工业建筑结构优化设计分析

工业建筑结构优化设计分析

韩俊涛

中冶东方工程技术有限公司 266555

摘要：工业是推动社会经济发展的重要支柱型产业，随着经济社会的不断发展，与之相关的工业建筑也开始受到人们的关注，同时社会的不断发展、技术的不断进步和工业生产工艺流程的不断优化对工业建筑结构提出了更高的要求，从当前来讲，工业建筑结构设计中仍然存在诸多问题。基于此，本文针对工业建筑结构优化设计进行探讨分析，以供参考。

关键词：工业建筑；结构优化；设计

引言

工业领域的不断繁荣壮大，带动了工业厂房建筑工程施工的健康发展，随着工业厂房建筑工程的不断增多，厂房建筑结构设计越来越受到各相关方面的重视与关注。厂房建筑与普通建筑工程有一定区别，随着时代的发展，人们不再只是关注工业厂房建筑的功能性和安全性，对其美观性也有了较高要求，这就要求设计人员开展厂房建筑设计时，应针对建筑用途、建筑结构以及附近具体情况等进行综合考虑，尤其要充分重视厂房建筑结构设计，严格做好结构计算，注意生产工艺与结构布置的协调性，并积极探索厂房建筑结构设计优化方法，以确保工业厂房建筑结构设计的科学性。

1工业建筑结构设计优化方式

目前在建筑领域普遍运用的工业厂房建筑结构设计方法主要有两种，一是概念优化，二是直觉优化。从基本内涵来看，概念优化以设计人员的设计经验为理论依据，加之运用现代科学手段，赋予其丰富内涵，以此来拓展理论体系上的创新，但是由于目前受到技术所限，其推进进程较为缓慢。直觉优化则是设计人员在综合考虑各项因素之后，凭借自己的经验或者主观臆测来选择最佳厂房建筑结构，这种方法具有一定主观性与盲目性，容易出现生搬硬套，一套标准适用于所有建筑结构的情况，这样的危害覆盖面宽广。因此如果能将这两种方法进行有效融合，再综合应用现代化计算机技术，最终得到的设计方案将更具权威性与针对性，能有利于保证厂房质量在合格标准之上^[1]。

2工业建筑结构设计优化原则分析

从目前工业厂房建筑结构现状来看，厂房对工业生产的方向与质量具有直接影响，决定着生产工作的建设轨迹。在工业厂房建筑设计工作中，通常会运用两种设计技术：（1）从基本概念方面入手，需要站在结构设计的全局高度，多角度多层次进行检验与分析，使得厂房结构设计满足各方现实需求。（2）需要着重修改厂房内部结构布局问题。此技术的已有经验为已经存在的现有设计，在此前提之下，运用概念设计优化方式，吸取现实经验与理论体系，创新厂房结构设计标准规格。这样一来，将逐步完善厂房建筑结构设计的整体架构，推动工业生产在相对安全便捷的环境下稳步向前推进。工业厂房建筑结构设计之中，应该保持设计人员与负责人员之间的联系与交流，时常汇报工作进展，了解最新实时动态，共同为开发更好的方案而凝心聚力，汇聚各方力量，得到全面有针对性的方案。从这一点出发，就需要在实现厂房功能和提升经济效益方面多下功夫，在实际工作中应用最新科学技术加强技术保障，使得厂房建筑结构设计更具科学化和可信化^[2]。

