鋼結構工業建筑設計應用中的問題探討

薛賀雷

(甘肅省建材科研設計院有限公司， 甘肅 蘭州 730020)

0 引言

目前，我國對鋼結構建筑物在設計使用中的安全性和穩定性有了很高的要求。但是，受設計人員水平、工程建設內容、建筑物所處環境等因素的影響，在實踐中達到的效果并不理想。這時就要求工程技術人員加大鋼結構工業建筑的研究力度，保證鋼結構工業建筑物的穩定性和安全性。目前鋼結構在我國的應用還存在著一系列的問題，要求工程技術人員充分了解鋼結構工業建筑物設計應用中存在的問題，采取相應的措施方法，從而保證鋼結構工業建筑發揮其服務社會的作用。

1 鋼結構在工業建筑中的應用

目前，隨著社會經濟的告訴發展，在工程領域中對鋼結構的應用存在著很大的需求。工業建筑行業中鋼結構應用也愈加普遍，主要得益于它自重輕、抗震抗風性能好、施工速度快等優點。鋼結構的自重很輕，有利于降低建筑物重量；塑性和韌性好，使鋼結構一般不會因為偶然超載或局部超載而突然斷裂破壞和鋼結構對動力荷載的適應性較強，有利于提高建筑物的抗震性能。當前，鋼結構構件大部分已實現工業化生產，有利于縮短施工周期。并且鋼結構建筑物拆除后可回收利用再生，是一種環保材料，有利于社會可持續發展。

1.1 鋼結構應用范圍

在我國，大多數工業廠房屋面結構系統采用的是常規鋼結構工字梁或輕型桁架，它們象征著我國早期工業時代。在進行工業建筑設計時，不同的使用功能對建筑物有不同的跨度及空間要求，而傳統鋼筋混凝土結構和普通鋼結構已經無法滿足，尤其是大跨度結構。因此出現了大型網架系統、索膜空間結構等。

1.2 鋼結構應用方向

在工業建筑中，相關工程人員依照生產流程來進行工作。在這個過程中，每個環節都有不同的要求，這就對于相關工程人員工作的熟練度與對新材料、新技術的掌握提出了相應的要求。在工業建筑中，新材料、新工藝總會去把落后的建材與工藝淘汰。例如：高性能涂料的開發與應用對于鋼結構防火、防腐、防污染等都有很大的推動作用。伴隨著經濟的發展與進步，大量新材料、新工藝的開發與應用，更利于工業建筑設計的完善與進步。

2 鋼結構應用中存在的問題

目前，對于鋼結構工業建筑設計的重視與研究成都還不夠，主要是由于鋼筋混凝土結構的應用更加廣泛，在工程人員的心中有著很高的地位，覺得鋼筋混凝土結構可以使其安全穩定性更能得到保證。這樣會造成鋼結構工業建筑體系中許多不合理的問題仍然得不到解決，例如：鋼結構專業技術人才素質培養欠缺、輔助設計軟件開發較慢、專業規范更新不及時等。

據科學研究表明，相比西方發達國家，我國設計使用的鋼結構工業建設在許多方面都落后于他們，特別是在技術水平與設計理念方面。并且，由于企業等各對于鋼結構工業建設方面的投入不夠大，對于專業人才素質方面的培養、新產品的研發與設備的更新換代等都不夠積極，沒有達到預期的效果與控制，大大阻礙了工業建筑行業的發展和現代化建設進程的進步。并且，鋼結構工業建筑設計人員對于材料與施工方法并沒有進行新的研究與改進，只是依照傳統的方法與措施，依靠工作經驗，進行工程建設。因此，在建筑方面始終沒有顯示出工業鋼結構的設計作用價值。所以，這就要求了工程人員加大研究力度，使現代的技術水平能夠達到現代化經濟建設的要求。

3 在鋼結構工業建筑設計中應用采取的措施

3.1 屋面、墻體材料設計實踐

目前在輕型屋面、墻體有檁體系設計實踐中，設計人員一般需要考慮到美觀、造價成本與后期使用安全等因素，而壓型鋼板具有輕質、高強、美觀、耐用、施工簡便、抗震、防火等特點。基于這些特點，壓型鋼板在輕型屋面、墻體有檁體系中成為應用最廣泛的材料。單層壓型鋼板的自重為 0.10kN/m2～0.18kN/m2，當有保溫隔熱要求時，可采用雙層鋼板中間夾保溫層(超細玻璃纖維棉或巖棉等)的做法。屋面全部荷載標準值(包括活荷載)一般不超過 1.0kN/m2。在進行墻體材料設計時，設計人員還應根據建筑物的實際情況來確定采用哪種鋪設方式。設計人員不僅要考慮以上這些方面，同時還要注意墻體材料的美學性和整體的整潔度。

