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摘要:在目前的工業(yè)廠房建筑中，建筑結(jié)構(gòu)的設計應該具有可行性，應該符合現(xiàn)實實際情況的相關(guān)規(guī)律。另一方面，在對工業(yè)廠房建筑進行設計的過程中，涉及到很多方面的理論知識，設計的過程中還有著較多的相關(guān)環(huán)節(jié)與內(nèi)容，有著一定程度上的復雜性。在這樣的情況下，對工業(yè)廠房建筑結(jié)構(gòu)設計的優(yōu)化分析已經(jīng)變得非常重要，可以對我國的建筑結(jié)構(gòu)設計產(chǎn)生一定的幫助。

關(guān)鍵詞:工業(yè)廠房;結(jié)構(gòu)設計;鋼結(jié)構(gòu)設計;應用研究

工業(yè)廠房的建設是工業(yè)發(fā)展的重要基石之一，隨著經(jīng)濟的飛速發(fā)展，工業(yè)也不甘落后，這也標志著工業(yè)廠房的數(shù)量和規(guī)模不斷增加和擴大。要想保障工業(yè)廠房建設的速度和質(zhì)量，更進一步為工業(yè)的發(fā)展提供一定的基礎，廠房鋼結(jié)構(gòu)的設計和應用在建筑業(yè)中占有不可替代的地位。因此設計人員要積極學習先進的設計技術(shù)，在確保建筑材料質(zhì)量的基礎上，注重鋼結(jié)構(gòu)設計的布局，確保應用鋼結(jié)構(gòu)能夠為工業(yè)廠房的建設和施工提高效率，促進工業(yè)帶動經(jīng)濟的發(fā)展。

１工業(yè)廠房鋼結(jié)構(gòu)設計的特點

（１）便捷性。鋼結(jié)構(gòu)相較于傳統(tǒng)的建筑結(jié)構(gòu)來說具有便捷性的特點，首先，鋼結(jié)構(gòu)設計的施工需要的時間較短，能夠確保施工期限，在成本上也就顯現(xiàn)出優(yōu)勢。其次，鋼結(jié)構(gòu)的設計受到的影響因素較少，整個施工過程都是在工程內(nèi)進行，施工現(xiàn)場只需要按部就班的安裝和使用，縮短了施工的周期。鋼結(jié)構(gòu)的便捷性使得這種結(jié)構(gòu)設計在建筑領(lǐng)域內(nèi)應用的范圍很廣，主要應用于廠房、高層的建筑。（２）經(jīng)濟性。鋼結(jié)構(gòu)設計的工業(yè)廠房，從設計到施工操作簡易，通過材料的集中使用和組裝，可以提升建筑鋼材料的利用效率，減少浪費，這在經(jīng)濟上也能節(jié)省材料成本。鋼結(jié)構(gòu)材料不是一次性使用的材料，在使用之后可以回收，大大降低了資源成本，這也就是大多數(shù)工業(yè)廠房都采用鋼結(jié)構(gòu)設計模型的原因。（３）空間利用率好。在工業(yè)廠房的建設中，鋼結(jié)構(gòu)都是在廠房內(nèi)進行安裝和施工，其活動的空間明顯小于其他的施工結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)優(yōu)勢也為廠房建設的變更提供了很大的可能，能更好地實現(xiàn)空間規(guī)劃和利用。此外，工業(yè)廠房外部的設計也能實現(xiàn)多樣化，提升了廠房內(nèi)外空間的利用率，促進經(jīng)濟建設［１］。

２工業(yè)廠房建筑結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化概述

建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設計是工業(yè)廠房總體設計不可或缺的一部分，要想保證工業(yè)廠房的建筑質(zhì)量，就要優(yōu)化廠房建筑的結(jié)構(gòu)設計，設計要從概念設計和視覺設計兩個層面考慮。首先，概念設計是設計人員利用設計概念并且經(jīng)設計概念從始到終穿插其中的設計方法。設計人員需要將設計的專業(yè)理論知識和實際的設計經(jīng)驗相結(jié)合，考慮到實際廠房的需要，不斷地完善優(yōu)化設計方案。同時，設計人員要以實際施工情況為基礎，綜合考慮各種因素，比如施工周圍的環(huán)境、材料設備的供應等，不斷對設計進行調(diào)整，提升建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化工作的水平。其次，視覺設計需要設計人員專業(yè)知識豐富，將各種建筑工程設計構(gòu)造作為基礎，根據(jù)不同的設計需求將設計多元化，并做好評估和判斷工作，以此選擇可行性設計方案［２］。

