鋼結構工業建筑設計應用中的問題探討

高培嬌

摘 要：鋼結構因其自身的獨特優勢得到了建筑行業的廣泛青睞，由于鋼結構在我國的應用較晚，以及社會發展對于鋼結構建筑物的安全性和穩定性提出的更高要求，使得鋼結構的應用發展還較為緩慢。同時受制于設計水平、工程建設內容等多種因素，鋼結構建筑的實踐效果并不理想。因此文章就鋼結構工業建筑設計應用中的問題及優化策略進行探討。

關鍵詞：鋼結構；工業建筑；設計；問題

1 前言

伴隨著社會發展、經濟進步，建筑行業也獲得飛速發展的良機。而在此過程中，工業建筑尤為重要。鋼結構因其發展與優勢以至在目前我國工業企業建筑應用來看與其他傳統結構相較而言更受青睞。雖然目前而言，國內鋼結構的應用范圍在工業建筑領域還不甚全面，并尚存一系列的問題，因此亟待解決。

2 鋼結構在工業建筑中的應用

目前，隨著社會經濟的穩步健康發展，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。

2.1 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。

2.2 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。

3 鋼結構在工業建筑設計中的應用局限

就目前來說，工業鋼結構的建筑設計，并未得到應有的重視與研究控制。這是因為傳統的混凝土施工結構設計理念，始終影響著設計建設人員的判斷，即認為工業建筑設計只有采用混凝土結構，才能更具安全穩定效果。這種情況下，就導致工業鋼結構建筑體系仍存在諸多不合理問題，如多種配套體系不健全、屋面、防腐、墻體以及保溫隔熱的配套材料使用未達到鋼結構穩定性控制要求。據權威數據統計，我國設計使用的鋼結構工業建設，與西方發達國家相比較，在技術水平與設計理念方面，均處落后階段。再加上，投入不足導致專業人才素質培養、開發新產品以及設備安裝制作等，均未得到有效控制，這在很大程度上阻礙了工業建筑行業的現代化建設進程。這里的專業人才素質培養問題是指，鋼結構工業建筑設計人員并未掌握相關領域的新興知識，導致新設計理論難以落實于當前的工業建筑行業市場環境。此外，鋼結構工業建筑設計人員也未關注挖掘材料與施工方法的改進，僅僅依靠工作經驗，來確定工程建設方案。于此，工業鋼結構的設計作用價值，始終未在建筑方面充分發揮出來。故，相關建設人員應加大對此內容研究力度，以緩解現代化經濟建設背景，對工業發展所提出的需求壓力。

4 鋼結構工業建筑設計實踐

4.1 功能結構設計實踐

工業建筑物與其他類型的建筑物相比，在設計功能方面對工業特色有突出要求，例如，設計人員要將建筑物的通風、采光以及排水等內容，作為基礎功能進行設計實現。以某工業建筑物為例，其充分考慮了結構通風功能效果不高，可能帶來的大量煙塵、蒸汽以及有毒氣體影響，采用了現代建筑材料，來完成鋼結構主體建筑物的設計。基于該工程項目對功能結構設計的要求，設計師還針對工程建設使用過程中可能出現的結構變更，故在主承重支架固定的基礎上，還提高部分活動支架設計的靈活性。于此，該鋼結構工程建筑功能結構設計，就能滿足建設使用階段的各種功能變更要求，進而提高建筑物的建成使用效率。

4.2 墻體材料設計實踐

該設計實踐內容，設計人員大多會出于對造價成本與安全方面的考慮，將鋼結構工業建筑的墻體結構，如墻面材料設計為彩色鋼壓板。根據當前的行業市場環境，如將波形肌理作為鋼壓板的選用依據，可供選擇的墻面材料有：V形板、U 形板以及波紋形板。墻體材料設計人員要結合鋼結構工業建筑物的實際情況，確定不同的鋪設方式，如橫向、縱向以及組合鋪設。此外，為提高墻體材料設計的美觀性與整潔效果，設計師還可選擇玻璃立面與金屬幕墻材料，組成墻體結構。其中金屬幕墻材料，鈦型板與鋁合金板，則要在完成輥壓與冷彎的基礎上，再作用于鋼結構工業建筑物的墻體結構。而且，其還要比金屬材料具有更強的防腐效果、防火功能以及導熱功能，且不易受到較大破壞影響。因此，墻體材料設計人員可將金屬幕墻作為未來鋼結構工業建筑物墻體材料設計的主要方向。但在現階段，金屬幕墻的造價成本高，因此，多數用于民用建筑工程類型。

4.3 整體結構設計實踐

4.3.1 線狀軌跡錯列設計

從整體角度來看，具有塊狀、錯列軌跡線狀等特點的鋼結構工業建筑，其結構設計結構就是：線狀軌跡錯列設計。該設計方法，能夠將工程建設的地形條件進行有效利用，即通過“化整為零”來提高建筑物設計使用的整體性與效率。此設計條件下，建筑能夠從角度觀察，在很大程度上提升了建筑物的美觀效果。

4.3.2 縱向錯列設計

該設計方式主要作用于鋼結構工業建筑的局部錯列情況，即實際設計過程，要充分考慮不同高度設備的要求，來提高空間錯列設計的科學合理性。研究表明，應用這種設計技術，不僅能夠實現建筑內部結構功能區域的劃分，還能為大型機械設備的安裝運行提供作業環境。同時，縱向錯列，還能提高建筑物的采光與通風效果，進而使其外形特征得到凸顯，進而達到鋼結構工業建筑對美觀效果提出的設計要求。

4.3.3 橫向錯列設計

該設計技術為新型的設計結構，其在鋼結構工業建筑中的實踐主要作用于集裝箱式的橫向多層建筑物。具體來說，建筑物能夠在承重柱的控制下，將工程涉及的工程空間資源充分利用起來，以實現逐層橫向延展連接的目標。此外，設計人員還可將單個箱體自成功能與內部相互連通功能，設置成大空間，以提高建筑物高層辦公區的通風效果。這樣一來，兩個不同的鋼結構工業建筑物高層就能實現連接，進而通過減少直線距離，來提高建筑物建設使用的效率價值。

4.3.4 懸挑結構設計

作為鋼結構工業建筑物的室內外空間有效利用手段，懸挑結構設計，主要用于室外產品的裝車與物流控制。此過程，設計人員充分利用了鋼結構建筑的延展特性，將屋面與屋頂結構向外擴展，以構建更大的空間。與此同時，還能為建筑物下部結構提供遮雨功能，建設使用人員可將其作為集會場所，以深化鋼結構工業建筑物設計功能的多樣性。

總之，在工業建筑當中鋼結構的應用十分必要，為了新興建筑工業的發展，國內建筑行業必須對在工業建筑設計和施工當中，對鋼結構應用的優化做出更多的考量，從而使我國工業建筑當中的鋼結構的應用水平在最大程度上得以提升。

參考文獻：

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