工業建筑結構設計分析

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工業建筑工程結構設計不但決定著項目投資的結果，更重要的是其直接和人們的生產生活息息相關。而其設計的整個過程也是形成工程項目實體的重要過程，直接決定著最終產品的質量。故需對其設計的復雜性與安全性引起必要的重視，要做到這點，則需要重點進行設計質量的控制，同時，還要制訂具有較強可操作性的、有效而科學的設計方案，結合設計需求做好相關的設計管理以及監督，從而保證好整個建筑結構的設計質量。在整個過程中，還要結合相關的監督、設計等措施，并與建設方配合好，做到有效控制，使得項目的質量和安全能夠達到預期的要求。

1、工業建筑結構設計中的等效永久荷載設計

工業建筑結構設計期間，需要求出結構內力，對于整個設計過程而言，該值意義重大，必須進行合理運算，盡可能減小誤差。從整個設計過程來看，要按照制訂結構方案→全面分析內力→進行截面設計的步驟完成。其中，方案制訂及截面設計所用方法與各類建筑結構基本相似，但相比之下，內力分析方面有著明顯區別。因此，對于設計人員而言，必須提前明確工程抗力等級，借此得到不同荷載作用對應值，促使最終結果滿足相關規定。目前，結合工業建筑功能需求來看，當結構產生變化時，適用情況隨之改變，必須按照實際情況靈活調整，使其產生最大作用。同時，還需對上述情況各方面問題進行驗算，保證結構全部達到設計標準，不可出現任何偏差。因此，為保證荷載有效性，設計師須注重如下問題：（1）將可變荷載變成等效永久荷載（若能達到指定要求，應當由具體規范著手，直接選用）；（2）明確荷載組合系數，求得組合值，進而求得結構內力；（3）由整體層面出發來探討，確保結構整體及各方面完美協調。而內力分析過程中，應當將工程視作若干構件組成，根據不同構件受力表現，待明確等效永久荷載時，基于靜力算法直接求出結構內力。如果是超靜定鋼筋混凝土結構，必須以非彈性變形出現為前提，按照當時塑性內力重分布情況準確求出內力。

2、工業建筑結構設計中的BIM技術應用

（1）BIM技術的應用實現了工業建筑結構設計對各類現場數據分析能力的結合，可以增強分析模型的設計過程，提高測量工業建筑用地及周邊生態環境信息的準確度，并且在應用這一技術的基礎上，工業建筑結構設計能更好地整合水體、綠化等外部生態因素，BIM技術的信息化模型的應用幫助工業建筑設計師利用相關性能化模擬分析軟件，實現對工業建筑場地全年太陽輻射及其陰影變化的合理分析。（2）BIM技術在工業建筑外圍護結構設計中的應用。這一技術所呈現的虛擬工業建筑信息模型，能幫助工業建筑設計師對工業建筑外圍護結構得失熱量作出合理分析，其中包含的分析要素有室內圍護結構熱傳遞量、外圍護結構散熱量和得熱量、冷縫、散熱滲透量、門窗得熱等。BIM技術可對模擬工業建筑物外圍護結構窗口的設計進行模擬，因而能利用其工業建筑體量布局，把握室內光照條件，為工業建筑師設計室內采光裝置或反光裝置提供依據。（3）BIM技術在工業建筑結構室內設計中的應用。人們長時間處于室內，占據了人將近85%的時間，可見室內空間的設計對于工業建筑結構設計而言更為關鍵。傳統室內空間的環境質量與居住者的身心感受密不可分，而BIM工具與方法的優勢在于能幫助工業建筑設計師找到更貼切居住人群身心需求的結構形式，結合多種形式的系統和材料，構建良好的質量結構設計的虛擬模型，達到準確模擬室內外表面和空氣間相互作用的目的，在此基礎上，根據BIM設計出更加細致、更加舒適的室內環境，并為居民帶來便捷優質的供水供暖供電系統，提供更人性化的排水服務。（4）BIM技術在工業建筑結構設計中應用各種專業協調設計。BIM技術在工業建筑結構設計中，能通過數字化創建的唯一的模擬信息化模型實現水暖、機電、結構、工業建筑等系統的交換，跨越了多種專業，集成化的設計模型將不同專業設計師的三維模型攜帶的信息集中起來，并分享給所需的其他專業團隊，這種共享性能保證工業建筑設計多方參與者均能掌握好所需信息，并進一步運用這些信息投入到工作中。無論是施工企業、制造商、建設方，還是結構工程師、設備工程師或者工業建筑設計師都改變了以往的工作方式，以相同的參數作為基礎工業建筑模型，有效展開協同工作。

