工業廠房結構設計要點探析

摘 要：工業廠房的建設與普通民用住宅有著很大的不同，工業廠房作為工業生產活動的主要場所，對工業生產活動有著重要影響，其結構設計的要求應以實用性為主，以滿足工業生產的需求，近年來，隨著我國工業產業的發展與變革，工業廠房的建設理念和結構設計也發生了較大變化，被賦予了全新的科技感和現代感，本文通過剖析工業廠房結構設計的要點，對工業廠房設計中的注意事項、設計原則及各環節設計策略進行了深入探討，以期為相關設計人員提供參考。

關鍵詞：工業廠房;結構設計;要點分析

隨著我國經濟的飛速發展，帶動了工業產業的轉型與變革，工業是我國重要的支柱型產業，工業生產活動的發展直接影響著我國的經濟結構與人民生活水平，為了更好的為工業生產活動服務，工業廠房的建設也隨著時代的發展不斷進行著創新，在工業廠房數量不斷增加的當今社會，為了保證工業廠房的建設質量，提升工業廠房的利用率，更好的為工業生產活動提供支持，相關設計人員應不斷優化工業廠房的結構設計，根據工業生產活動的實際需求，結合廠房周邊環境與地理特征，制定科學合理的設計規劃，以確保工業廠房結構設計的質量，提升設計效率，節約設計成本，更好的為工業生產活動提供支持。

一、工業廠房設計中常用的結構

（一）框架結構

框架結構是工業廠房結構設計中比較常用的一種結構方式，框架結構是指使用現澆鋼筋混凝土梁和柱，構成工業廠房的承重體系。在框架結構中廠房的墻體作為廠房整體的圍護和分隔，不承受重量，墻體一般采用預制的混凝土構件、膨脹珍珠巖、空心磚或陶粒、浮石等材料進行砌筑或裝配，這種結構的優勢是能夠靈活分隔廠房空間，自重輕、承重好，節省建筑材料，提升施工效率，同時具有一定的抗震效果，受外界影響因素較小，因而具有較好的經濟與實用價值[1]。

（二）框架+支撐結構

框架與支撐結構的結合也是工業廠房常用的設計形式，框架+支撐結構是將橫向的框架結構設計為剛接形式，而縱向框架設計為柱支撐形式，通過立柱之間的相互支撐傳遞水平作用力，這種結構的優勢是成本較低，利潤空間較大，但缺點是柱支撐會給廠房空間造成影響，占用較多面積，因此這種結構的使用具有一定的限制，需要結合廠房的實際情況，一般對橫向長度較短而縱向長度較長的廠房結構比較適合。

（三）混合結構

混合結構是將鋼結構與支撐結構兩種結構形式結合來進行工業廠房的設計，其設計將框架結構的縱向支撐改為鋼結構與支撐結構相結合的設計形式，通過兩者的共同作用承載這個廠房結構的荷載，這種結構的優點是可以有效降低廠房支柱的縱向彎矩，提升廠房結構整體的穩定性，充分發揮鋼結構與支撐結構的作用，確保結構間的協調承重，保障工業廠房的堅固耐用。

二、工業廠房結構設計的基本原則

（一）簡約性原則

工業廠房的建設與居民住宅有著很大差異，其設計原則應圍繞工業生產活動的實際需求展開。因此，外觀設計以簡約為主，避免過于復雜華麗的外觀設計，控制對工業廠房外部建設的預算，減少過于繁復的設計對廠房內部面積的占用，提升空間的利用率，確保廠房建設完畢投入使用時有足夠的空間用于生產設備的安裝及行政、辦公、后期等部門的合理分割，內部設計上應注重格局劃分的合理性，避免使用過于復雜的設計方式，減少內部隔斷等設計造成的空間浪費，最大限度提升廠房內部的實際使用面積，為后期投產使用提供便利。

