鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑設(shè)計應(yīng)用中的問題探討

薛賀雷

(甘肅省建材科研設(shè)計院有限公司， 甘肅 蘭州 730020)

0 引言

目前，我國對鋼結(jié)構(gòu)建筑物在設(shè)計使用中的安全性和穩(wěn)定性有了很高的要求。但是，受設(shè)計人員水平、工程建設(shè)內(nèi)容、建筑物所處環(huán)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(shù)人員加大鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑的研究力度，保證鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑物的穩(wěn)定性和安全性。目前鋼結(jié)構(gòu)在我國的應(yīng)用還存在著一系列的問題，要求工程技術(shù)人員充分了解鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑物設(shè)計應(yīng)用中存在的問題，采取相應(yīng)的措施方法，從而保證鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑發(fā)揮其服務(wù)社會的作用。

1 鋼結(jié)構(gòu)在工業(yè)建筑中的應(yīng)用

目前，隨著社會經(jīng)濟的告訴發(fā)展，在工程領(lǐng)域中對鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用存在著很大的需求。工業(yè)建筑行業(yè)中鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用也愈加普遍，主要得益于它自重輕、抗震抗風(fēng)性能好、施工速度快等優(yōu)點。鋼結(jié)構(gòu)的自重很輕，有利于降低建筑物重量；塑性和韌性好，使鋼結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)對動力荷載的適應(yīng)性較強，有利于提高建筑物的抗震性能。當(dāng)前，鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件大部分已實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，有利于縮短施工周期。并且鋼結(jié)構(gòu)建筑物拆除后可回收利用再生，是一種環(huán)保材料，有利于社會可持續(xù)發(fā)展。

1.1 鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用范圍

在我國，大多數(shù)工業(yè)廠房屋面結(jié)構(gòu)系統(tǒng)采用的是常規(guī)鋼結(jié)構(gòu)工字梁或輕型桁架，它們象征著我國早期工業(yè)時代。在進行工業(yè)建筑設(shè)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(tǒng)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和普通鋼結(jié)構(gòu)已經(jīng)無法滿足，尤其是大跨度結(jié)構(gòu)。因此出現(xiàn)了大型網(wǎng)架系統(tǒng)、索膜空間結(jié)構(gòu)等。

1.2 鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用方向

在工業(yè)建筑中，相關(guān)工程人員依照生產(chǎn)流程來進行工作。在這個過程中，每個環(huán)節(jié)都有不同的要求，這就對于相關(guān)工程人員工作的熟練度與對新材料、新技術(shù)的掌握提出了相應(yīng)的要求。在工業(yè)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(fā)與應(yīng)用對于鋼結(jié)構(gòu)防火、防腐、防污染等都有很大的推動作用。伴隨著經(jīng)濟的發(fā)展與進步，大量新材料、新工藝的開發(fā)與應(yīng)用，更利于工業(yè)建筑設(shè)計的完善與進步。

2 鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用中存在的問題

目前，對于鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑設(shè)計的重視與研究成都還不夠，主要是由于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)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(jié)構(gòu)可以使其安全穩(wěn)定性更能得到保證。這樣會造成鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑體系中許多不合理的問題仍然得不到解決，例如：鋼結(jié)構(gòu)專業(yè)技術(shù)人才素質(zhì)培養(yǎng)欠缺、輔助設(shè)計軟件開發(fā)較慢、專業(yè)規(guī)范更新不及時等。

據(jù)科學(xué)研究表明，相比西方發(fā)達國家，我國設(shè)計使用的鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建設(shè)在許多方面都落后于他們，特別是在技術(shù)水平與設(shè)計理念方面。并且，由于企業(yè)等各對于鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建設(shè)方面的投入不夠大，對于專業(yè)人才素質(zhì)方面的培養(yǎng)、新產(chǎn)品的研發(fā)與設(shè)備的更新?lián)Q代等都不夠積極，沒有達到預(yù)期的效果與控制，大大阻礙了工業(yè)建筑行業(yè)的發(fā)展和現(xiàn)代化建設(shè)進程的進步。并且，鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑設(shè)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(tǒng)的方法與措施，依靠工作經(jīng)驗，進行工程建設(shè)。因此，在建筑方面始終沒有顯示出工業(yè)鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計作用價值。所以，這就要求了工程人員加大研究力度，使現(xiàn)代的技術(shù)水平能夠達到現(xiàn)代化經(jīng)濟建設(shè)的要求。

