浅析工业建筑结构设计中需注意的问题

李峰　韩旭

摘 要：随着工业的快速发展，工业建筑的结构不断进行改革，对设计人员提出了更高的要求。相对于民用等建筑类型，工业建筑的结构设计更加复杂，需要充分考虑各个构件的负荷能力，提高设计水平，为劳动者创造安全、稳定的工作环境。本文从工业建筑的各个组成构件分析了结构设计中需要注意的几个问题，以供相关工作者参考。

关键词：工业建筑；结构设计；构件；问题

中图分类号： TU318 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）22-60-2

0 引言

结构设计是工业建筑工程的核心工作，科学、合理的设计方案是整个建筑质量的有效保障。工业建筑的组成构件所承受的荷载压力较大，并且各构件相互依存，任何一个结构问题的出现，都将直接影响工业建筑的安全性，所以在具体的结构设计工作中，要结合建筑的实际设计需求，选取优质的建筑材料，对工业建筑结构的各个部分作出合理设计。设计人员可以从地基、梁柱和板件、楼梯、预埋件、钢结构等重要结构入手，对设计中的问题予以研究，从而提高设计质量。

1 地基设计

地基设计是工业建筑结构设计最基础的工作，也是其他结构安全性的可靠保障。一般而言，工业建筑的建设场地地质情况较为复杂，并且建设所需要的资金投入较多、建设规模较大，因此需要采用多种多样的地基形式，以满足工程建设的实际需求。工业建筑的地基荷载较大，常常采用桩基、弹性地基、条形地基等。工业建筑的输送皮带支架通常应用底部铰接的方式，仅仅将轴力和剪力传送给地基，因此，地基一般采用条形地基的设计形式。在具体的施工现场，如果采用人工挖孔桩，需要消耗大量的人力、物力，大大影响工程的进度，而采用柱下条形地基，加长地基短柱，提高配筋设计要求，使得地基更加稳固，降低了工程成本。

从设计角度考虑，地基要选用符合结构耐久性要求的混凝土标号，例如C25；地基的配筋要以满足最小配筋率为标准，合理选型；条形地基的交接部位需要设置规范、详尽的工程图纸；条形地基的交叉部分要注意基地面积不可重复使用，要单独使用，并合理调整地基的宽度，例如砌体结构局部墙体可以适当调大地基宽度，以满足较大的荷载需求。在地基设计中一个常见问题就是，框架填充墙的构造柱往往未在地基和楼层设计图纸中给出，造成浇注地基及梁时不能预留构造柱钢筋，因此要在相关设计中注意明确框架填充墙的构造柱的位置。此外，对于柱下条形地基，如果采用放坡形式的板翼设计，就需要注意放坡角度，以方便工程的实际施工。

2 梁柱和板件设计

由于工业建筑索要承载的压力较大，因此在对梁柱及板件进行设计时，所采用的截面一般偏大，选用的钢筋直径较大并且钢筋布置较密集，在一定程度上增加了施工难度。在结构设计中，设计人员为了对截面高度进行控制，提高配筋率至2.5%，实际的施工难以满足此设计要求。因为如果钢筋的配置过于密集，就会使得混凝土浇筑不密实，难以插入探棒，严重的甚至造成钢筋移位，建筑的安全性受到威胁。因此，设计人员应该根据工程实际，增加截面高度的同时降低配筋率，尽可能避免大量钢筋堆积在梁柱交接处的情况发生，从而提高梁柱结构的整体质量，方便工程的实际施工。

在梁柱的结构设计中，挑梁的自重占总负荷的比例较小，适合采用等截面的设计形式，在对挑梁的钢筋率进行确定时，要选用比计算值较大的数值，以预留一定的安全系数。对于挑梁的底筋设计，如果载荷大、悬挑大、挠度大，就需要适当加大底筋。此外，砌体结构挑梁深入墙体的托梁长度要满足构造要求，并分析计算出抗倾覆的临界条件。

过梁的设计要严格按照标准图纸进行，在施工图中要注意标明选用方法和具体图号。当出现过梁作用力过于集中或者门窗洞口较大时，需要通过具体的计算对过梁的受力强度进行验证，尽可能实现过梁与圈梁的整体浇筑，以便于施工操作，提高抗震性能。此外，过梁的钢筋配置不可过小，要充分考虑到地震发生时过梁墙体出现裂缝而失去支撑作用的情况。

针对板件的结构设计，通常运用PMCAD等软件自动生成现浇板配筋的设计，以提高工作效率，减少人工设计的失误。板配筋进行布置时，要注意选用大直径大间距的形式，其中平均间距要大于200mm。在配筋的分析计算中，要考虑塑性变形情况，板上筋应该乘以0.8-0.9的系数进行折减，板下筋应该乘以1.1-1.2的系数予以放大。对砌体结构板件进行配筋设计时，需要减小支撑在外墙的板负筋，以降低对砖墙的附加弯矩。对现浇挑板阳角结构进行设计，需要配置辐射状附加筋，并且在板下配置斜筋。