（二）實用性原則

實用性原則是工業廠房結構設計的核心原則，工業廠房作為從事生產活動的場所，其結構設計應當為生產活動服務。因此，設計人員在進行工業廠房的結構設計工作時，應充分考慮后期的生產活動，避免過于復雜、華而不實的設計，對工業廠房的實際用途、周邊環境及內部構造綜合考量，確保廠房設計能夠滿足生產活動的需要。

（三）安全穩定性原則

工業生產活動大都需要安裝大型機械設備，因此對廠房結構的安全穩定性具有較高要求，尤其是針對多層廠房，其結構設計更應充分考慮內部結構的穩定，要確保結構的設計能夠承載大型設備的集中運轉，保障生產活動的順利開展。

（四）隔音性原則

前文提到，工業廠房在投入使用后需要承載大型機械設備的運作。因此，必然會產生噪音的情況，所以隔音性原則也是工業廠房結構設計所必須考慮的因素，一般的工業廠房大多建設在城郊或遠離鬧市的鄉鎮，但即便如此還是不能忽視聲音污染給周邊居民帶來的影響，應通過科學的隔音設計減少機械運轉給周邊居民帶來的影響，以確保工業生產活動的順利進行[2]。

三、工業廠房結構設計的注意事項

（一）注重工業生產活動與結構設計相結合

工業廠房的設計是為工業生產活動提供便利。因此，在進行工業廠房設計時，應注重工業生產活動與結構設計的協調性，在進行結構設計前，應充分了解工業廠房的具體用途，工業廠房的設計應滿足生產活動的需求，對廠房內部結構進行系統全面的規劃設計，為機械設備的安裝、管道的鋪設預留足夠空間，同時對廠房結構進行荷載測試，確保廠房的結構設計能夠滿足生產活動的實際需求，避免因缺乏規劃而導致的空間浪費，為工業生產活動帶來不利影響;另外在廠房結構設計工作開始前，應要求生產方提供生產工藝流程圖，在熟悉生產方作業方式后進行內部結構的設計，尤其是針對一些特殊器械或大型器械，更應明確生產工藝與流程，以此為基礎進行廠房結構設計，才能充分發揮其作用。

（二）注重工業廠房的結構計算問題

目前我國大部分的廠房結構設計計算都是通過計算機技術來完成的，計算機技術在結構設計計算中具有明顯的優勢，其計算速度快、效率高且計算準確性高，能夠很好地輔助廠房設計人員的工作，將廠房設計的結構性進行優化，提供行之有效的設計方案，同時通過進行結構計算，可以有效控制設計及建設成本，滿足工業廠房設計的經濟性與科學性要求[3]。當然計算機技術不能完全代替人的設計思維，在利用計算機技術進行結構計算時，相關設計人員應注重對計算結果的審查和驗算，對結構設計不合理的部分及時進行修改，不斷優化設計方案，減少結構設計中的錯漏及隱患，確保廠房設計的整體性能符合需求，以便于后期的投產使用。

四、工業廠房結構設計中需要重點解決的問題

（一）電梯間的設計

在工業廠房的實際使用過程中，貨物與機械設備的運輸是非常重要的一環，直接影響著生產活動的效率，在工業廠房的設計中應充分考慮運輸系統的建設，一般來說電梯是負責豎向運輸的主要設備，因此在電梯間的設計上應當充分考慮其實用性，在工業廠房常用的鋼筋混凝土結構中，對電梯井筒的結構設計要求較多，不合理的設計容易造成整個廠房的偏移，因此在進行廠房電梯間設計時，應盡量避免將電梯間設計在廠房的邊角部位，以免影響整個廠房結構的穩定性，如一定要建在這些地方，則需要對電梯間周邊框架結構進行加強。

（二）注重縱橫方向的整體結構

工業廠房的結構設計，應當充分考慮縱橫方向框架結構的穩定及對稱，對廠房整體結構進行準確測量，確保縱橫方向的框架結構周期在規劃范圍內，一般情況下，工業廠房的面積相對較大，其兩端跨度也相對較大，因此設計人員應當對整個廠房的結構進行科學的規劃和測量，充分考慮跨度問題，合理設計梁柱支撐的位置和數量，以提升廠房結構的穩定及抗震性能。

