工业厂房建筑结构优化设计与施工

卢剑虹

    摘要：工业是我国的支柱产业，随着经济建设的逐步发展，工业也随之发展，工业的大规模发展，离不开其配套的工业厂房，因此厂房建设已成为建筑业的重要分支。工业工厂设计的合理性和质量水平无疑对工业生产有着巨大的影响。本文讨论了工业厂房的结构设计优化问题。

    关键词：工业建筑;结构设计;最佳化

    前言

    在当前的工业建筑中，建筑结构的设计应具有一定的适用性，应符合工业工程的发展规律。另一方面，在工业建筑设计过程中，还有许多方面的理论探索，设计过程中有许多相关的环节和内容，具有一定的复杂性。在这种情况下，工业建筑结构设计的优化分析就显得十分重要，它能对我们的建筑结构设计有所帮助。

    1.解析结构设计优化的基本方法

    直觉优化和概念优化是现阶段工业厂房建筑结构的两种优化方式。其中，直觉优化指的是，设计师凭借自身扎实的设计理论基础和丰富的设计经验，选择出工业厂房不同区域的最优设计方案。也就是说，在选择最优设计方案时，设计师完全是根据自己的相关经验进行的一个主观判断，这种设计方案没有经过科学的计算和检验，一旦厂房的实际情况不在设计师熟悉的领域之内，那么极有可能会存在诸多的不合理之处，进而直接影响到厂房的使用效果，所以这种优化方式具有一定的风险性。概念设计指的是设计师凭借丰富的设计经验，并且采用科学的计算方法和检验手段对设计方案进行不断改进优化，直至得到最佳的设计方案。在实际的工作中往往是直觉优化和概念优化这两种优化方式有机结合使用，这样能够使建筑结构的整体布局更加科学。

    2.工业厂房结构设计优化的探讨

    2.1工厂结构优化设计的基本原则

    首先，厂房的设计与普通住宅不同。设备操作和维护需要宽敞的空间。其跨度通常较大，设计主要较为简单。其次，根据生产工艺的需要，在厂房内安装相应的设备。某些机器和设备在运行过程中会伴随一定的振动和噪声。此时，厂房的安全性、隔音能力和防震性能就显得尤为重要;同时，部分车间在生产运行过程中会释放热量，而钢结构容易传热，其防火性能也有一定的局限性，因此必须保证内部结构具有良好的通风散热性能，并满足规范要求的防火措施;最后，装置的设计应满足安全、合理、经济和美观的要求。

    2.2消防设计

    与混凝土结构厂房不同，钢结构厂房极易受到温度的不利影响，导致钢结构厂房耐火性能较差。因此，在进行钢结构厂房设计时，必须进行科学的防火设计和保温设计，以提高工业厂房的可靠性和安全性。因此，在设计工作中必须明确划分和确定厂房的火灾危险性类别和防火等级。此外，还应根据有关法规和防火规范选用质量合格、防火等级与厂房相适应的钢构件，防止火灾对钢结构建筑物造成过大的冲击和损坏。目前，钢构件的耐火性能可以通过科学的涂刷防火涂料来提高。此外，在进行设计工作时，相关设计人员还应有效地设计紧急出口和疏散楼梯，以便在火灾发生后施工人员能够及时疏散，减少火灾事故的损失。

    2.3.加强防腐设计，定期做好后期维护工作

    由于空气中氧气和水分的相互作用，钢结构很容易氧化。如果钢结构长期暴露在潮湿环境中，钢结构的腐蚀更加严重。钢结构腐蚀后，随着腐蚀程度的加深，钢结构的截面会减小，表面的锈坑会造成钢构件在使用过程中的应力集中现象，从而降低厂房的使用寿命。因此，设计人员应根据工厂的实际生产环境，制定有针对性的、合理的设计方案，并采取相应的防腐措施，以保证钢构件的使用寿命。目前，我国钢构件表面多采用防锈防腐蚀涂料对钢材进行保护，但钢结构不同部位的防锈防腐蚀要求差异很大，因此涂装时应按有关要求进行，不能越厚越好。此外，设计师应在图纸上标记易腐蚀的部件，以便维护人员据此进行设备的维护工作。

