工業(yè)建筑結構設計中常見問題的應對策略探討

丁軍偉

安徽威達環(huán)保科技股份有限公司合肥分公司 安徽 合肥 230000

工業(yè)建筑的結構設計包含諸多關鍵環(huán)節(jié)，任一環(huán)節(jié)均與建筑結構質量息息相關。因此，在進行工業(yè)建筑的結構設計時，相應設計人員務須要加強對各環(huán)節(jié)設計質量的高度重視，對設計過程中遇到的諸類問題應予以針對性分析，并采取切實妥當合理的結構設計與優(yōu)化措施，進而為工業(yè)建筑質量提供切實保障。

1 工業(yè)建筑結構設計中的常見問題

（1）設計深度問題。工業(yè)建筑結構設計不規(guī)范、標準不合理，導致設計圖紙不合理，或是一味追求適用性而忽略了工業(yè)建筑的美觀性，或是結構設計缺少詳細的說明，框架式設計僅對施工有指導作用而達不到直接按圖施工的效果。

（2）基礎設計問題。工業(yè)建筑占地廣且結構復雜，如若設計前未對施工現(xiàn)場予以詳細勘察，極有可能導致在選擇基礎形式時依據不足，從而使得在選擇基礎形式時，是否選擇彈性地基梁，采用條形基礎還是獨立基礎沒有切合實際情況，采用旋挖灌注樁還是預制砼樁也沒有明確的地質依據，從而使得基礎設計存在諸多不足。

（3）概念設計問題。由于設計人員對建筑結構的“固化”思維，注重安全和使用性能，缺乏改革創(chuàng)新性、相對性和綜合性，在設計階段沒有把力學理論、材料性能和結構要求統(tǒng)籌考慮，對結構整體體系和基本構件之間沒有形成邏輯統(tǒng)一關系，導致未能形成安全、質量和經濟相互協(xié)調的結構設計方案。

（4）結構設計問題。在進行工業(yè)建筑梁、板的設計時，部分設計人員為提升工業(yè)建筑結構強度，而一味增大配筋率和截面面積，但實際施工中很難實現(xiàn)，甚至由于鋼筋分布太過密集而致使砼澆筑困難，鋼筋移位，又或者一味地采用大直徑鋼筋，導致鋼筋加工困難，給工程留下質量隱患。此外，在框架結構設計中，很難規(guī)避底部柱的塑性鉸問題，因而通常將截面彎矩值系數放大，但對框架剪力墻結構難于適用，特別是在發(fā)生地震等自然災害時，剪力墻可能會首先發(fā)生破壞退出工作。

（5）設計選材問題。工業(yè)建筑結構設計中，因鋼結構施工快、強度高而逐漸成為工業(yè)建筑中常用的主材。但與砼結構構件相比，鋼結構不僅成本高，且易出現(xiàn)局部疲勞而造成安全與質量隱患；同時，鋼結構雖具有一定的耐熱性，但耐火性較差，在防火設計不達標的情況下，持續(xù)高溫會使鋼結構抗壓、抗拉強度降低，甚至出現(xiàn)結構變形損壞而導致工業(yè)建筑倒塌；另外，與砼結構相比，鋼材耐腐蝕性相對較差，因此設計材料的選擇上，還須結合工業(yè)生產實際以及結構的抗疲勞和穩(wěn)定性進行材料的合理選擇。

2 工業(yè)建筑結構設計中常見問題的應對策略

2.1 綜合環(huán)境與建筑功能，優(yōu)化建筑結構設計

在結構設計階段，須全面考慮結構的經濟性與施工的可行性，對此，設計人員須首先調研工業(yè)建筑工程施工范圍內的地質、氣溫氣候、經濟狀況等環(huán)境，對有特殊要求的工業(yè)建筑，需要從細節(jié)上充分考慮工業(yè)建筑的功能性設計，以滿足相關標準要求，并在人性化和安全性上，對工業(yè)建筑結構設計予以不斷優(yōu)化；其次，對于框架結構可以考慮在工藝許可下增加縱向支撐桿，縮小立柱截面，同時也可增強工業(yè)建筑的結構性能；另外，對框架剪力墻的設計，可在四周設計成暗梁、暗柱，通過框架約束剪力墻變形，即使剪力墻遭受破壞，梁柱仍可承受豎向荷載，防止倒塌風險的發(fā)生。

2.2 合理利用相應軟件，重視建筑概念設計

工業(yè)建筑涉及基礎、承重主體、圍護和屋頂等幾個方面的構筑物，在設計階段，可以借助CAD、BIM、PKPM等計算機軟件，通過建模分析等方法，對工業(yè)建筑的結構設計予以優(yōu)化。主要包括以下幾方面內容：首先，重視整體概念設計和結構選型；其次，分析結構受力將結構設計、技術與經濟相結合做成本分析；再是，根據工業(yè)建筑結構的設計規(guī)范，構建結構模型并反復修改，以此滿足工業(yè)建筑結構的強度、剛度需求，并憑借成熟的工業(yè)建筑結構設計經驗，確保結構設計在滿足建筑結構可靠性的前提下，注重美學設計的營造。

2.3 妥善處理建筑地基，構建結構設計模型

工業(yè)建筑的基礎設計，須嚴格依照工程所在區(qū)域詳細的地質報告做分析，并結合上部建筑的結構類型、荷載分布，以及鄰近構筑物的影響等多方因素綜合分析予以確定，以有效滿足承載力的相關要求；其次，選擇可行性高、經濟合理的基礎設計方案，以盡量規(guī)避結構設計中不必要的變更，并從可能的變量因素著手予以綜合考量，確定一個關鍵重點變量，借助計算機系統(tǒng)進行建模，通過結構函數模型以確定工業(yè)建筑基礎結構的優(yōu)化方向，并依據工業(yè)建筑的功能性要求和美觀設計的約束性條件實現(xiàn)既定目標。

2.4 綜合選定結構材料，重視功能與質量設計

首先，充分考慮主材的性能，合理選用適配功能的材料，如鋼結構強度高、質量輕且具有高塑性，但防火能力弱，因此，在工業(yè)建筑鋼結構的設計時應針對建筑的防火性能要求進行優(yōu)化，可通過對鋼結構噴刷防火涂料和絕熱保溫涂料來增強工業(yè)建筑的防火性能；其次，部分工業(yè)建筑原材選擇不當，砼配比欠妥或是堿骨料反應、徐變、收縮等材料因素，都有可能會在一定程度上造成工業(yè)建筑的結構耐久性降低。此外，對于工業(yè)生產中會產生酸、堿、鹽等腐蝕性氣體的，結構材料應嚴格依照建筑防腐蝕要求，選擇正確的耐腐蝕材料。

3 結束語

追求工業(yè)建筑結構的完美設計是當前設計人員的共同目標，但由于建筑工程所處環(huán)境不同，建筑投資所限以及設計人員理念差異等，均將會致使設計中各式各樣問題的出現(xiàn)。對此，相應設計人員務須要根據工業(yè)建筑工程的實際需要，在滿足工業(yè)建筑功能性的前提下，按照規(guī)范要求，遵循設計原則，優(yōu)化設計概念，強化設計方法，達到技術與經濟的高度融合，以促進工業(yè)建筑的高質量快速發(fā)展。