3工业建筑结构设计过程中存在的问题

3.1建筑结构选材问题

工业建筑结构中使用较多的是钢结构，甚至一些工业建筑全部都使用钢结构，毕竟钢结构相较大多数建筑结构来讲有着得天独厚的强度和制作优势，然而与传统的建筑材料相比，如混凝土构件、混合材料构件等，钢结构的建造成本过于高，并且这种结构在后续的使用过程中，随着时间的推移会因为局部构件疲劳而存在一定的风险。另一方面，钢结构作为最常见的工业厂房建造材料，其虽具有一定耐热性，但是却不耐火。尤其是在高温持续燃烧的情况下，钢结构的抗压强度、抗拉强度都会收到严重影响，进而很容易出现结构变形、损坏，严重的情况下还会引起工业厂房倒塌。当然导致这种威胁既与选材有直接关系，同时也与钢结构厂房防火设计不达标有较大的关系，工业建筑设计单位在结构设计阶段注意建筑的防火效果提升，但是往往会忽视防火设计的重要性，例如在选材的时候，选用的钢结构材料防火水平不达标，所以一旦发生火灾威胁，工业厂房建筑很容易因为钢结构变形而倒塌^[3]。这不仅会给企业造成较大的经济损失，还会威胁到作业人员的生命。同时相较于混凝土结构来讲，钢结构材料的防腐蚀性相对较差。因此，尽管从强度等方面来讲，钢结构有一定的优势，但是从结构稳定性和抗疲劳性方面来讲，钢结构材料并不是最合适的选择，具体材料的选用还需要根据工业建筑实际需求来确定。

3.2特殊需求设计的不足

工业建筑相较于其他的民用建筑来讲，通常建造需求更为复杂且特殊，例如工业建筑设计过程中需要考虑企业生产过程、产品等因素，所以可能会有防火、防爆等特殊需求，甚至一些工业建筑可能会对污染物排放有较高的要求，这都会对建筑结构设计提出更高的要求。在一些特殊情况下，如果工业建筑功能性特殊需求与建筑安全性、环保性等需求出现冲突的时候，对结构设计就会有更高的要求，通常这种情况下很容易出现建筑特殊需求设计上的局部缺失。在建筑工程项目建设阶段，工程建设方、设计方、施工方、设备供应方等都会进行多次的技术沟通，但是即便如此，随着工业建筑综合化的发展，建筑结构特殊需求设计不足等问题仍然存在。

4工业建筑结构设计优化措施

4.1建筑材料的设计优化

如果想要对工业厂房建筑结构进行优化，应该对材料选择进行优化，让建筑材料选择变得更加合理。不同的建筑材料在性能与质量方面都会存在较大的差异，选择什么样的材料将对相关建筑结构的设计效果造成一定程度的影响，所以在相应的设计方案中应该对建筑材料进行慎重选择，遵守相关设计规范，并且对建筑材料选择的合理性进行准确把控，为建筑材料的质量提供最基本的保证。设计相关人员要对相应的设计方案进行良好的分析与对比，让建筑材料的性价比达到最佳，以此减少经济上的浪费^[4]。以防火建筑材料的选择为例，相关设计人员对国内工业厂房建筑在防火方面的要求进行认真考虑，选择具有较高耐火性的钢材。但是在对钢筋混凝土这类的建筑材料进行选择时，应该以工程的实际强度等相关因素为依据，以此来进行更加优化的选择，让相应的优化设计方案可以达到目的。因此，如果想要对工业厂房建筑结构进行优化，对材料方面的选择进行优化是非常有效的相关策略之一。

4.2屋顶承重的设计

在厂房建筑的结构设计过程中，如果想增加屋顶的承重功能，应该从现存厂房的实际应用情况着手，对建筑体的标准高度、宽度和现阶段的承重能力进行测量和评估。然后根据实际数据，重新规划厂房的使用功能，合理利用剩余空间。在确定了现有厂房的支撑结构足够稳定之后，再来考虑提高厂房的抗震性能和承重功能。很多厂房都需要使用大型的机械设备，这些设备往往噪声大、晃动频繁，对厂房的抗振要求高。因此在结构设计时，首先应该排除水平支撑结构，根据具体的工业生产要求，对结构优化进行积极的改变和尝试。此外，还要对厂房的排水设计方案进行重视，一旦发生大规模降雨，要防止雨水倒灌，对工业生产原料和设备造成损害，应当在厂房周围设置小斜坡，加快排水速度^[5]。