    2.4顶板支护系统及顶板结构设计优化

    支护系统的布置应根据该地区的跨度、高度、柱网布置、顶板结构、吊车吨位及抗震设防烈度等确定。一般情况下，无论屋面结构有无檩条系统，均应设置竖向支撑;在无檩条体系中，大屋面板与屋面桁架有三点焊接，可起到油索支撑的作用。但考虑到施工条件和安装要求的限制，无论屋面有檩条还是无檩条系统，上弦横撑均应设置在桁架和天窗框架的上弦面上。屋架间距不小于12m的车间，车间内有超重型桥式起重机或大型振动设备时，应设置纵向水平支撑。支撑体系的合理布置，可大大降低支撑钢耗，准确计算支撑杆件内力，减小支撑杆件截面，将大屋面板优化为轻质混凝土板，减轻荷载。

    此外，在钢结构厂房屋面设计时，应做好排水系统的设计。根据我国有关法规要求，屋面坡度控制在5度以上。如果施工场地位于降雨量相对较大的区域，则应合理增大坡度。此外，单坡长度根据厂房位置的最大降雨水头高度和温差进行设计。一般来说，单坡长设计在70m以内。目前，我国市场上有冷屋面和复合柔性屋面两种。刚性排水管主要由压型钢板组成，两块钢板之间放置保温棉。复合柔性屋面一般由卷材防水层、彩钢板内板和阻气层等材料组成。

    2.5学院设计优化

    虽然车间用于工业生产，但近年来随着土建水平的不断提高，建设单位对车间立面的要求也越来越高。许多大型工业厂房的出现，也设计得十分宏伟，富有现代感。如何在满足经济性和适用性的前提下提高建筑的美感，已成为设计者的新方向。此外，还必须在工厂的一些危险房屋区域设置步行标志，以提醒施工和操作人员注意危险，同时确保工人的安全。

    2.6、重视吊车梁系统的优化

    无论是在工业厂房的设计、施工中，还是在实际的试验阶段，都需要大量的大型设备或构件进行运输和安装，这一过程需要通过吊车梁系统来实现。此外，合理设置次梁，一方面可以减少钢材用量，另一方面可以提高工业厂房的刚度和安全性，保证工业厂房的整体稳定性和抗震性能。

    2.7工业厂房建筑结构计算要点

    随着计算机技术的不断发展，工业建筑结构计算可以通过相应的软件进行，但并不意味着可以直接打印软件程序的计算结果。设计人员还需对计算结果进行进一步的研究和分析，并结合自己的设计经验进行评价，以保证计算结果的科学性和准确性。例如，在我国的大部分地区，冬天的秋天都很冷。为了避免暴雨造成房屋倒塌，设计人员在设计时要取最大值，以保证厂房在极端条件下完好无损。

    2.8其他点未安装钢结构

    它已成为工业建筑不可或缺的一部分。一般来说，钢结构主要由网架、网架、轻钢等组成。格栅一般在钢结构悬挑荷载较大时采用，以减少建筑荷载。工业厂房钢结构设计时，设计人员应根据厂房建设条件和实际需要确定建筑结构形式。另外，在厂房结构选型过程中，除了根据支撑结构选择最佳材料外，还必须保证材料的材质和类型满足相关法规的要求。一般情况下，设计可考虑采用焊接钢管或无缝钢管。进行施工作业，确保结构质量满足建筑要求。其中在该无缝钢管内存在中空部分，流体可通过该中空部分输送。通过对无缝钢管与实心钢管，如圆钢或钢管的比较分析，发现无缝钢管的质量较轻，钢结构更稳定，因此设计人员可以优先选用无缝钢管材料。

    结语

    社会现代化的今天，人们对于工业厂房建筑的功能、设计要求越来越高，如何有效提高的工业厂房品质与安全性要求，就需要从设计、施工、质量检测各个层面入手，努力对工业厂房建筑施工的各个环节进行优化，才能有效提高工业厂房建筑的品质与性能。对于结构设计的优化要注重设计要求的规范性，既要保障其具备良好的力学性能，同时对于其外观、室内布局.建筑风格、截面优化设计同样提出了很高的要求，从而为客户提供优质、满意的住房，促进我国工厂行业的科学发展。

  参考文献  ：

[1]钢结构厂房设计中应注意的几个问题[J].付荻.建材与装饰.2018(38)

[2]浅析钢结构厂房的建筑防火设计[J].吕振昌.企业技术开发.2014(18)