对我国现代工业建筑结构设计中几个问题的探讨研析讨论

蒋 冲

中国轻工业广州工程有限公司 广东 广州 511441

工业建筑是为工业生产提供空间的建筑类型，其对建筑空间面积、结构布局均有特殊的要求，且必须能够适应相应工业生产工艺的需要。因此工业建筑的结构设计人员应加强对现代工业建筑特点的研究，并要对所设计的工业建筑结构的主要用途和所涉及的技术设备、材料性质以及生产工艺等进行全面的了解。在工业建筑结构设计实践中，设计人员则应积极应用概念设计等先进的设计理念和方法，严格遵守现代工业建筑结构设计的各项技术规范要求，合理确定工业建筑结构形式，准确计算各项设计参数，优化工业建筑结构构件，并结合工业建筑工程的实际情况采用钢结构等现代化的结构类型，以满足工业生产的实际需要。同时，结构设计人员还应充分考虑工业建筑结构在防火防爆等方面的要求，对工业建筑结构设计方案进行优化，以保证现代工业生产的安全，提高工业建筑结构的耐久性，从而为工业生产活动的开展创造便利条件。

1 概述现代工业建筑结构设计

工业建筑主要是指作为工业生产基本活动场所的建筑类型[1]。与普通类型建筑相比，现代工业建筑结构对于建筑内部的空间面积、结构布局有一些特殊的要求，同时，现代工业建筑还需要能够适应工业生产在通风采光、污染物排放以及给排水等方面的需要，以满足特殊工业生产工艺的要求。工业厂房则是工业建筑中较为常见的形式。在现代工业建筑中，较为常见的工业厂房包括特定型和通用型这两个基本分类。随着现代工业的发展，工业建筑工程往往位于地形条件较为复杂的区域，且工程规模不断加大，加之工业生产中新型技术工艺和生产设备的不断出现，对工业建筑工程的结构选型、基础结构处理以及各种结构件的设计都提出了较高的要求。因此结构设计人员必须充分了解现代工业建筑特点，积极运用先进的结构设计思想和设计方法，以提高工业建筑结构设计的水平和质量。

2 我国现代工业建筑结构设计中相关问题探讨分析

2.1 我国现代工业建筑结构设计思想问题分析

在现代工业建筑的结构设计中，设计人员应积极应用概念设计等先进的设计思想，对设计方案进行优化，以全面提高我国现代工业建筑结构设计的质量和水平。在工业建筑结构设计中的概念设计也就是设计人员对工业建筑结构进行整体性和系统性的概念思考，并结合工业生产要求对建筑结构体系以及不同结构件的受力关系加以综合分析[2]。在此基础上根据建筑结构设计规范要求以及理论知识等合理选择工程结构形式，科学确定相关结构材料的质量性能参数以及尺寸规格等，并要对工业建筑结构整体设计方案的经济性、安全性以及可行性进行全面的分析研究，以确保工业建筑结构设计方案科学合理。

2.2 我国现代工业建筑结构设计中的设计参数取值问题分析

在现代工业建筑的结构设计工作中，设计参数取值的合理性将直接关系到结构设计方案的质量以及工业建筑结构的稳定性和安全性。因此，结构设计人员应严格遵守相关设计规范要求，科学确定设计参数取值范围，准确计算相关数据。受工业建筑特点影响，在其结构设计中，设计参数的取值应充分考虑多种工况条件、极端条件下的取值以及生产工艺要求等因素。此外，设计参数的取值还应考虑其经济性。结构设计人员应积极应用PKPM等专业软件，对不同工况和极限条件下的结构受力情况进行模拟分析，以便完成对设计方案的优化。

2.3 我国现代工业建筑结构设计中的结构选型问题分析

结构选型是我国现代工业建筑结构设计工作中的关键性环节。结构设计人员在选择工业建筑工程结构形式时，应首先充分了解工业建筑的主要用途，所涉及的生产设备和生产工艺要求。同时，结构设计人员还应严格遵守相关设计规范要求，确保结构选型科学合理，能够满足工业建筑在结构安全性和耐久性等方面的要求。此外，结构设计人员还应充分考虑工业建筑结构形式选择的经济性，对不同设计方案进行综合性的比选优化。