3 楼梯设计

工业建筑还涉及办公楼、员工宿舍等，这些建筑往往需要设计板式楼梯，以保证建筑的便捷性，同时提高建筑的美观性。在楼梯结构的设计过程中，要保证梯梁与下面梯板的距离充足，避免因高度不够导致碰头。梯段的高度一般在20cm以下，还要注意楼梯板与楼面板的平衡衔接，保障行人的上下安全。休息平台的上部钢筋应该在平行方向上与梯段板保持一致，并注意配筋的相应性。首段梯板的设计要注意基础的沉降情况，增设必要的梯梁结构，同时要注意控制挠度，楼梯苦熬度要在5m以下。

在工业建筑生产厂区，楼梯结构通常采用钢梯，钢梯可以直接从图集中进行选择，但是设计人员需要结合厂区的活动需要，将员工上下楼梯的舒适度作为第一要素，进行楼梯的合理设计。此外，对钢梯进行设计时还要考虑到各楼梯在梯梁部位的净空高度，设计人员需要先定好各个楼梯平台的标高，再结合梯段高度、角度关系等因素选择合适的钢梯。如果在休息平台的混凝框架梁的设计中没有将楼梯的净空高度考虑在内，将会导致钢梯的通行问题，增加修复成本，影响建筑的经济性，因此设计人员必须全面、综合的进行分析设计，以避免不必要的问题。

4 预埋件设计

工业建筑中需要安装各种设备、机器，因此在工程设计中涉及大量的预埋件，设计人员需要结合施工图纸，对预埋件的规格大小以及尺寸定位进行详细的掌握。在结构施工图纸中经常出现的问题就是个别部位（例如楼梯）的预埋件没有标明，导致实际施工中预埋件的漏埋，增加预埋件的补设成本，这就要求设计人员必须全方位的对建筑结构进行规划，避免重复施工。此外，预埋件要选择具有一定受力能力的构件，例如工程中设计重量高达几吨的皮带装置，如果仅仅采用构造埋件，将导致埋件被拉脱的情况发生，因此必须配置相应的受力埋件。工业建筑还涉及很多筒体结构，其库壁上的预埋件需要谨慎安装，以防止库施工滑膜时造成预埋件移位现象的发生，从而保障工程的顺利进行。因此，在进行技术交底时，设计人员要向施工人员进行详细阐释与指导，使其对建筑中涉及的预埋件不知情况进行全面掌握。

5 钢结构设计

除了上述结构外，钢结构也是工业建筑中的重要组成部分，在对钢结构进行设计时，要充分考虑到工艺性因素，为后期的施工和检修奠定良好的基础。例如，在某工业建筑的设计中，利用轻型门刚结构对堆棚进行设计，在斜梁与柱的交接部位采用较高强度的螺栓进行连接。如果在实际的装配中，最下部的螺栓结构没有为扳手预留足够的空间，将影响力矩扳手的正常使用。因此，在施工设计时要充分考虑到施工操作的便捷性，预留足够的扳手活动空间或者采用其他的柔性谅解方法，以保障施工的顺利进行。高强度的螺栓在梁与柱、梁与梁的连接中得到了广泛应用，需要充分考虑到螺栓的位置安排。此外，在施工设计中要采取有效措施，加强钢结构的防腐、防锈工作。

在钢结构的设计中，还有一个重点内容就是杆件结构设计（杆件内力分析）与节点结构设计（节点构造分析）。其中节点结构的设计对钢结构的安全性存在较大的影响，节点结构设计的基本原则就是构造简单、传力可靠、受力明确、工艺性良好，节点连接设计最好设定10%-15%的安全系数。对于应力较小的构件，其连接焊缝长度通常大于120mm。在工业厂房钢结构设计中，这些都是至关重要的施工时不能随意加大杆件截面，以保障节点构造的安全性。

6 结束语

总而言之，在工业结构设计中，要充分考虑到地基、梁柱与板件、楼梯、预埋件以及钢结构等各个结构设计中存在的问题，全面掌控施工设计的工艺流程，综合分析各方面的影响因素，不断优化工业建筑的构造，提高建筑的整体质量，延长建筑的使用寿命，实现工业建筑经济性和技术性的统一，同时设计人员要响应发展潮流，努力发掘先进技术和新的设计思路，以推动工业建筑的发展。

参 考 文 献

[1] 赵晓莉.工业建筑结构设计中需注意的问题[J].江西建材，2016（05）：15+21.

[2] 冯雪花.浅谈工业建筑结构设计中需注意的问题[J].四川水泥，2015（04）：157.

[3] 李浩，刘东甲.浅析建筑结构设计中应注意的问题[J].工程与建设，2012（01）：59-61.