談現(xiàn)代工業(yè)建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化

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摘要：隨著我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展，我國綜合國力實現(xiàn)了巨大飛躍，百姓生活水平也隨之得到顯著提高。在經(jīng)濟實力日漸強盛的今天，人民群眾對于物質(zhì)生活及生產(chǎn)條件的要求也越來越高。在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，其中重要的表現(xiàn)之一就是現(xiàn)代工業(yè)建筑物的條件改善。文章以此為出發(fā)點，以現(xiàn)代工業(yè)建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計為研究對象，從對現(xiàn)代工業(yè)建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計基本原則的梳理入手，明確建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化中的地基結(jié)構(gòu)、主體結(jié)構(gòu)以及其他結(jié)構(gòu)設(shè)計等關(guān)鍵要素，提出針對性的結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化具體措施。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)代工業(yè)建筑物；結(jié)構(gòu)設(shè)計；優(yōu)化；措施

現(xiàn)代工業(yè)建筑為人民群眾各類工業(yè)生產(chǎn)行為活動以及工業(yè)物料的存儲提供基本場所，通常具體包括工業(yè)生產(chǎn)廠房、水塔、棧橋、囤倉、高新產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究場所以及相應(yīng)的工業(yè)區(qū)配套保障設(shè)施等建筑種類。在現(xiàn)代工業(yè)建筑物中，良好的結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)當優(yōu)先于整體建筑設(shè)計，對于建筑物更好實現(xiàn)其工業(yè)生產(chǎn)用途及功能具有關(guān)鍵性作用。

1現(xiàn)代工業(yè)建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計基本原則

1.1明確主要設(shè)計結(jié)構(gòu)原則

在現(xiàn)代工業(yè)建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，不同具體結(jié)構(gòu)組件的重要程度不同，應(yīng)當遵循主體結(jié)構(gòu)原則，明確建筑物整體結(jié)構(gòu)中的主要結(jié)構(gòu)體系，將相關(guān)主要組件作為方案設(shè)計的首要保護對象，以此為基礎(chǔ)弱化其他非主要組件的負載損耗，最大限度維持主要組件部分的安全性與牢固性，對建筑物整體起到重要的保護作用。

1.2建立多防線保護原則

在現(xiàn)代工業(yè)建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計中，應(yīng)當遵循多重保護防線建設(shè)原則，使建筑物具備在發(fā)生突發(fā)性事故中抵抗住更多負載的效能，同時盡可能避開單肢墻結(jié)構(gòu)設(shè)計或者純框架式結(jié)構(gòu)設(shè)計，提高建筑物結(jié)構(gòu)的安全系數(shù)。

1.3剛?cè)岵瓌t

在現(xiàn)代工業(yè)建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計中的剛?cè)岵瓌t，也是保障建筑物有效應(yīng)對緊急負載事故的安全設(shè)計原則。如果建筑物剛性過高，就會缺乏一定的柔韌度，對于突發(fā)性負載事故的應(yīng)對能力就會減小；如果建筑柔性過高，就會影響日常使用強度。因此，剛?cè)岵脑瓌t能夠融合兩種情況下的建筑優(yōu)勢，提高建筑物安全系數(shù)。

1.4結(jié)構(gòu)貫通原則

在現(xiàn)代工業(yè)建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計中，還應(yīng)當遵循結(jié)構(gòu)貫通原則，最大限度確保建筑物結(jié)構(gòu)中負載受力的有效傳遞，在地基結(jié)構(gòu)中將受力進行分散，結(jié)構(gòu)貫通原則要求在設(shè)計中準確判斷結(jié)構(gòu)貫通節(jié)點的位置，優(yōu)化負載受力的方向性傳遞，保護建筑物的結(jié)構(gòu)不受破壞。