结构设计人员在选择现代工业建筑的结构形式时，一般应进行选择混凝土结构类型。随着装配式建筑的发展，在现代工业建筑结构选择中应进行采用施工周期短且施工质量更有保证的装配式预应力混凝土结构形式。如受客观条件限制无法采用装配式结构时，也可以选择现浇式结构类型。当工业厂房为单层结构，且跨度在15m以下时，且具备设置相对较多的柱结构时，工业厂房结构也可以选择砖混结构形式。而当工业建筑跨度较大，且对建筑内部空间面积有较高要求时，则应尽量选择钢结构或者钢筋混凝土等结构形式[3]。同时，当工业生产过程中环境温度较高时，结构设计人员应选择钢结构形式，且应做好钢结构的防火隔热处理，以提高工业建筑结构的耐久性和安全性。在对有较高抗震要求的工业建筑工程进行结构选型时，结构设计人员应进行采用框剪结构等结构形式，且应全面收集工程区域的历史地震数据，以便合理确定抗震烈度等级，优化各项设计参数，从而确保工业建筑结构的抗震性能能够符合抗震设计规范要求。

钢结构是现代工业建筑中较为常见的结构形式之一。结构设计人员如在工业建筑工程中采用钢结构时应合理选择钢结构材料的类型型号、尺寸规格以及钢构件之间的连接方式。目前在工业建筑工程的结构设计实践中，钢结构的连接可以通过高强螺栓的应用来实现。设计人员应合理确定高强螺栓的型号规格，以确保钢结构连接牢固可靠。同时，在采用钢结构作为工业建筑结构形式时，结构设计人员还应加强对钢结构的防锈处理设计，以提高钢结构的耐久性和使用寿命。

2.4 我国现代工业建筑结构设计中的基础结构问题分析

当受客观条件限制，需要在不良基础条件下建设工业建筑工程时，结构设计人员应高度重视建筑基础结构的设计问题。结构设计人员应充分了解工程区域的地基条件、土层结构以及地下水水位等数据信息，并结合实际情况采用钻孔灌注桩、预应力桩等相关基础结构处理方式，以提高工业建筑基础结构的承载能力和结构稳定性。

2.5 我国现代工业建筑结构设计中的梁结构问题分析

在现代工程建筑结构的设计中，由于荷载往往相对较大，因此在建筑的梁结构设计中应将梁结构的截面面积加大，以提高其承载能力。此时为降低其荷载，可以将配筋率适当降低。在工业建筑工程的梁结构设计实践中，如受客观因素限制，在增加梁截面面积时无法将其截面高度增高，设计人员则可以采取将梁面积宽度加宽的方式进行处理。同时，结构设计人员还应根据实际情况将梁柱交接位置的上部钢筋密度适当降低，这样不仅可以在一定程度上减轻荷载，而且可以为后续的施工建设创造便利条件。而在工业建筑工程的梁结构设计中，由于在综合中的挑梁自重占比相比较小，因此除大挑梁外的其他挑梁均应采用等截面的设计方式，以便于施工建设。在确定挑梁配筋率时，结构设计人员应在理论计算值的基础上适当加大配筋率。而如果挑梁结构的挠度、悬挑以及荷载均相对较大时，则应将挑梁底筋的配筋率适当加大，以保证梁结构的稳定性和安全性。

2.6 我国现代工业建筑结构设计中的板结构问题分析

在现代工业建筑工程的板结构设计中，设计人员应合理确定板厚度。工业建筑工程的楼面往往是生产设备的安装基础，且需要综合考虑检修荷载等因素，因此在设计中可以将板厚度取值适当加大。同时，对于工业建筑中作为生产设备基础的楼面部分，结构设计人员应充分了解设备实际荷载值，并应将次梁设置于基础下方，以提高其承载能力。而且在设计实践中，为降低工业生产设备在运行过程中所产生的震动，提高工作人员在生产作业环境中的舒适度，在工业建筑的楼板结构设计中应将基础楼面板的厚度以及承载面积适当加大，从而使楼板刚度提高，以降低板面震动影响。如果根据工业生产要求，需要在板结构上进行开洞处理时，结构设计人员应在洞口部分增加钢筋的设置，且应合理确定加筋位置和锚固方式，以保证其结构强度。当板结构上的开洞位置仅有正弯矩存在时，结构设计人员可以根据实际情况采取在板结构上下部分均设置附筋或者仅将附筋设置于板结构下方的处理方式。在板结构设计方案中，对于采用留筋后浇方式的板结构，设计人员应在设计图纸中用虚线对其范围进行明确标示，且应注明后浇材料的强度等级和质量性能要求等内容，以作为后续施工的指导依据。