3 在鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑設(shè)計中應(yīng)用采取的措施

3.1 屋面、墻體材料設(shè)計實踐

目前在輕型屋面、墻體有檁體系設(shè)計實踐中，設(shè)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(zhì)、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(yīng)用最廣泛的材料。單層壓型鋼板的自重為 0.10kN/m2～0.18kN/m2，當(dāng)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(shè)計時，設(shè)計人員還應(yīng)根據(jù)建筑物的實際情況來確定采用哪種鋪設(shè)方式。設(shè)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(xué)性和整體的整潔度。

3.2 功能結(jié)構(gòu)設(shè)計實踐

工業(yè)建筑物在設(shè)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(yè)特色方面。設(shè)計人員需要考慮到建筑的各個方面，最基礎(chǔ)的就是需要根據(jù)工程所在地整體規(guī)劃、所處自然環(huán)境及經(jīng)濟技術(shù)條件等考慮建筑物的通風(fēng)、采光等。設(shè)計人員還應(yīng)該在工程項目功能設(shè)計要求的基礎(chǔ)上，對于工程建設(shè)使用中會出現(xiàn)的結(jié)構(gòu)變更，在不改變整體結(jié)構(gòu)的同時，可變更或拆卸部分構(gòu)件，從而降低技術(shù)改造費用，這樣可以大幅度提高建筑物重復(fù)使用效率。

3.3 整體結(jié)構(gòu)設(shè)計實踐

鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑具有塊狀、錯列軌跡線狀等特點，設(shè)計人員在進行鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計時主要采用的設(shè)計方法是線狀軌跡錯列設(shè)計。設(shè)計人員在設(shè)計前需要對工程所在地的地形、地勢有所了解，方便設(shè)計時對地形條件加以利用。通過使用這種設(shè)計方法，能夠幫助相關(guān)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(jié)構(gòu)工業(yè)建筑的設(shè)計過程中，會出現(xiàn)局部錯列的情況，這種情況的出現(xiàn)不利于后期施工，這時可以采用縱向錯列的設(shè)計。這種設(shè)計方法需要設(shè)計人員考慮不同功能分區(qū)高度的要求，經(jīng)過科學(xué)的大量數(shù)據(jù)和實踐證明，縱向錯列設(shè)計能夠幫助工程人員劃分建筑內(nèi)部的結(jié)構(gòu)功能區(qū)域，提高建筑物的采光與通風(fēng)效果。

在集裝箱式的橫向多層建筑物中。設(shè)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(nèi)部相互連通功能變成大空間，增加建筑物局部辦公區(qū)域空氣流通，提高建筑物建設(shè)使用的效率價值。

懸挑結(jié)構(gòu)設(shè)計控制著室外產(chǎn)品的裝車與物流。設(shè)計人員在設(shè)計懸挑結(jié)構(gòu)時需要根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)建筑的延展特性，向外擴展屋面及屋頂結(jié)構(gòu)，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(yè)建筑物的使用功能。

3.4 構(gòu)件儲存工作的優(yōu)化

完善構(gòu)件的儲存工作，能夠有效保證構(gòu)件的有效應(yīng)用。相關(guān)工程人員在儲存時要遵守相關(guān)的規(guī)則，以便后期工作的有效銜接，存放地點應(yīng)該有專業(yè)人員管理，按時清點相關(guān)資料。完成資料存檔工作，以便后期檢查。構(gòu)件堆放時，不同構(gòu)件存放方式不同，比如：H型構(gòu)件儲存時需要注意不能平放。同時，構(gòu)件的支點應(yīng)該在兩個以上，構(gòu)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(yōu)化

在工業(yè)建筑的施工中，施工人員要有豐富的經(jīng)驗，對梁柱安裝的每一個環(huán)節(jié)、每一個細節(jié)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(jié)構(gòu)構(gòu)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(guān)行業(yè)規(guī)范，從而保證結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性和安全性。

4 結(jié)語

通過各種設(shè)計應(yīng)用實踐，說明了鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑設(shè)計不僅要保證結(jié)構(gòu)基本功能目的的實現(xiàn)，同時也要考慮使用功能變更問題，保證結(jié)構(gòu)設(shè)計的靈活性。只有在鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑設(shè)計應(yīng)用中選用合理的技術(shù)方法和措施，才可以達到工程建設(shè)的預(yù)期目標。

[1]建筑鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕技術(shù)規(guī)程，2011.

[2]聶洪達 ．房屋建筑學(xué)：北京大學(xué)出版社，2007

[3]趙霄 , 袁文興 , 戴冠民 . 大跨度鋼結(jié)構(gòu)在重荷載工業(yè)建筑中的應(yīng)用 [J].山西建筑 .2011,37(33):38-40.

[4]李永康，白 薇.綠色工業(yè)建筑之鋼結(jié)構(gòu)單層工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計探析[J].建筑結(jié)構(gòu)，2016，46（S1）：567～570.