（三）科學設置結構縫

因為工業廠房的面積相對較大，其跨度較長，縱橫方向的長度也相對較長，因此需要進行科學的結構縫設置，適當增加結構縫可以提高廠房結構的抗震性能，但是對結構縫的設置需要經過嚴格的測量和布置，不能盲目通過增設結構縫來追求抗震的目的，這樣做反而有可能起到反作用。在實際的設計和施工作業中，也可采取每隔40米設置一條后澆帶的設計方法，后澆帶寬度一般在0.8～1.4m之間。同時也應避免將結構縫設置在對結構承重影響較大的區域，另外結構縫的設計還應充分考慮室內溫度及通風情況，可通過增設保溫隔熱材料，提升工業廠房整體的性能[4]。

五、如何通過優化工業廠房的結構設計提升其整體質量

近年來，隨著工業廠房建設數量的不斷增加， 相關設計人員一直在追求不斷提升整體結構設計的優化性，以提高工業廠房整體的質量及實用性能。無論是從對工業廠房設計規劃的精密測量，還是消防、抗震性能，再到整體建材的選擇和人員的技術水平，都在不斷尋求著更優的技術與手段。針對工業廠房的結構設計優化，可以從以下方面入手：

（一）提升整體結構測量計算的準確度

工業廠房的結構設計，牽涉到的測量計算問題較多，其準確性會直接影響廠房整體的安全性和穩定性，而提升廠房結構測量計算的準確性，對提升廠房整體的質量具有相當重要的意義，因此相關設計人員在進行廠房整體結構設計時，應注重對廠房空間進行詳細準確的測量，結合工廠實際的生產活動內容對廠房縱橫長度、內部結構特點、周邊環境、局部及設備擺放等環節進行科學計算，不斷提升其測量和計算的準確度，才能保證廠房整體結構設計的科學合理性。

（二）提升消防系統設計

防火設計是工業廠房結構設計的重要內容，對廠房整體的安全性有著極其重要的作用，要優化工業廠房結構設計，應當不斷提升對防火設備設計的科學性，通過合理使用防火涂料在建筑結構表面進行噴射，提升耐火性能，使用抗高溫、隔熱的建筑材料進行廠房內部結構的設計，尤其是針對以鋼結構為主的廠房結構，可以使用混凝土包裹的方式進行防火處理，提升廠房結構的耐火性能，確保廠房結構設計的安全性能。

（三）提高抗震系統設計

工業廠房的抗震性能，是工業廠房結構設計的重要內容。廠房的抗震性能，直接決定著其穩定性與抗震功能，尤其是針對鋼結構的工業廠房，其抗震系統的設計更為重要。要提升工業廠房的抗震性能，設計人員應注意在廠房的設計中做好系統科學的結構布置，合理設置地震縫，結合廠房內部空間結構確保鋼結構連接的穩固性，充分發揮結構設計的優勢與功能，提升廠房結構對地震的抵抗能力，同時減少因地震作用而造成的坍塌危險[5]。

（四）提升建筑材料的質量

建筑材料的選擇直接關系著工業廠房的整體質量，因此針對工業廠房的建筑施工工作，應注重對建筑材料的選擇，以工業廠房的內部機構與實際情況為基礎，參考工業廠房的使用用途，做好建筑材料的選擇，所有材料應確保符合國家質量及安全標準，同時具有良好的穩定性，材料選擇應注重隔熱耐用，綠色環保，尤其是主體結構材料的選擇，應認真進行把控，選擇質量上乘、堅固耐用的構件材料，確保建材的選擇符合工業廠房設計的實際需求，同時提升廠房結構的安全穩定性。

（五）提升廠房主體結構的設計質量

工業廠房的主體結構支撐設計，是整個工業廠房結構設計的核心，主體結構對工業廠房的作用，就如同骨骼之于人體，其結構設計的質量直接關系著廠房整體的堅固及穩定，要提升工業廠房主體結構的設計，需要綜合考慮多個因素，結合廠房的實際情況與作業需求，做好系統科學的布置工作，在具體的實施上，可以從以下方面入手：