2.7 我国现代工业建筑结构设计中的柱结构问题分析

柱结构是现代工业建筑工程最为常见的轴向受力结构，也是工业建筑结构设计中的关键性内容。结构设计人员在设计柱结构时，应根据工业建筑的使用用途、设计功能以及生产工艺要求等因素合理进行柱结构形式的选择，并应准确确定柱结构的截面面积以及配筋率等相关设计参数。同时应对不同柱结构的设计方案进行综合性比选，以提高柱结构设计的经济性和合理性。目前在现代工业建筑结构的设计实践中，型钢格构柱以及钢管混凝土柱结构得到了广泛的应用，结构设计人员应严格遵守结构设计规范要求，科学选择钢管、角钢、工字钢以及槽钢等柱结构材料，准确计算柱结构的截面面积和标高等各项设计参数，以提高柱结构强度和承载性能，确保工业建筑结构受力平衡。同时，设计人员应可以采用组合式截面柱结构。通常组合截面柱结构可以采用钢板以及型钢等材料构成，且根据不同的腹杆体系，可以将其分为缀板式以及缀条式等类型，结构设计人员应结合工业建筑工程的实际情况进行合理的选择应用，且可以结合纵向系杆结构的综合应用来进一步提高柱结构强度以及承重能力，并适当减小柱结构体积，以获得更为充足的建筑平面结构面积，从而满足工业生产的需求。

2.8 我国现代工业建筑结构设计中的楼梯结构问题分析

楼梯结构设计也是现代工业建筑整体结构设计中的重要环节之一。在选择楼梯结构形式时，结构设计人员应充分考虑楼梯的主要用途、后期施工的便捷性以及使用的安全性等要素。在工业建筑工程的办公区、生活区以及计算机房等部分，可以采用板式楼梯结构形式，以降低楼梯结构施工的难度。而在人员和物资往来频繁，通行流量较大的工业建筑部分，结构设计人员应合理确定楼梯梯段差，一般这部分建筑楼梯的梯段差应控制在20cm以内，这样可以有效避免工作人员被绊倒或者发生碰撞。同时，当在工业建筑结构设计中受客观条件限制，楼梯间需要采用5m以上的板结构跨度时，结构设计人员应科学分析结构受力情况，准确计算各项设计参数，以确保楼梯结构强度和承载性能能够达到安全要求。

2.9 我国现代工业建筑结构设计中的后浇带问题分析

混凝土是现代工业建筑中较为常用的建筑材料，而混凝土构件的开裂问题是工业建筑结构设计中需要高度重视并加以解决的重点问题之一。因此在现代工业建筑工程的结构设计工作中，为提高建筑结构的完整性以及防水性能，设计人员可以采用后浇带的设计方法。在设计实践中，设计人员应合理确定后浇带的设置位置、断面结构形式以及后浇带宽度等各项设计参数。一般来说，设计人员应从工业建筑的基础结构到建筑屋顶各层均应将后浇带设置于同一位置，且后浇带宽度通常应控制在80cm到100cm之间，以有效解决工业建筑大体积混凝土结构中的温度收缩以及结构应力问题，从而使工业建筑结构具有更好的耐久性和安全性。当工业建筑工程所在区域存在较高水位的地下水时，设计人员还应将防水板设置于建筑基础结构的后浇带下方，以提高其防水能力。

2.10 我国现代工业建筑结构设计中的防火防爆问题分析

在现代工业生产过程中，一些特殊的生产工艺存在较高的安全风险，容易发生爆炸以及火灾等事故，在设计此类工业建筑结构时，设计人员应尽量采用半敞开式以及敞开式结构形式，如受工业生产工艺限制，必须采用封闭式建筑结构形式时，设计人员应严格按照相关设计规范要求准确计算泄压面积等各项设计参数，且应合理确定建筑门窗的开设位置和数量，并要对建筑结构进行必要的防爆防火处理，以保证工业生产的安全。

2.11 我国现代工业建筑结构设计中的预埋问题分析

在现代工业建筑工程的结构设计工作中，设计人员应结合建筑的主要用途以及工业生产工艺要求，合理设置预埋件，从而为现代工业生产活动的开展提供便利条件。以环梁等较为常见的预埋件结构设计为例，结构设计人员应根据工业建筑特点以及实际生产需要选择吊环等结构件，并应科学确定预埋件材料的质量性能。在设计实践中，设计人员应根据预埋件设计的相关技术规范要求准确计算控制预埋件的埋设位置和预埋深度等各项设计参数，且应积极应用BIM等专业软件平台对预埋结构件的设计效果进行模拟分析，对预埋结构件设计加以优化，以确保预埋件设计科学合理，能够适应工业生产的需要。

3 总结

现代工业建筑受生产工艺、生产设备以及生产材料等因素的影响，不仅建筑结构形式日益复杂，而且对建筑结构的安全性、稳定性、耐久性、结构布局的合理性以及使用便利性等均提出了较高的要求。因此，结构设计人员应充分了解现代工业建筑特点，并要准确掌握工业建筑用途、具体的使用功能以及相关生产工艺等数据信息，以提高工业建筑结构设计的质量。同时，在工业建筑结构设计实践中，设计人员应严格遵守各项技术规范要求，科学确定各项设计参数，并要结合工业建筑工程的实际情况和设计要求等不断优化工业建筑结构设计方案，为工业生产提供良好的建筑空间，从而推动我国工业的现代化发展。