2現(xiàn)代工業(yè)建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的關(guān)鍵要素

2.1地基結(jié)構(gòu)的設(shè)計

現(xiàn)代工業(yè)建筑物的地基結(jié)構(gòu)直接關(guān)系建筑物的整體穩(wěn)定性。地基結(jié)構(gòu)設(shè)計的關(guān)鍵要素在于充分慎重考量地基負載力容許值的最小化指標，應(yīng)當緊密結(jié)合建筑物的詳細地基勘測報告，以此作為地基結(jié)構(gòu)設(shè)計的基礎(chǔ)依據(jù)，與此同時，還應(yīng)當避免直接將建筑物周邊建筑設(shè)施的地基結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)用作參考使用。除此之外，要避免僅依靠地基填換的以往經(jīng)驗直接作出結(jié)構(gòu)設(shè)計判斷，工業(yè)建筑物的地基結(jié)構(gòu)設(shè)計必須綜合考慮地基填換的深度與寬度數(shù)據(jù)，在砂土種類與質(zhì)量的選擇時也應(yīng)當要極為慎重。

2.2建筑物主體部分結(jié)構(gòu)的設(shè)計

現(xiàn)代工業(yè)建筑物的主體部分結(jié)構(gòu)的設(shè)計關(guān)鍵要素主要包括砌體結(jié)構(gòu)、梁體結(jié)構(gòu)以及板體結(jié)構(gòu)等方面。（1）砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計。在現(xiàn)代工業(yè)建筑物主體結(jié)構(gòu)下的砌體設(shè)計方面，在有構(gòu)造柱的結(jié)構(gòu)中，應(yīng)當盡量避免對構(gòu)造柱的承重結(jié)構(gòu)進行改造設(shè)計，否則將會影響建筑物整體對其墻體結(jié)構(gòu)的約束力作用，構(gòu)造柱的承重性設(shè)計還會引發(fā)建筑物墻體開裂的問題。（2）梁體結(jié)構(gòu)設(shè)計。現(xiàn)代工業(yè)建筑物主體結(jié)構(gòu)中的梁體結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)當避免將其作為鉸支梁結(jié)構(gòu)部分，梁體的鉸支梁結(jié)構(gòu)設(shè)計容易導致建筑物梁體柱頂呈現(xiàn)出抗彎性與剛性特征，進而容易忽略掉梁體柱剛節(jié)點的抗彎作用發(fā)揮。此外，鉸支梁體結(jié)構(gòu)設(shè)計還不具備良好的抗震能力，在遇到地震等突發(fā)性事故時會受到破壞甚至倒塌，從而導致嚴重的人身與財產(chǎn)損害。（3）板體結(jié)構(gòu)設(shè)計。現(xiàn)代工業(yè)建筑物的板體結(jié)構(gòu)設(shè)計中，重要的關(guān)鍵點在于配合電線管的鋪設(shè)，在較為復(fù)雜的結(jié)構(gòu)中，需要鋪設(shè)的電線管數(shù)量繁多，板體設(shè)計應(yīng)當盡量使用大跨度，避免在板體結(jié)構(gòu)下加次梁；地下倉庫等建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)當避免使用預(yù)制板體結(jié)構(gòu)。在框架結(jié)構(gòu)中的板體結(jié)構(gòu)下，應(yīng)當盡量采用短向板，進而避免板體結(jié)構(gòu)與梁體結(jié)構(gòu)交接處的開裂問題發(fā)生。

2.3建筑物電梯間結(jié)構(gòu)的設(shè)計

現(xiàn)代工業(yè)建筑物電梯間結(jié)構(gòu)的設(shè)計，應(yīng)當盡量避免磚混結(jié)構(gòu)，而需選擇黏土磚結(jié)構(gòu)進行電梯四壁的建設(shè)；電梯間的墻體應(yīng)當選擇自承重墻體結(jié)構(gòu)，并在電梯間四角部位設(shè)置構(gòu)造柱結(jié)構(gòu)；電梯間還應(yīng)當注意設(shè)置伸縮縫，保證伸縮縫的間隔寬度符合工程規(guī)范值。