3、工業建筑結構設計中的優化措施

工業建筑在結構設計時，應考慮安全使用以及經濟效能，充分分析存在的層次及制約關系，只有將安全使用的效能充分滿足了，才能就工業建筑的經濟性進行充分考慮。工業建筑，其造價衡量時，選擇的指標一般為直接性的和間接性的指標。其中，就前者而言，包括工業建筑造價所占的比例、單位面積所需要水泥等材料的數目以及單位面積需要多少綜合造價，這個指標在所有的工業建筑類型中都較為適用。在工業建筑造價進行衡量時，盡量也考慮間接的經濟指標。其也囊括多個指標，諸如施工的可見度、樓層凈高度多少、工業建筑可能會伴隨的社會效應等。（1）流通空間。進行工業建筑平面的布置時，要充分考慮經濟性，也就是基于使用需求充分滿足的基礎，將流通空間盡可能的縮小，這是因為，不管是樓梯，還是電梯，如果有著相對較大的空間，就會使得實際的應用空間被縮小，并且，還可能就采光裝飾等有所耗費，如此也就可能使得工業建筑企業的經濟效益被相應降低。值得關注的是，進行工業建筑平面的布置時，不能僅僅追求經濟效益而不去考慮其美觀及舒適度。（2）柱網設置。就常規工業建筑而言，其一般有著8.4m×8.4m的柱網設置，如果將柱網設計的太過于大，就會使得工業建筑梁不斷升高、配筋也不斷增加，其造價必然提高。所以，要將進深進行控制，使得它們不能高于12m，如此才會使得工業建筑結果相對合理。柱外側可進行懸挑的考慮，如此不僅使得工業建筑的完整度得以保證，其空間感還將大幅提升。（3）工業建筑物的體積和面積設計。大多數情況下，體面積越大，工程造價越高，故在工業建筑結構的設計時，要將面積比例進行盡可能的控制，并且采取科學模式使得有效面積不斷增加。（4）工業建筑結構。對工業建筑物而言，工業建筑結構是其骨架，基于材料劃分來看，可以將工業建筑結構分為砌體結構、鋼結構和鋼筋混凝土結構。選擇的工業建筑材料實際對工程的效果，不論是在質量方面還是在使用壽命方面都將有著一定影響，并且會在某種意義上就施工費用和工程的造價產生一定的影響。

4、工業建筑結構設計中的裝配式墻材應用

為了提升革新墻材的應用，要基于項目實際，將應用革新墻材的重要意義傳達給建設單位，當地相關部門也可出臺扶持政策，而就裝配式工業建筑行業而言，也要為合理應用墻材量身定做，保證其應用效果，在控制成本的基礎上發揮出應有的優質效果。盡管在裝配式工業建筑中，革新墻材的效果較為明顯，但仍然需要更深層次的研究墻材的工藝，將創新技術應有在墻材中的成效大幅提高，而鑒于在工業建筑的建設過程中有很多變化因素且市場也在動態變化，從而針對墻材提出更高水平的要求，提高實際建筑過程中革新墻材的應用率，加大墻材的應用范圍，提升裝配式工業建筑中墻材的效果大幅提升，要將科技合理的融入墻材，而這些都有利于建筑行業的不斷創新和發展。

5、結束語

控制工業建筑結構設計質量可謂一個具有較強綜合性的工作。需要較好地處理好工程中的各個環節，依據設計計劃將各個問題在設計過程中得以妥善的處理，進而保證項目的質量和安全能夠達標。

參考文獻:

[1]趙大偉.建筑結構設計中若干問題的探討[J].中國新技術新產品，2010（1）.

[2]楊黨輝，蘇原，孫明.BIM技術在結構設計中的應用問題探討[J].建筑技術，2015，46（5）：394–398.

作者:宋建 單位:核工業北京化工冶金研究院