体，当然也会使用到如剪力墙、筒仓等其他结构形式[1]。

2 工业建筑结构设计优化

2.1 建立工业建筑结构设计优化模型

科学优化工业建筑设计需要依靠合理的结构设计模型。在对设计进行优化的过程中，要紧紧围绕着重点变量建立起相应的函数模型，模拟分析多种结构参数。建立运用相应的函数模型有利于更好的优化设计，从而更加符合实际需要，制定出更加科学的优化方案。在建立模型的过程中，要以工程的基础、围护结构、屋盖系统三方面展开科学的优化，要采取选型、受力等相关分析进行全方位的评价，使优化的方案更加有效。构建优化模型的重点就是根据相关的约束与主要影响因素将参数变量确定下来。确定参数内容后，要按照企业对优化建筑设计的目的与方向将函数模型选定，最后将优化方案制定出来。

2.2 完善工业建筑结构设计管理体系

在实际开展优化设计工业建筑结构中，通常在优化理念与量化标准方面都会在一定程度上缺少指导性，极大地改变了结构优化方案，并严重影响了设计与施工管理。为了使整个工程的建筑结构得到有效的优化，使其更加符合现代工业发展的需要，必须要将相关的管理体系进行全面的完善，使其更好地进行匹配，将专业的指导思想建立起来，并制定科学的量化标准，从而更好地管理与评估相关的设计优化活动，便于采取有针对性的措施对各项优化内容进行管理。在实际优化过程中，还要严格按照相关标准规范与理念科学地指导相关设计人员的工作，并对其进行相应的考核，从而将优化质量控制的目标实现。

3 结构设计选型发展趋势

3.1 建筑新型技术

当前大部分工程采用了钢混凝土结构作为整个建筑使用的新技术。该结构的优势主要有：①相比于混凝土结构来说，含筋率不会影响和限制结构设计，能够发挥出更好的延展、承载力等优点，其自身所发挥出的承载力要比相同尺寸的构件高出一倍以上，而且其还能够发挥出更高的抗震性能；提高承载力能够大幅度地缩小型钢混凝土结构的截面，并使结构的跨度得到进一步的增大，从而更好地满足生产操作空间的要求。②相比于普通钢结构来说，该机构采用了将型钢与钢结构进行有机结合的方式，这样就能够缩减了一半的用钢量；采用这种结构能够大幅度地缩短等待混凝土强度达到标准的时间，这样就能够提前开始上一层的施工操作，大幅度地缩短了施工周期，有利于安装工作的提前开展；该结构能够进一步简化施工，对本土化作业非常有利，这样就能够进一步减少投入劳动力的量，大幅度节约建设成本。

目前在砌体结构中应用比较广泛的技术就是泡沫混凝土技术，相比于传统的砌体结构来说，其能够展现出较高的阻热效果，应用该技术的优势主要表现在：能够极大地提升节能保温效果；进一步降低建筑的永久荷载；而且在进行找平腻子操作前不需要进行抹灰，这样极大地降低了施工成本；实现了扁平化劳动力资源的配置；进一步增加了周转模板等材料的次数。预制装配式技术、结构都需要根据施工场地实际装备的情况和工程特点来进行全面的考虑，并围绕着模块化、集成化展开相应的设计研究[2]。

3.2 设计选型趋势

在工业建筑体系中，大部分结构采用的是多层或混合层次的生产车间，并且有机地将混凝土与钢结构进行了结合，逐渐地取代了传统的混凝土结构。当对大型设备厂房进行设计时，由于机械设备的特点会对建筑结构造成一定的制约和限制。另外，大范围的应用泡沫混凝土技术也会逐步地代替传统砌体结构。其他建筑物的设计，主要结构选型有以下两点：①对于跨度较大的单层厂房来说，通常采用的机构就是砌体和混凝土相结合的结构方式，通过改进传统砌体结构，能够更好地将其转换成泡沫混凝土砌体结构；②对于面积和跨度都比较小、荷载较轻的结构来说，比如控制室、配电室等，可以采用节能房屋或者箱式建筑结构作为整个建筑设计选型，这同样也是对传统结构的更新和替换。

4 实例分析

4.1 某工业建筑的设计理念

这篇文章所选的实例为某科创中心，该建筑属于高科技创新工业建筑范畴位于工业用地上。该建筑与其他普通工业厂房不同，其自身有着诸多的特点，兼具了两者的气质，并且将二者进行了融合形成了一种独有的建筑形式。传统工业是一种较为特殊的建筑形式，主要对其生产工艺有着独有的要求，这样就会对建筑自身的美学有所忽视。新工业革命转变了传统建造形式，这也使得城市产业结构发生着巨大的转变，崭新的产业空间由此诞生。相比于传统的重污染、高能耗等相关的工业建筑不同，新型建筑主要以高新数字化、智能化技术为主。这种新型的生产模式对当前的设计提出了更高的要求，重新定义了建筑的功能布局、空间形态等方面内容，工业与民用建筑之间的边界也在不断地相互渗透，因此要以尊重的心态对高科技创新产业项目进行重新审视。