3.2 功能結構設計實踐

工業建筑物在設計功能方面與其他類型的建筑物相比有一個特殊要求，那就是在工業特色方面。設計人員需要考慮到建筑的各個方面，最基礎的就是需要根據工程所在地整體規劃、所處自然環境及經濟技術條件等考慮建筑物的通風、采光等。設計人員還應該在工程項目功能設計要求的基礎上，對于工程建設使用中會出現的結構變更，在不改變整體結構的同時，可變更或拆卸部分構件，從而降低技術改造費用，這樣可以大幅度提高建筑物重復使用效率。

3.3 整體結構設計實踐

鋼結構工業建筑具有塊狀、錯列軌跡線狀等特點，設計人員在進行鋼結構設計時主要采用的設計方法是線狀軌跡錯列設計。設計人員在設計前需要對工程所在地的地形、地勢有所了解，方便設計時對地形條件加以利用。通過使用這種設計方法，能夠幫助相關人員從不同角度對建筑進行觀察，讓建筑物更具美感。

在鋼結構工業建筑的設計過程中，會出現局部錯列的情況，這種情況的出現不利于后期施工，這時可以采用縱向錯列的設計。這種設計方法需要設計人員考慮不同功能分區高度的要求，經過科學的大量數據和實踐證明，縱向錯列設計能夠幫助工程人員劃分建筑內部的結構功能區域，提高建筑物的采光與通風效果。

在集裝箱式的橫向多層建筑物中。設計人員可以讓建筑物在承重柱的控制下，充分利用工程空間資源到達逐層橫向延展連接的目的。還可改變功能空間，將單個箱體自成功能與內部相互連通功能變成大空間，增加建筑物局部辦公區域空氣流通，提高建筑物建設使用的效率價值。

懸挑結構設計控制著室外產品的裝車與物流。設計人員在設計懸挑結構時需要根據鋼結構建筑的延展特性，向外擴展屋面及屋頂結構，這樣既擴大了使用空間，又可以給建筑物下部遮雨，增加工業建筑物的使用功能。

3.4 構件儲存工作的優化

完善構件的儲存工作，能夠有效保證構件的有效應用。相關工程人員在儲存時要遵守相關的規則，以便后期工作的有效銜接，存放地點應該有專業人員管理，按時清點相關資料。完成資料存檔工作，以便后期檢查。構件堆放時，不同構件存放方式不同，比如：H型構件儲存時需要注意不能平放。同時，構件的支點應該在兩個以上，構件存放時不要超過三層，上下不同支點要對齊等。

3.5 施工控制方法的優化

在工業建筑的施工中，施工人員要有豐富的經驗，對梁柱安裝的每一個環節、每一個細節足夠認識和了解，同時需要很好的掌握柱間支撐、屋面水平支撐的安裝精度。同時，在對墊板進行施工時，要保證墊板定位的精確性。在鋼結構構件需要連接的地方，一般采用螺栓連接或者焊接連接等方式，這里需要注意要滿足相關行業規范，從而保證結構的整體穩定性和安全性。

4 結語

通過各種設計應用實踐，說明了鋼結構工業建筑設計不僅要保證結構基本功能目的的實現，同時也要考慮使用功能變更問題，保證結構設計的靈活性。只有在鋼結構工業建筑設計應用中選用合理的技術方法和措施，才可以達到工程建設的預期目標。

[1]建筑鋼結構防腐蝕技術規程，2011.

[2]聶洪達 ．房屋建筑學：北京大學出版社，2007

[3]趙霄 , 袁文興 , 戴冠民 . 大跨度鋼結構在重荷載工業建筑中的應用 [J].山西建筑 .2011,37(33):38-40.

[4]李永康，白 薇.綠色工業建筑之鋼結構單層工業廠房結構設計探析[J].建筑結構，2016，46（S1）：567～570.