工业厂房建筑结构设计问题及对策

摘要：随着工业化发展，工业厂房在建筑领域的地位更为突出，人们也更为关注工业厂房建筑设计。面对复杂的建筑环境及生产条件，工业厂房建筑要从结构设计上对厂房条件进行优化，既要满足防火、抗震、耐久等厂房建筑基本要求，还需与工业生产工艺相契合，更好地服务于工业生产。针对工业厂房结构设计问题，文章首先指出了其设计原则，然后提出了工业厂房设计优化的具体措施，以供参考。

关键词：工业厂房；建筑结构；设计优化

为满足工业生产需要，工业厂房的设计既要满足厂房安全性及耐久性要求，又要与工业生产工艺特点相匹配。多专业领域交叉下的工业厂房设计工作极为复杂，为建设符合现代化标准的工业厂房，不仅要汲取相关经验，提高厂房设计的标准上限，还要在工业厂房设计原则的基础上，注重先进厂房设计方法及理念的创新，降低厂房建设材料损耗，保障厂房结构设计的经济性，并使其布局更为合理。不仅如此，抗震、防火等也要作为工业厂房的设计重点，这也是厂房环境建设的基本要求，需在厂房结构设计中加以落实，切实改善工业生产环境。为此，在厂房结构设计中，需结合其结构特点及生产需求，掌握好设计优化的方向，努力改善现有厂房条件，下面就此展开详述。

1工业厂房建筑结构设计概述

为提高工业用地利用率，充分开发工业厂房建筑空间，满足工业生产效率要求，需重视厂房结构设计工作。工业厂房建筑在设计规范、标准、风格、技术及功能性要求等方面与住宅建筑有明显差异，要求厂房设计人员做好生产现场调研，了解生产过程、材料供应、周围建筑及环境特点，切实保障厂房设计构造的合理性。针对工业厂房建设项目，需提供多元化的设计方案，通过对比分析其在抗震、防火、结构稳定性等方面的差异，获得更为经济可行的工业厂房设计方案。

2工业厂房建筑结构设计相关原则

2.1确保结构参数设计的准确性

在工业厂房设计工作中，结构参数准确性是其必备条件，也是结构设计的质量基础。面对繁杂的厂房结构参数，需善于利用专业软件系统，全面收集工业厂房结构相关数据并进行精确计算，这样既能加快厂房结构数据的处理速率，还能保障设计的精准度，以免工业厂房因人为因素而加大设计误差。可行性研究也是厂房结构设计的关键，在同一工业厂房项目下，可有多种不同的设计方案，需结合项目投资、工期、场地等条件，为工业厂房建设优选经济且可行的设计方案。同时，在确定方案后，厂房建筑设计人员应保证结构参数的准确计算并加以复检，及时消除工业厂房设计隐患，提高厂房结构设计的合理性。

2.2结构布局需符合工业生产特点

在工业厂房建筑中，其结构形式较为灵活，应以工业生产需求为基本出发点，并且要在保障厂房质量性能的同时，尽可能简化厂房结构，减少建设成本。不同生产工艺下，对厂房空间布局的需求不同，厂房建筑设计人员需全面了解生产工艺，工厂技术人员也要积极参与厂房设计工作，强化各专业设计沟通，优化工业厂房结构布局，以免生产工艺与布局设计产生冲突，提高厂房结构设计的合理性。此外，在厂房结构设计时，要为厂房规模扩张做准备，结合工业发展规划及设备更新需要，厂房建筑结构设计要留有裕度，实现工业用地空间的充分利用。

3工业厂房建筑结构设计存在的问题

3.1整体布局不合理

首先，由于工业生产工艺的差异，厂房空间布局需求不同，而实际厂房结构设计中却多存在同质化的问题，厂房空间布局基本相似，存在空间浪费或与工业生产需要不匹配的问题。其次，在实际设计中，厂房建筑设计人员对厂区空间布局缺乏考量，使同一工业生产工艺流程上的不同厂房相距甚远，或厂房与居住区过近，导致最终产生一系列生产问题。

3.2精确度不足

当进行工业厂房结构设计时，需要有精确的荷载数据，并对结构应力进行精确分析。有的厂房设计人员仅依靠设计经验，未对荷载、应力等参数作精准分析，以至于厂房结构中重要的支撑结构设计不当，影响厂房结构稳定性。

3.3设计缺乏成本考虑

对于工业厂房而言，设计质量及成本很是关键，在实际厂房设计中，若结构及选材不合理，则会增加工业厂房建设成本损失。同时，因结构设计不合理而带来的厂房返工、重建等问题，也会加剧工业厂房建筑成本压力。

4优化工业厂房建筑结构设计的相关对策

4.1优化选择厂房建筑材料

材料选用与结构设计密切相关，在工业厂房建筑中，材料的优化选择是厂房结构设计的关键。不同品类建材性能差异明显，要实现厂房结构设计的优化，便要从材料基础抓起。在制订厂房结构设计方案时，要符合基本的设计规范要求，并结合工业厂房项目成本、工期及功能设计等要求，确定更为适宜的建材。由于厂房建筑材料可选空间大，可满足不同使用要求，并且存在明显的成本差异，这些均可作为厂房设计方案比对的依据。待方案选定后，采取约束性措施，确保厂房建筑材料质量。在诸多材料中，钢材在工业厂房中应用得最多，在进行钢结构厂房设计时，需着重分析其结构强度和耐火、耐腐蚀等特性，选择更为适宜的钢材型号。对于常规的钢混结构厂房，要结合材料强度要求，降低材料因素所导致的不确定性，保证厂房建筑施工质量。