4.2 科创中心建筑设计

4.2.1 基地区位及规划布局。科创中心选在杭州新城的核心地段，这种发展模式极大地加快了新城更新的速度。该建筑占地面积达到了15000m2，总建筑面积也达到了100000m2，主要为使用者打造具有丰富层次的创业空间，使其集产研、企业孵化等相关方面于一体的高科技产业基地。该中心的规划主要依据前期的城市设计，并将其纳入周边建筑群，其中包括了建筑高度、建筑形体等相关内容的整合。该地块紧密地连接了与东侧已规划华璞、连盛等相关地块，共同将产业聚集区打造起来。这些建筑体量都属于点式。规划科创中心的布局主要的切入点是整体城市设计空间，城市肌理与建筑体量对周围的建筑进行了充分考量，共同将该区域标志性建筑集群打造起来，从而将区域门户形成[3]。

4.2.2 集约开放的功能布局。科创中心是一栋拥有20层及4层配套用房。主要的功能是集约新型高科技产业，其中包括研发、孵化等中心功能，具体的建筑工艺表现为智能化、洁净化等相关特征。为了能够使新型功能更符合市场需求，要保证平面结构达到有序清晰，进一步加大标准层柱网开间，尽可能地达到开放和扩展空间的弹性要求，以及保证其能够灵活的发展。随着我国高科技产业的崛起，大多数的高科技工业园区都有着对外展示、开放等方面的互动需求，而社会大众也有参观体验高科技园区这方面的意向。这就需要我们在设计建筑结构的时候要充分考虑到公众对开放度的要求。科创中心已经逐渐成为面向城市的出入口，首层需要将通高的形象空间进行合理的设置，要保证其达到足够的简洁，而且还要赋予其一定的大气。企业展厅在一层进行相应的配置，将企业的文化及科研成果进行充分的展示，这样就能够广泛吸引公众的参观，从而将与城市交流的窗口形成，将传统工业建筑的神秘感打破，全面探索城市中文化与情感方面的衔接内容。2～4层主要有文创、会议等相关功能的中心；主楼中各个楼层都是为生产和办公提供服务。将多种建筑功能进行融合，最终将会全面转变传统工业建筑功能理念，构建更加科学的空间结构体系。

4.2.3 造型设计与立面肌理。传统意义上的工业厂房需要占用较大的面积，很难使土地得到充分利用；而高新产业用地离城市的距离更加近，土地成本通常情况都比较高，在这种容量、密度都较高的条件下，会迫使其向延伸性的高层厂房进行转变，从而将数字化、智能化的新型高科技产业建筑形态形成。从建筑自身的体量上来说，科创中心是一幢拥有80m高的建筑，为了防止其建筑形体规模过大对城市空间形成一定的压迫感，那么在对建筑的设计上就需要将其进行化整为零，在视觉通廊上以28m作为间距对主体建筑进行相应的挖空处理，防止影响到两侧视线。只有在裙房及顶部才能够将两栋塔楼进行连接，采用切分、穿插的方法对体块进行科学的处理，这样就能够将一栋组合建筑设计出来。不仅能够更好达到建筑功能方面的要求，而且也更加适应西侧建筑的体量。整体上该建筑的风格十分简洁，与东侧建筑使用了统一的建筑语言，这种建筑风格将传统冷峻和刻板的建筑外表打破，解放了其封闭感。

4.2.4 开放立体的景观设计。传统景观设计始终都不受重视，而高新技术工业建筑的外部具备了一定的对外展示优势，能够将多种多样的活动融入其中，并将开放包容的特色充分体现出来，因此也对景观提出更高的设计要求，要按照生态原则对当地的文化内涵进行充分的挖掘，使园区的特色有所体现。该建筑景观设计语言就将山水之美进行了充分的提炼，并利用抽象艺术的形式进行了表达，使建筑与周围的环境达到和谐统一。该建筑是城市道路的缓冲区域，广场入口及铺地取自于水波纹的灵动与线条，这样才能够将优美流畅的动线打造出来，从而演绎出富有灵动空间的动线规划。通过渗透式的方式能够充分融合场地与北侧城市绿地，使其在整体设计上极大地提升了城市利用的空间。其中立体花园能够形成多层次的绿化交流空间，不仅能够提供较好的视觉享受，而且还能够为工作人员提供休闲放松的场所[4]。

5 结束语

综上所述，社会经济高速的发展会给建筑业拓宽发展空间，一直以来，建筑领域都是人们关注的重点话题，其内容涉及各行各业的问题，而设计给排水又会对人们的日常生活产生巨大的影响。因此，设计单位在进行设计时必须要与实际情况进行有机结合，科学地控制建筑的质量，考虑建筑自身的环保、节能等相关内容，要对制定的设计方案可行性进行综合考量，这样才能够有效提升人们的生活品质，实现建筑行业的现代化发展。