鋼結構在工業建筑設計環節中的優化

尚龍飛

上海金自天正信息技術有限公司 上海 201901

引言

鋼結構因為自身特殊性，在工業建筑領域展現出突出的優勢，近年來，現代化城市建設工作如火如荼地進行，促進了工業建筑行業的高速發展，帶動鋼結構技術受到人們更多的關注。不過，因為鋼結構所包含的形式較多，結構體系復雜多樣，在實際應用中尚且具有一些問題與缺陷，應當基于現存的問題實行合理有效的改進，進而使鋼結構能夠更加充分的滿足人們對于工業建筑的具體要求。本文根據個人實踐工作經驗，論述了鋼結構在工業建筑領域的應用方式，并針對此結構的具體應用現狀提出了對應的優化措施。

1 鋼結構在工業建筑中運用存在的困難

就目前看來，雖然鋼結構在工業建筑行業運用已有一段時間，相關行業規范也相較齊全，但是工業建筑日益增多的使用需求也對鋼結構設計提出更高的要求。以往技術應對新增的需求略顯單薄，所以許多人對于鋼結構在工業建筑層面的了解不夠深入。在人們的傳統觀念中，工業建筑的主要結構形式為砼結構。同時，工業鋼結構比較復雜，要求設置多種配套體系，包含防腐蝕、保溫隔熱、防火等多項內容[1]。我國所掌握的鋼結構技術相較于西方發達國家尚且具有較大差距，既在觀念理念上較為落后，還欠缺足夠的尖端技術、設計人才，不具備新產品、工藝、技術、材料的研發創新能力。在日常施工與設計期間，工作人員專業水平與綜合素養不高，欠缺足夠的專業知識，積累的經驗不夠豐富，無法有效把握施工細節，未能明確了解鋼結構的優點。

2 工業鋼結構的設計原則

工業鋼結構進行設計時必須要重視提升鋼結構的穩固程度，穩固程度為鋼結構設計時重點要素之一，關系到鋼結構的建設質量、安全水平和使用年限。若是鋼結構穩固性無法得到切實的保障，既可能導致建筑工程的成本投入有所提高，嚴重情況下甚至會對人們的生命財產安全帶來不利影響，所以，在進行鋼結構設計時，一定要著重把控好其穩定性，在進行鋼結構設計時，必須要遵從下述幾項原則。

2.1 鋼結構設計要滿足所有部分的穩定性要求

當實行鋼結構設計工作時，必須要對其總體受力情況展開詳細分析，不僅需確保鋼結構的總體穩定性達到規定標準，而且還要關注平面結構的穩固性，要使得不同結構中有配置合適的支撐結構，確保結構部件在平面內外均符合要求。

2.2 結構計算簡圖要與實際情況相一致

當前，在開展工業建筑鋼結構設計時，一般會簡化設計模型，只關注主要構件，此種方法只適用于結構形式簡單的工業建筑。但是實際中的工業鋼結構形式豐富多樣，受力體系復雜，要整理清楚結構構件所有可能承受的荷載，詳細分析具體結構形式，使用最適合的荷載組合值展開有關數據的調查研究[2]。

2.3 鋼結構細節設計與結構穩定性計算相一致

鋼結構的細節設計為設計工作中需要著重考慮的內容，比如，要對怎樣傳遞彎矩節點加以區分，對其柔度、剛度進行合理設置，使之符合工程建設要求。對于穩定性方面，采取不同的結構形式所對應的要求也會有所區別，所以，設計人員必須要展開全方位的分析考慮。

3 鋼結構在工業建筑設計環節的優化措施

3.1 鋼結構的選型和結構布局

在進行建筑工程建設的前期準備階段，需要合理分析此建筑能否采取鋼結構形式，基于建筑工程的建設規模、功能應用需求來探究鋼材料使用的可行程度。并且，還要對工程建設的荷載水平、高度與層數、跨度以及振動狀態加以分析。若是確定使用鋼結構形式，那么在后續的工程設計之中還要做好選型、工程結構規劃設計等工作[3]。當前，概念化設計理念在鋼結構工程之中的運用比較普遍，而且具有較高的運用價值，尤其是對于工業建筑來說，鋼結構設計、施工環節十分關鍵，對于一些未切實確定的設計標準與行業要求范疇，需要引入力學知識定理，對鋼結構的力學狀態展開合理分析，基于建筑結構特性、抗震穩定性與相關理論實踐經驗，來分析鋼結構是否合理。然后從建筑工程的總體結構出發，針對局部某些重要部位進行詳細研究，保證工程建筑的平面結構設置狀態足夠牢靠，以取得穩固、扎實的結構體系。基于對鋼結構設計要點的歸納總結，能夠為工程項目初期設計工作的開展提供可靠的思路與指導，將不同類型的設計模型展開合理分析對比，選擇出最優的模型，以保證工程項目后續施工活動的順利開展。以設備支架為例，如表1：

表1 設備支架

結構高度為5000mm，層間位移角限值1/250，①號節點位移限值為20mm，第一種模型Y方向位移超限，而為了方便后續設備走管線，所以選擇第二種方案。

3.2 注意鋼結構的抗震性能的優化

鋼結構具有一項突出性優點便是，適用范圍較廣，因此鋼結構適合運用在多種類型的高層建筑項目之中。不過，鋼結構的實際應用依舊有較多需要改進的內容，例如抗震性能便是需重點優化的一方面。若想提高鋼結構抗震能力，則需設計工作人員在設計環節，首先做好工程建設現場的地理地質環境的勘察工作，基于當地的地理環境特征，分析建筑的抗震要求，在設計過程中做好抗震性能的規劃。聯系實際條件確定相關參數，通過適當的設計從而保證提高鋼結構的受力能力，把地震災害帶來的影響作用全面考慮到位，把建筑體的變形程度把控在可接受的范圍內。可分析施工現場及周邊之前的建設工程實例，作為重要的抗震性能設計參考。在受到水平地震力與風力的干擾下，鋼柱底側的剪力較大，所以水平力會對地基帶來比較大的影響作用。

3.3 對鋼結構的防火引起一定的重視

鋼結構建筑的防火性能相較于鋼筋砼結構建筑而言更低，一般在鋼結構建筑的設計施工中，所采取的防火策略包括下述兩類：其一，使用保全板，把它設置于鋼結構建筑中，從而發揮防火的效果；其二，對鋼結構的不同位置涂刷厚薄程度不一的防火材料，再使用裝飾漆料涂刷外露位置。而以上均為常規性的防火方式，要想更為有效地提高鋼結構的防火能力，就必須要做好防火墻、防火門的規劃布置，同時裝配自動噴水滅火裝置、獨立的水幕、防火帶等，以此構成防火分區，再在以上基礎上靈活使用防火涂料，從而起到對鋼材有效防火保護的效果，還可通過對火災探測報警技術、煙氣檢測技術的有效應用，及時發覺與解決潛在的火災隱患，保證鋼結構的防火能力得以切實提高。

4 結束語

鋼結構由于具有強度高、生產工業化水平高、施工簡單易行等特點，從而在建筑建設中得到了廣泛的使用。若想提高鋼結構在工業建筑領域中的實際應用效果，就必須要做好設計環節的優化工作，要求工作人員結合實際工程條件與外部環境，采取合理有效的方案，推動工程項目建設質量的提高。雖然就目前看來，鋼結構在工業建筑設計施工中依舊有著較多限制因素，不過相信在人們的大力研究與探索下，鋼結構技術會進一步完善，有關配套材料也會得到升級改進，推動鋼結構在工業建筑中具有更好的應用效果。