4.2改进工业厂房抗震设计

第一，设计时，工业厂房设计人员应先做好总体布局，熟悉结构设计具体要求，确保厂房结构布局的科学性与合理性，提高结构设计质量。在选择横向结构材料时，一般优先考虑使用钢结构，前期结构方案设计至关重要，设计人员应充分发挥钢结构在力学性能上的优势，降低外力及结构荷载下的负面影响。第二，设计人员应重视分析横向结构变化原理，在此基础上采取合理措施来控制负面因素。工业厂房在实际使用过程中很容易受到外界因素的干扰，这主要是内部结构设计不合理引起的，导致稳定性不能得到有效保证，结构框架质量不达标。第三，当涉及地震因素分析时，应重视外部环境的作用，进一步改进原有结构连接点的不足之处，选择合理的界定标准。使用结构框架时，要充分结合钢结构特性来谨慎选择，提高地震下构件连接的可靠性，切实提高结构的防震性能。

4.3优化厂房结构防火设计

工业生产对防火要求高，防火性能在工业厂房结构设计中有待提高。以常见的钢结构厂房为例，其防火性能取决于材料本身，当钢材周围温度超过100℃时，材质强度就会明显下降，可塑性得到一定程度的增强，厂房结构稳定性变差；当温度达到250℃时，可塑性变差，大概率会产生断裂的情况；当温度进一步升高时，就会产生较大形变。针对钢材特性，设计人员一定要根据温度差异来进行合理研究，做好耐火设计，直接选用高耐火性钢材，减少高温下工业厂房的损耗，延长厂房建筑的使用寿命，这有利于厂房高效、安全运转，降低火灾等事故对厂房的影响。

4.4优化屋面支撑系统和屋面结构

设计屋面支撑系统时，设计人员要结合厂房高度和其他环境因素来设计布置方案，保证设计结构形式的实用性和可靠性，同时还应熟悉结构抗震性能方面的基本标准。在设计屋盖结构时，施工单位要结合已有施工技术和能力来开展施工，提前做好调研工作，明确基本安装要求，达到一定的支撑效果。在设计屋架上弦天窗架时，应把握好不同支架的距离，需要界定横向距离，实现横向和纵向支撑之间的顺利衔接，进而提高布局的合理性，提高钢量的利用率，这样既能节约施工成本，还能够防止出现荷载过大而引起层面摩擦力的情况，减少对屋面结构的不利影响。设计人员一定要考虑全面，在明确屋面用钢量的前提下进行适当优化，加强各道工序之间的有序衔接。在完成前期结构优化设计的前提下再开展连续作业，尽可能降低用钢量，做到物尽其用，提高资源配置的合理性，实现厂房建筑结构设计水平的提升，构造一个安全、合理的生产环境，增加工业厂房使用效益。

4.5其他设计优化内容

现有工业厂房中，钢结构厂房最为常见，尽管有结构强度及成本优势，但也存在隐患，如钢结构是裸露在自然环境中的，锈蚀问题难以规避，并且与环境有直接联系。在工业厂房结构设计优化时，防锈设计关系着厂房结构耐久性，要求厂方结构设计人员加强重视，采取合适的防锈防腐措施，如利用各类专用涂料，可限制水蒸气、氧气等对钢材表层的侵蚀。要深入了解钢结构锈蚀的机理，研究厂方建设所用钢材对温湿度、环境介质等的敏感程度，进而从设计的角度提高厂房钢结构对锈蚀的耐受性，保障厂房结构的安全性。

5结束语

综上所述，在工业生产中，厂房结构设计的合理性关系着生产效率及安全，但在当前厂房建筑设计中，仍存在着结构同质化、布局不合理等问题，这就要求厂房结构设计人员不仅要保证参数设计的准确性，还要结合工业生产实际需要，对厂房空间布局加以优化，综合考虑抗震防火、经济性及结构稳定性等要求，切实改进厂房结构。此外，厂房结构设计人员还要重视设计创新，引进工业厂房结构设计先进经验及理念，改善现有厂房条件，满足厂房设计经济性及空间利用最大化的要求。

参考文献：

[1]管致宇.工业厂房建筑结构优化设计与施工[J].决策探索(中),2020(5):47.

[2]吴士杰.对工业建筑结构优化的几点思考[J].科技尚品,2015(9):14+19.

[3]梁智豪.工业厂房建筑结构设计优化探究[J].住宅与房地产,2019(15):44.

[4]蔡静.工业厂房建筑结构设计优化探究[J].住宅与房地产,2019(5):89.

[5]王君夫.工业厂房建筑主体结构的关键施工技术[J].工程技术研究,2020,5(15):54-55.

作者：薛贺雷 单位：甘肃省建材科研设计院有限责任公司