淺談工業建筑的結構形式與環境

【摘 要】隨著我國工業建設的發展及科學技術的進步，對工業建筑的功能要求日趨多樣化、復雜化，導致其在設計中考慮的因素不斷增多，給工業建筑的設計帶來新的挑戰。

【關鍵詞】工業建筑；結構形式；環境

工業建筑的特點是：跨度大且連續多跨，凈空高且多設有橋式吊車，結構不規則，層高錯落，樓板有大面積的留孔。隨著我國工業建設的發展及科學技術的進步，對工業建筑的功能要求日趨多樣化、復雜化，導致其在設計中考慮的因素不斷增多，給工業建筑的設計帶來新的挑戰。

1 工業建筑的結構形式

在工業建筑設計中應首先確定其結構形式，結構的選擇一般主要考慮其用途和經濟兩方面因素。各種結構形式都有其特點。砌體結構材料來源廣泛，成本較低，施工簡單方便；具有良好的耐火性和較好的耐久性；隔熱、保溫效果好，但其抗震性能差，只適合層高及跨度較小的建筑。鋼混結構的特點是：首先鋼筋混凝土結構是結合鋼筋和混凝土兩種材料的性能，其建設周期短，與鋼結構相比可節省鋼材，造價較低；其次密實的混凝土有較高的強度，同時由于鋼筋被混凝土包裹，不易銹蝕，維修費用也很少，所以鋼筋混凝土結構的耐久性比較好。混凝土包裹在鋼筋外面，火災時鋼筋不會很快達到軟化溫度面導致結構整體破壞，與裸露的木結構、鋼結構相比耐火性要好；其次就地取材，可模性好，整體性好，剛度大。缺點是由于鋼筋混凝土結構自身重力較大，運輸和施工吊裝也困難，同時鋼混結構抗裂性差。鋼結構重量輕、塑性及韌性好，制造簡便，易于工業化生產，施工周期短。但鋼結構防火性及耐腐蝕性較差；主要用于大跨度、大空間、重型、受動力荷載影響大的結構。

2 建筑環境對工業建筑的影響

隨著社會的進步，生活水平的提高，人們對工作環境也提出了更高的要求，那些“工業建筑只滿足生產需求”的觀念已經不復存在。因此良好的建筑環境即廠房內部環境和外部環境以成為人們逐漸關注的問題。

2.1 內部環境

工業建筑與民用建筑有所不同，它的室內環境比較復雜，工業廠房的室內環境與生產、儲藏的產品類型有關。有高溫、低溫、酸堿、潮濕等工作環境的建筑，因此內部環境對工業建筑的影響尤為重要。例如大型的軋鋼工廠，它對于廠房主體結構的要求必須是耐高溫，地面耐磨、耐腐蝕，墻體材料也必須是非易燃材料。其次還要考慮到通風，良好的空氣流通能帶走加工產生的余熱、污濁氣流和有害氣體，降低了環境對結構的損害，同時也使廠房內獲得足夠的新鮮空氣，提高廠房內環境質量，保證廠房內部溫度穩定，改善了工人的工作環境。其它如對使用和存放侵蝕性介質的房間需按照建筑防腐蝕設計要求進行設計；對裝有侵蝕性液體的槽罐盡可能采用局部抽風系統，以縮小腐蝕性氣體的影響范圍；對于受水汽腐蝕的鋼構件則需涂以耐蝕性高的防腐涂料等。

2.2 外部環境

對于工業建筑而言，其外部環境也逐漸被人們所重視，尤其是現代化的廠房周邊的附屬設施的合理安排布置，以及廠房產生的廢水、廢氣、噪聲等等。隨著建筑行業的不斷發展，對于工業建筑外部環境的各種規定相繼出臺，如《潔凈廠房設計規范》GB50073-2001就嚴格規定了廢氣廢水，噪聲污染的治理等級。合理的建筑結構布局與設計，能夠在不同程度上對廠房外部環境起到改善作用。如室外管廊的合理選材、選型，由灰色的混凝土改為海藍的彩鋼板，由砼框架改為鋼桁架，這樣就能成就了廠區一道亮麗的風景。如工廠的廢水廢氣通常都必須經過處理，達標后才能排放出去，所以處理設備的安置，與主體廠房的關系都是至關重要的，這些在做設計是應該考慮到。對于產生噪聲大的工業建筑，在設計時就應該考慮是否采取隔聲、吸聲效果好的材料，是否采取密閉的環境，或者是在廠房的周邊增加隔聲帶等等。

3 自然環境對工業建筑影響

工業建筑一般設計使用年限為50 年，要保證在這段時間內使用安全，就必須有抵抗各種惡劣氣候的能力。

3.1 雨雪天氣

雨、雪對于建筑來說，有時候也是個災難。近年來由于環境污染的加劇，大氣中的硫化物增多，它們會在氧化后形成酸雨，酸雨使非金屬建筑材料（混凝土、砂漿和灰砂磚） 表面硬化水泥溶解，出現空洞和裂縫，導致結構強度降低。由于酸雨的腐蝕建筑材料變臟，變黑，影響城市市容質量和城市景觀，被人們稱之為“黑殼”效應。我國霧都重慶“黑殼”效應相當明顯。冰雪積水導致的鋼結構廠房銹蝕的現象已經相當的普遍。因此工業建筑設計應根據各地的區域特點，氣候條件進行合理的結構形式和材料的選擇至關重要。

3.2 地震

近年來，地震災害事故頻繁發，不論是民用建筑還是工業建筑，抗震設計越來越受到設計師的重視。根據我國現在的國情規定，抗震設計要做到“小震不壞，中震可修，大震不倒”。首先在設計時要根據所處地區基本烈度作為抗震設防依據，并做好“概念設計”，把握三原則：強剪弱彎，強柱弱梁，強節點弱桿件；其次在地基處理上盡量選取對建筑抗震有利的地段，避開不利和危險地段。在結構形式上盡量考慮抗震性能好的機構，如鋼結構、型鋼混凝土結構等。抗震縫的設計對于抗震也起到至關重要的作用，從建筑結構處理方面來看，設置抗震縫可以有效避免在地震中結構之間的互相碰撞，從而減輕破壞損失。對于單層排架工業廠房，在廠房加設柱間支撐可以保證廠房縱向排架的剛度和穩定，將水平荷載傳至基礎，加強抗震性能。對輕鋼門式鋼架，支撐系統的設置對抗震尤為重要。

總之，工業建筑設計所要考慮的因素越來越多，形式也越來越復雜，這里所談到的只是淺顯的一部分。作為工業建筑設計人員，面對這種挑戰，應該更全面的去思考解決問題，把握因地制宜、以人為本的原則，善于反思和總結以往設計中的經驗和教訓，使工業建筑設計跟上社會需求的步伐。

參考文獻：

[1]土木工程（專業）概論（第三版）[M].武漢理工大學出版社.

[2]房屋建筑學[M].21 世紀高等教育工程管理系列規劃教材.建筑科學.