３優(yōu)化設計

３．１防火設計

現(xiàn)階段，工業(yè)廠房整體建筑項目，其結(jié)構(gòu)設計通常以鋼結(jié)構(gòu)為主，相比混凝土建筑結(jié)構(gòu)，鋼結(jié)構(gòu)建筑設計更具性能優(yōu)勢，表現(xiàn)在結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性與可塑性等方面。然而，鋼結(jié)構(gòu)與混凝土結(jié)構(gòu)相比，防火性能不理想。鑒于鋼材具有較強的導熱能力，溫度較高將會對鋼材性能產(chǎn)生一定影響。當溫度達到１００℃時，鋼材抗拉性能將會有所削弱。如若溫度處于持續(xù)增長狀態(tài)，當溫度升至２５０℃時，鋼材強韌性有所削弱。如若溫度升至５００℃時，鋼材性能將會喪失，甚至引起廠房建筑結(jié)構(gòu)發(fā)生坍塌事件。為此，以廠房安全為設計視角，加強廠房建筑結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化，如若鋼材溫度升至１５０℃，應關(guān)注廠房防火性能，比如鋼材的防火涂料能夠防止火災的擴大，一級防火中，鋼柱要想達到３ｈ耐火極限，就必須選用厚型防火涂料，厚度在２３毫米；鋼梁要想達到２．５ｈ耐火極限，選用薄型、厚型防火涂料都可以，厚度在２０ｍｍ［３］。

３．２抗震設計

近年來，地震事故頻繁發(fā)生，究其原因在于：鋼結(jié)構(gòu)設計規(guī)范性不足，難以順應施工建設的各項需求，引起廠房建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性缺失現(xiàn)象，由此造成地震事件發(fā)生，工廠建筑結(jié)構(gòu)發(fā)生倒塌事件，形成較為嚴重人員傷亡事故。在地震中，其破壞特征是延性破壞，而非脆性破壞，可見到破壞瞬間的過程。破壞瞬間延緩了逃生的時間；破壞瞬間基本很少散離碎片的墜落打擊等次生傷害。為此，加強鋼結(jié)構(gòu)抗震性能優(yōu)化設計，尤為關(guān)鍵。鋼結(jié)構(gòu)抗震性能，在廠房建筑設計環(huán)節(jié)中，占據(jù)較為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。鋼結(jié)構(gòu)設計期間，應綜合開展鋼結(jié)構(gòu)抗震性能設計工作，保障廠房抗震性能的規(guī)范性。具體抗震設計表現(xiàn)為：以工業(yè)廠房建筑項目整體結(jié)構(gòu)為視角，結(jié)合廠房建筑需求，全面掌握工業(yè)廠房的建筑特點，融合抗震設計元素，使其抗震性能處于合理狀態(tài)。在設計期間，設計人員應加強廠址確定與優(yōu)化，減少廠房建設位置處于地質(zhì)結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定的區(qū)域，減少地震問題對工業(yè)廠房建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的影響。在建筑抗震結(jié)構(gòu)設計期間，應以建筑結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性為優(yōu)先設計原則，以此保障廠房抗震性能的標準性。鋼結(jié)構(gòu)在廠房建筑結(jié)構(gòu)中占據(jù)較為關(guān)鍵的位置。為此，在開展鋼結(jié)構(gòu)抗震設計期間，應從鋼結(jié)構(gòu)配件性能予以考量，比如受力性能、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性等。在性能確定的基礎上，最大程度地降低負面因素造成的影響，有效發(fā)揮鋼結(jié)構(gòu)建筑穩(wěn)定性能的優(yōu)勢。抗震系統(tǒng)設計，在工業(yè)廠房建筑設計中，應作為優(yōu)化設計的重要環(huán)節(jié)，以期提升廠房建筑結(jié)構(gòu)的安全性。針對廠房結(jié)構(gòu)性能分析期間，應綜合考量多方因素，以鋼結(jié)構(gòu)建筑實際需求為基礎，完成結(jié)構(gòu)框架設計與選擇，提升節(jié)點設計工作有效性，保障建材性能，提升鋼結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性，以此保障工業(yè)廠房抗震性能的規(guī)范性［４］。

