钢结构在工业建筑设计环节中的优化

尚龙飞

上海金自天正信息技术有限公司 上海 201901

引言

钢结构因为自身特殊性，在工业建筑领域展现出突出的优势，近年来，现代化城市建设工作如火如荼地进行，促进了工业建筑行业的高速发展，带动钢结构技术受到人们更多的关注。不过，因为钢结构所包含的形式较多，结构体系复杂多样，在实际应用中尚且具有一些问题与缺陷，应当基于现存的问题实行合理有效的改进，进而使钢结构能够更加充分的满足人们对于工业建筑的具体要求。本文根据个人实践工作经验，论述了钢结构在工业建筑领域的应用方式，并针对此结构的具体应用现状提出了对应的优化措施。

1 钢结构在工业建筑中运用存在的困难

就目前看来，虽然钢结构在工业建筑行业运用已有一段时间，相关行业规范也相较齐全，但是工业建筑日益增多的使用需求也对钢结构设计提出更高的要求。以往技术应对新增的需求略显单薄，所以许多人对于钢结构在工业建筑层面的了解不够深入。在人们的传统观念中，工业建筑的主要结构形式为砼结构。同时，工业钢结构比较复杂，要求设置多种配套体系，包含防腐蚀、保温隔热、防火等多项内容[1]。我国所掌握的钢结构技术相较于西方发达国家尚且具有较大差距，既在观念理念上较为落后，还欠缺足够的尖端技术、设计人才，不具备新产品、工艺、技术、材料的研发创新能力。在日常施工与设计期间，工作人员专业水平与综合素养不高，欠缺足够的专业知识，积累的经验不够丰富，无法有效把握施工细节，未能明确了解钢结构的优点。

2 工业钢结构的设计原则

工业钢结构进行设计时必须要重视提升钢结构的稳固程度，稳固程度为钢结构设计时重点要素之一，关系到钢结构的建设质量、安全水平和使用年限。若是钢结构稳固性无法得到切实的保障，既可能导致建筑工程的成本投入有所提高，严重情况下甚至会对人们的生命财产安全带来不利影响，所以，在进行钢结构设计时，一定要着重把控好其稳定性，在进行钢结构设计时，必须要遵从下述几项原则。

2.1 钢结构设计要满足所有部分的稳定性要求

当实行钢结构设计工作时，必须要对其总体受力情况展开详细分析，不仅需确保钢结构的总体稳定性达到规定标准，而且还要关注平面结构的稳固性，要使得不同结构中有配置合适的支撑结构，确保结构部件在平面内外均符合要求。

2.2 结构计算简图要与实际情况相一致

当前，在开展工业建筑钢结构设计时，一般会简化设计模型，只关注主要构件，此种方法只适用于结构形式简单的工业建筑。但是实际中的工业钢结构形式丰富多样，受力体系复杂，要整理清楚结构构件所有可能承受的荷载，详细分析具体结构形式，使用最适合的荷载组合值展开有关数据的调查研究[2]。

2.3 钢结构细节设计与结构稳定性计算相一致

钢结构的细节设计为设计工作中需要着重考虑的内容，比如，要对怎样传递弯矩节点加以区分，对其柔度、刚度进行合理设置，使之符合工程建设要求。对于稳定性方面，采取不同的结构形式所对应的要求也会有所区别，所以，设计人员必须要展开全方位的分析考虑。

3 钢结构在工业建筑设计环节的优化措施

3.1 钢结构的选型和结构布局

在进行建筑工程建设的前期准备阶段，需要合理分析此建筑能否采取钢结构形式，基于建筑工程的建设规模、功能应用需求来探究钢材料使用的可行程度。并且，还要对工程建设的荷载水平、高度与层数、跨度以及振动状态加以分析。若是确定使用钢结构形式，那么在后续的工程设计之中还要做好选型、工程结构规划设计等工作[3]。当前，概念化设计理念在钢结构工程之中的运用比较普遍，而且具有较高的运用价值，尤其是对于工业建筑来说，钢结构设计、施工环节十分关键，对于一些未切实确定的设计标准与行业要求范畴，需要引入力学知识定理，对钢结构的力学状态展开合理分析，基于建筑结构特性、抗震稳定性与相关理论实践经验，来分析钢结构是否合理。然后从建筑工程的总体结构出发，针对局部某些重要部位进行详细研究，保证工程建筑的平面结构设置状态足够牢靠，以取得稳固、扎实的结构体系。基于对钢结构设计要点的归纳总结，能够为工程项目初期设计工作的开展提供可靠的思路与指导，将不同类型的设计模型展开合理分析对比，选择出最优的模型，以保证工程项目后续施工活动的顺利开展。以设备支架为例，如表1：

表1 设备支架

结构高度为5000mm，层间位移角限值1/250，①号节点位移限值为20mm，第一种模型Y方向位移超限，而为了方便后续设备走管线，所以选择第二种方案。

3.2 注意钢结构的抗震性能的优化

钢结构具有一项突出性优点便是，适用范围较广，因此钢结构适合运用在多种类型的高层建筑项目之中。不过，钢结构的实际应用依旧有较多需要改进的内容，例如抗震性能便是需重点优化的一方面。若想提高钢结构抗震能力，则需设计工作人员在设计环节，首先做好工程建设现场的地理地质环境的勘察工作，基于当地的地理环境特征，分析建筑的抗震要求，在设计过程中做好抗震性能的规划。联系实际条件确定相关参数，通过适当的设计从而保证提高钢结构的受力能力，把地震灾害带来的影响作用全面考虑到位，把建筑体的变形程度把控在可接受的范围内。可分析施工现场及周边之前的建设工程实例，作为重要的抗震性能设计参考。在受到水平地震力与风力的干扰下，钢柱底侧的剪力较大，所以水平力会对地基带来比较大的影响作用。

3.3 对钢结构的防火引起一定的重视

钢结构建筑的防火性能相较于钢筋砼结构建筑而言更低，一般在钢结构建筑的设计施工中，所采取的防火策略包括下述两类：其一，使用保全板，把它设置于钢结构建筑中，从而发挥防火的效果；其二，对钢结构的不同位置涂刷厚薄程度不一的防火材料，再使用装饰漆料涂刷外露位置。而以上均为常规性的防火方式，要想更为有效地提高钢结构的防火能力，就必须要做好防火墙、防火门的规划布置，同时装配自动喷水灭火装置、独立的水幕、防火带等，以此构成防火分区，再在以上基础上灵活使用防火涂料，从而起到对钢材有效防火保护的效果，还可通过对火灾探测报警技术、烟气检测技术的有效应用，及时发觉与解决潜在的火灾隐患，保证钢结构的防火能力得以切实提高。

4 结束语

钢结构由于具有强度高、生产工业化水平高、施工简单易行等特点，从而在建筑建设中得到了广泛的使用。若想提高钢结构在工业建筑领域中的实际应用效果，就必须要做好设计环节的优化工作，要求工作人员结合实际工程条件与外部环境，采取合理有效的方案，推动工程项目建设质量的提高。虽然就目前看来，钢结构在工业建筑设计施工中依旧有着较多限制因素，不过相信在人们的大力研究与探索下，钢结构技术会进一步完善，有关配套材料也会得到升级改进，推动钢结构在工业建筑中具有更好的应用效果。