工业厂房建筑结构设计优化的探究

董天舒

摘要：近年来，中国的经济发展迅速，并取得了较大的成功。在工业与民用建筑设计方面，正逐步向大吨位、大跨度建筑转变。过去我国工业厂房通常为钢筋混凝土结构，具有造价低，施工方便，强度高和塑性高的良好性能。而在目前的厂房建筑设计中，钢结构正逐步取代钢筋混凝土结构在厂房工业建筑设计中得到广泛应用，因此本文对工业厂房建筑结构的设计优化进行了论述，以供同行借鉴。

关键词：工业厂房；建筑结构；设计；优化

引言

工业是我国的支柱产业，随着经济和工业的发展，大规模的工业逐渐兴起，工业建筑是建筑业的一个重要分支，是厂房建筑的基本形式。目前，我国的建筑设计的指导思想是相似的，但由于設计师个人主观思想和设计经验的差异，使得厂房结构的设计质量不稳定，设计瑕疵不可避免。我们只是根据多年的工作经验，分析大量的数据，提出了一些想法和建议，希望能对相关的建筑设计人员有所参考。

1对工业建筑结构的分析

1.1单一的框架结构

多数工业建筑的厂房都是水平梁和垂直柱组成的刚性框架的结构形式。柱子和框架相互支持，以消除水平力。这使得建筑空间的稳定性很好，可以有效地降低建筑物的造价，但对于较高的结构和大跨度结构，其使用范围会有较大的局限性。对于钢结构，应使用箱形柱，让柱子在两个方向拥有相近的惯性矩。

1.2混合系统结构

该混合系统是两种形式的框架的相互支持和结合，支撑和一个纯钢框架结合的混合形式，共同作用来抵制水平荷载。混合系统可以有效地减少柱子的弯矩。两种框架、钢柱和斜撑的协调是对整个系统的作用是最大的。

2工业建筑设计优化的要点

2.1消防设计

由于混凝土结构厂房受温度的影响较小，而钢结构厂房不同，消防系统的建设和发展一定要实事求是，认真对待。必须从科学的角度出发，采取必要的隔热防火设计，确保建筑各构件的可靠性和安全性。为了防止火灾对钢结构的破坏，一定要做好钢结构的防火设计，并对制作施工过程采取严格的监管措施。

2.2防腐蚀设计

氧化和腐蚀情况时有发生。如果钢结构建筑经常处在潮湿的环境中，将面临严重的腐蚀危险。一旦发生腐蚀，钢截面有效截面积将越来越小。同时，钢结构表面出现锈蚀，就会产生相应的应力集中。

2.3抗震设计

最能体现建筑物的质量和刚度均匀性，应该就是建筑材料了。对于抗震设计最好是采用钢框架结构。钢结构的支撑系统，必须具有一定的强度，因为地震会造成疲劳作用。如果钢结构有所破坏，正常情况下不是因为材料不足，而是因为钢构件失稳，进而出现破坏。所以在设计过程中，我们应该更多的注重细节。对于混凝土结构，节点破坏后产生塑性铰，并吸收地震能量，使结构具有抗震能力。

2.4顶板支护结构的优化

屋盖系统的设计必须由车间跨度、高度、面积、布局、起重机和抗震条件来判断。通常能否作为屋顶结构，需要看其承载能力。但是由于施工条件受到限制，能否进行安装，需要考虑。在车间或工厂方面的建设中若需用起重机或强振动设备则对应的屋盖设计中应有水平支撑。支撑系统布置应合理，用钢量应进行精确的计算。

2.5材料的优化

工业厂房建筑设计中，材料的优化是至关重要的。不同的材料的结构可以产生不同的效果，因此，重要的是优化施工所用的材料。这些材料的优化，一般应根据工业厂房的实际情况进行选择，并能在施工过程中得到更好的使用，特别是对钢或钢筋混凝土结构类型的选择必须谨慎对待。

3厂房结构优化设计原则

3.1安全原则

工业厂房建筑主要是为人类的生产生活创造更大的便利。在实际生产中，许多设备有大量的工作人员监管，这意味着工业厂房必须保证安全，避免对工人的生命安全造成威胁，安全应作为未来工业建筑和设计优化的关键。

3.2经济原则

工业建筑的设计的经济性，包括对造价的管理和控制，应体现结构经济性和建筑使用目地的对应。越重要的工程，相应的其设计施工的造价的控制富裕度亦越宽松，反之工厂里一些并非核心的建筑，在保证满足使用功能的情况下，够用即可，不必要过于复杂以此降低造价。总之，应尽可能在保障结构安全的基础上，降低成本，使经济性可以得到提高。

3.3功能原则

一个工业厂房建筑对社会的发展是很有帮助的。其使用周期初期可能按照最初设计的初衷使用，而中后期可能面临着使用目的的变更。所以在工业建筑结构的优化中，应结合该建筑的基本功能，适当兼顾可能出现的技术改造情况，对建筑的构型，体量做出适当调整，对关键部位，如基础、柱、部分主要设备区域的框架梁，适当提高设计富余量，以确保在未来可以最大限度的被使用。

3.4绿色建筑的原则

在一个生产材料、技术及设备齐全的社会背景下，环境保护的绿色设计概念是非常受到关注的。所以应遵循保护环境的绿色建筑设计原则，在设计方案中，充分利用自然光照，合理布置设备、构件降低能耗。基于现实，工业建筑最佳的设计方案就是绿色建筑的设计，亦是未来设计的发展方向。

3.5清洁的设计原则

工业厂房建筑另一条原则就是要有干净的设计，减少厂房内，厂区内污染。也就是说，生产工艺流程的布置设计中，都要以整洁为原则。须优化工艺布置，充分考虑设备安装、检修、调试、拆除的需要，以及正常生产过程中厂区内日常清洁作业的特点，因地制宜的对厂房建筑的各个细节进行优化。

4结束语

总之，对于工业厂房的建筑设计和优化工作，要明确其意义，特别是在后期，工业建筑的安全规划和优化的作业是必须要进行的。在规划和优化的过程，必须严格按相关标准进行，在一些经济需求和目标明确的建筑中，要根据其基本标准，对详细的结构设计进行优化。应根据各方面的规划，进行改善，最终达到设计目的。

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现代物业杂志社

2019-09-03