4.3抗震设计优化

除了对防火设计进行优化外，还应该对工业厂房建筑结构中的抗震设计进行优化。对于工业厂房建筑而言，地震是非常严重的威胁之一。所以，在对建筑结构进行设计的过程中，防震也是较为重要的环节。在此过程中，应该对基址的选择进行优化，对建筑周围地质较为复杂的情况进行避免，并应该在地震较为频繁的相关区域进行建筑的施工。另一方面，在对相关建筑结构进行平面布局的设计时，一定要对结构稳定性与局部稳定性之间进行良好的协调，对整体性的设计进行相应地加强。在进行平面布局设计时，有着较多的设计方法，应该对对称布局进行采用，将相关建筑的形式进行简化处理，对较为稳定的矩形结构进行相应的选择。因此，如果想要对工业厂房建筑结构进行优化，对建筑结构中抗震设计进行优化是非常有效地策略之一。

4.4防火设计优化

如果想要对工业厂房建筑结构进行良好的优化，应该让相关建筑结构中能够进行防火的设计得到优化。在目前的工业厂房结构设计中，防火设计属于重点环节。在设计人员进行结构设计的过程中，应该对结构的耐火性进行优化，并且对消防警报进行提高，还应该有着排烟系统和人员疏散通道，并且保持一定的合理性。目前的钢结构是工业厂房主要采用的材料，相应的耐火能力并不是特别的强，混凝土的结构会比钢结构在此方面更加良好。例如，在进行防火设计优化的过程中，在钢结构的建筑表面进行防火涂料的涂刷，通过这样的方式来对相应的防火性能进行提升，让钢结构在高温中产生变形的相关情况不会发生。另一方面，相应的设计人员对厂房建筑的平面布局应该进行良好的优化。因此，如果想要对工业厂房建筑结构进行优化，对建筑结构中的防火设计进行优化是非常良好的策略之一^[6]。

4.5构建工业建筑结构优化设计模型

为避免工业建筑施工过程中出现不必要的设计变更，在设计之初可以构建设计模型，全面考量可能存在的变量，从这些变量中选择重点的参数变量，然后借助计算机软件构建函数模型，然后从建筑实际需求着手，将可能影响建筑结构设计的因素纳入其中优化结构设计方案。在此过程中，最关键的是确定一个重点变量，所以要求设计人员全面考量工业建筑结构设计重点，从而选择和确定函数模型的参数内容，然后确定函数模型和结构优化方向，并以此为依据使各种约束性条件都按照既定的标准来确定。同时要善于通过新技术的应用来优化结构设计模型，例如借助BIM技术，运用GIS地理信息系统合理选择工业建筑场地，在建筑场地规划建设阶段理性分析施工现场布局。同时利用BIM技术的三维可视化设计功能，全方位的展示建筑规划，当然这一过程还要充分的考虑工业建筑使用者的需求。

结束语

总的来讲，工业建筑结构优化设计不仅关系到工业生产效率的提升，同时还关系到企业生产和作业人员的生命安全，所以在工程设计阶段必须重视建筑结构设计的优化完善，从企业生产实际需求出发，在满足工业生产的基础上，从结构选材、防火设计、建筑环境以及BIM技术应用等角度入手，优化工业建筑结构设计，最大限度地为工业生产服务。

参考文献

[1]徐小斌.工业厂房建筑结构设计优化的探究[J].居舍,2019(01):105.

[2]李伟.工业厂房建筑结构设计优化的探究[J].居舍,2018(29):88.

[3]姚薇.关于工业建筑结构的优化设计剖析[J].中国高新区,2018(05):191.

[4]吴琦.工业建筑结构的优化设计探讨[J].科技创新与应用,2016(22):264.

[5]程锋年.工业厂房建筑结构设计优化的探究[J].科技尚品,2016(01):47+81.

[6]王辉.结构设计优化技术在厂房结构设计中的应用[J].科技创业家,2013(16):10.