1、優化水平方向的支撐結構，針對廠房水平方向的空間進行科學計算，合理測量，選擇適合的支撐結構進行設計，結合廠房實際用途，確保水平支撐結構的穩定及標準;

2、優化豎向直的支撐結構，針對廠房垂直方向的空間進行合理布置、科學計算，尤其是針對多層廠房結構，應注意對電梯間的設計，確保豎向布置的準確性，盡量避免將電梯間設計在垂直方向的邊角地帶，針對一些特殊情況，可對結構豎向的邊角進行加固處理;

3、優化吊車梁支撐結構，吊車梁支撐結構的設計，也是工業廠房整體設計中不可忽視的一環，相關設計人員應注重對吊車梁結構的布置，選擇安全耐用的材料進行施工作業，確保吊車梁支撐結構的設計可以滿足日常工業廠房生產活動的需求，堅固耐用不易損壞，減少因結構設計不合理而導致的安全隱患的發生[6]。

（六）其他注意事項

鋼結構支撐是工業廠房結構設計中的常用受力體系，鋼結構主要是以網架、空間架及輕型鋼等材料構成，在實際的施工作業中，如鋼結構支撐懸掛荷載較大時，一般會使用網架結構來降低建筑承載，因此在進行工業廠房的結構設計時，相關設計人員應充分考慮工業廠房的實際情況及生產活動要求，以確定最適合的支撐結構。

另一方面，在進行工業廠房結構設計時，設計人員在基于工業廠房的實際情況確定支撐結構后，應注意確保材料的選擇能夠滿足支撐結構的使用需求，選擇符合國家規定及計算要求的材料。例如可以通過無縫鋼管或焊接鋼管確保支撐結構的質量，尤其是無縫鋼管由于其本身內部是中空結構，通過這個結構通道可以確保流體的穩定輸送。并且無縫鋼管具有重量輕、穩定性高且成本適中的優點，因此如工業廠房支撐結構經過結構計算，滿足使用無縫鋼管的條件，可以優先選擇使用無縫鋼管。針對工業廠房的特點，應靈活進行設計方案的選擇，確保做選擇的支撐結構滿足工業廠房的實際需求，同時兼具實用性與經濟性。

六、結語

工業廠房的結構設計需要充分考慮工業廠房的實際情況與工業生產活動，同時結合工業廠房的周邊環境、氣候及溫度等情況進行綜合性的考慮，同時相關設計人員需要不斷優化對整體結構性能及建筑材料的選擇，強化科學嚴謹的結構測量和計算，將工業廠房的結構設計與現代化的設計理念相結合，打造兼具實用性與經濟性的工業廠房結構設計，為工業生產活動的順利開展奠定基礎。

參考文獻：

[1]單慧敏.單層多跨鋼結構廠房的結構設計及地震作用的研究[J].工程技術研究，2017.（1）：204+208.

[2]宋偉. 工業廠房結構設計要點探析[J]. 工程技術研究， 2017（10）：217-217.

常有. 多層鋼結構工業廠房結構設計分析[J]. 江西建材， 2017（5）：36-37.

[3]付珊. 工業廠房結構設計中鋼結構設計要點分析[J]. 科技創新與應用， 2017（33）：101-102.

[4]吳楚卿. 鋼結構設計在工業廠房結構設計中的應用探討[J]. 中國新技術新產品， 2018（8）：80-81.

[5]王新超. 工業廠房鋼結構設計現狀及改進措施[J]. 住宅與房地產， 2017（05）：107.

[6]魏亞超. 淺談超高層建筑結構設計的關鍵性問題[J]. 建材與裝飾， 2018， No.531（22）：121.

作者簡介：嚴潔松 ，女，漢族，江蘇無錫，197807，中國中輕國際工程有限公司，國家一級注冊結構工程師，高級工程師，大學本科，從事結構設計。 中國中輕國際有限公司