３．３防腐蝕設計

鋼結(jié)構(gòu)腐蝕現(xiàn)象，將會在一定程度上減少鋼材構(gòu)件截面大小。如若在鋼材表面發(fā)生腐蝕問題，將會嚴重危及工業(yè)廠房建筑項目的安全性，削弱鋼結(jié)構(gòu)使用性能，使其應用周期有所減少。其發(fā)生條件，以自然潮濕環(huán)境因素為主。為此，以鋼結(jié)構(gòu)腐蝕成因為出發(fā)點，加強防腐蝕優(yōu)化設計，以此保障鋼結(jié)構(gòu)廠房使用周期。有效方法為：保持氧元素與鋼結(jié)構(gòu)處于隔離狀態(tài)、涂刷防腐材料等。此外，針對鋼結(jié)構(gòu)防腐設計，應綜合考量環(huán)境因素，以期保障防腐設計的科學性。

３．４建材優(yōu)選

在設計規(guī)劃工業(yè)廠房建筑結(jié)構(gòu)期間，應科學開展建材甄選工作，有助于提升設計優(yōu)化效果。建材性能差異將會直接危及廠房建筑結(jié)構(gòu)設計效果，使其穩(wěn)定性與安全性受到影響。工業(yè)廠房在實際建設期間，其資金使用存在多重要求，應加強建材品質(zhì)規(guī)范性使用，提升建材使用的成本規(guī)劃效果，減少建材使用產(chǎn)生的資金浪費問題。在建材選擇期間，應綜合考量鋼材自身性能，如防火性能較差，應選擇防火性能優(yōu)異的建材，以規(guī)避防火性能欠佳問題，達成設計優(yōu)化目標。

４對工業(yè)廠房建筑結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化的設計方案

４．１工業(yè)廠房建筑結(jié)構(gòu)中的防火設計優(yōu)化

前文提到過工業(yè)廠房建筑結(jié)構(gòu)的防火設計，提升工業(yè)廠房安全系數(shù)的另一個設計就是抗震設計。對于工業(yè)廠房建筑而言，地震是非常嚴重的威脅之一。所以，在對建筑結(jié)構(gòu)進行設計的過程中，防震也是較為重要的環(huán)節(jié)。在此過程中，應該對基址的選擇進行優(yōu)化，對建筑周圍地質(zhì)較為復雜的情況進行避免，并應該在地震較為頻繁的相關(guān)區(qū)域進行建筑的施工。另一方面，在對相關(guān)建筑結(jié)構(gòu)進行平面布局的設計時，一定要對結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性與局部穩(wěn)定性之間進行良好的協(xié)調(diào)，對整體性的設計進行相應地加強。在進行平面布局設計時，有著較多的設計方法，應該對對稱布局進行采用，將相關(guān)建筑的形式進行簡化處理，對較為穩(wěn)定的矩形結(jié)構(gòu)進行相應的選擇。因此，如果想要對工業(yè)廠房建筑結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化，對建筑結(jié)構(gòu)中抗震設計進行優(yōu)化是非常有效地策略之一。綜上所述，鋼結(jié)構(gòu)設計由于本身具有的特性，施工簡便，廣泛應用于大型廠房、高層等領(lǐng)域中，要想保證鋼結(jié)構(gòu)的質(zhì)量，就是注重鋼結(jié)構(gòu)設計，其中包括防火設計、抗震設計、防腐蝕設計、材料優(yōu)選等，只有良好的設計才能保障施工的方向，才能保障鋼結(jié)構(gòu)設計工業(yè)廠房的施工能夠有質(zhì)量的完成。當前鋼結(jié)構(gòu)是建筑領(lǐng)域的重要應用，并且在技術(shù)應用上日漸完善，逐漸成為建筑領(lǐng)域的主打，是未來建筑的發(fā)展趨勢。

參考文獻

［１］吳楚卿．鋼結(jié)構(gòu)設計在工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)設計中的應用探討［Ｊ］．中國新技術(shù)新產(chǎn)品，２０１８（８）：８０－８１．

［２］李堯．工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)設計中鋼結(jié)構(gòu)設計的應用分析［Ｊ］．住宅與房地產(chǎn)，２０１８（７）：９０．

［３］穆昊明．建筑節(jié)能的經(jīng)濟效益分析［Ｊ］．商業(yè)時代，２０１２，１４：１３３－１３４．

［４］謝治國．鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)發(fā)展與改進之我見［Ｊ］．中國建筑金屬結(jié)構(gòu)，２０１３，２２：３．

作者:邢妍 單位:中國石油工程建設有限公司北京設計分公司