3現(xiàn)代工業(yè)建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計需注意的問題

3.1建筑物的鋼結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)性問題

在現(xiàn)代工業(yè)建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計的實踐中，鋼結(jié)構(gòu)的協(xié)調(diào)性問題較為常見，主要包括鋼體支架結(jié)構(gòu)的分布設(shè)計參數(shù)、墻體的規(guī)格參數(shù)等不符合建筑工程的規(guī)范標準等問題。鋼結(jié)構(gòu)的協(xié)調(diào)性設(shè)計應(yīng)當結(jié)合建筑物的實際用途加以選擇，同時通過建筑材料的合理選擇實現(xiàn)建筑物的良好結(jié)構(gòu)支撐力。

3.2建筑物的防火結(jié)構(gòu)設(shè)計問題

一般而言，現(xiàn)代工業(yè)建筑物的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計防火性能普遍較低，這是由于鋼材結(jié)構(gòu)在受熱的情況下會出現(xiàn)抗拉強度與性能降低的問題，從而出現(xiàn)結(jié)構(gòu)形變，同時還會隨著溫度的升高逐漸軟化，喪失建筑物支撐力，導致建筑物坍塌事故。因此在防火結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)當進一步明確鋼結(jié)構(gòu)的耐火性要求，通常采取的解決措施是使用防火性的涂料，形成隔熱結(jié)構(gòu)設(shè)計。

4現(xiàn)代工業(yè)建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化措施

4.1建立完善的現(xiàn)代工業(yè)建筑物結(jié)構(gòu)優(yōu)化管理機制

在部分現(xiàn)代工業(yè)建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計實踐中，結(jié)構(gòu)的設(shè)計優(yōu)化通常缺乏統(tǒng)一的統(tǒng)籌管理機制，缺少全面的結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化指導與監(jiān)督。因此建立完善的結(jié)構(gòu)優(yōu)化管理機制是首要措施之一。管理機制內(nèi)部應(yīng)當形成動態(tài)調(diào)節(jié)體系，對管理機制進行定期的效果測評，及時發(fā)現(xiàn)并妥善處理管理機制實踐中存在的運行問題，采取針對性的完善措施，更好地發(fā)揮結(jié)構(gòu)優(yōu)化管理機制的作用，實現(xiàn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化管理目標。

4.2建立現(xiàn)代工業(yè)建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化模型

對現(xiàn)代工業(yè)建筑物進行結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化，可以采取模型化方式，結(jié)合建筑工程具體參數(shù)數(shù)據(jù)設(shè)計結(jié)構(gòu)模型，并從參數(shù)變量之中選擇重點數(shù)據(jù)分析其內(nèi)部函數(shù)關(guān)系，通過函數(shù)模型建立，使結(jié)構(gòu)設(shè)計整體方案符合建筑工程標準規(guī)定。

4.3堅持現(xiàn)代工業(yè)建筑物結(jié)構(gòu)實用性與藝術(shù)性的有效結(jié)合

對現(xiàn)代工業(yè)建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計進行優(yōu)化，還應(yīng)充分考慮實用性與藝術(shù)性的有效結(jié)合，在保證工業(yè)生產(chǎn)使用的安全基礎(chǔ)之上對建筑物結(jié)構(gòu)進行美化設(shè)計，精確結(jié)構(gòu)的整體布局與規(guī)則性，有效避免工業(yè)建筑物的負載扭轉(zhuǎn)以及受力過度集中等常見問題。

5結(jié)語

本文通過對現(xiàn)代工業(yè)建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計關(guān)鍵要素以及在設(shè)計實踐中需注意的常見問題的梳理，提出了針對結(jié)構(gòu)設(shè)計管理機制、結(jié)構(gòu)設(shè)計模型以及結(jié)構(gòu)藝術(shù)性等角度的優(yōu)化措施。現(xiàn)代工業(yè)已經(jīng)逐漸成為我國經(jīng)濟發(fā)展的支柱性產(chǎn)業(yè)，優(yōu)化現(xiàn)代工業(yè)建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計有助于提升建筑企業(yè)在領(lǐng)域內(nèi)的市場競爭力，也有助于工業(yè)建筑工程產(chǎn)業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展。

參考文獻

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作者：劉文天 單位：山東省冶金設(shè)計院股份有限公司