简述工业建筑结构设计中需注意问题

摘要：现代工业生产技术、工艺不断发展更新，伴随着这一趋势，工业建筑的结构体系也愈发复杂化，建筑整体布局呈现多样化形态，这对设计者提出了更高的要求。鉴于工业建筑结构涉及多方面知识，它成为近年来需要加以重视和探究的一线课题。笔者基于多年的工作实践，分析了工业建筑设计需注意的要点。
关键词：工业建筑；结构设计；发展趋势
Abstract: the modern industrial production technology, process development update, with this trend, industrial building structure system becomes complicated, building overall layout has diversified forms, the designers put forward higher request. In view of the industrial architecture involving many knowledge structure, it become in recent years to need to pay attention to and exploring a subject line. The author based on many years of working practice, this paper analyzes on the design of the industrial architecture should be the main po

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Keywords: industrial architecture; Structure design; Development trend
引言
工业建筑在建筑设计领域占有举足轻重的地位，它具有一般建筑的共性，但在设计和施工方面又具有自身的特点。由于工业建筑是以工业生产为导向，它的外形、内部构造与我们熟知的常规形式和固有类型差别很大，处处彰显出功能主义的气息，表现出很强的经济适用性、灵活性和高科技特征。可以说，一个优秀的工业建筑设计作品，既要满足库存、运输、设备安置等生产要求，还要能提供适宜的劳动环境。

1.工业建筑设计中需注意的问题

工业建筑的受载情况复杂，这对诸多构件的材料和结构组合提出特殊要求。同时工业建筑具有大量的预埋件，一有遗漏就需要立即在现场进行修补，不仅增加了成本，而且放慢了施工速度。以下对现场施工中遇到的问题，结合笔者设计经验，简要论述结构设计应注意的一些问题。
1）地基
工业建筑的投资大、占地面积广、地质情况复杂多变，故在设计时需采用多种地基形式。载荷较大的地方采用桩基、独立基础、条形基础、弹性地基梁等。工业建筑的输送皮带支架一般采用底部铰接形式，传给地基的只有剪力和轴力，所以一般把地基设计为桩下条形基础。从设计角度而言，混凝土标号应符合结构耐久性要求（一般采用C25）。地基的配筋应尽量降低配筋率。条基交接部位的钢筋设置要有详细的工程图。条基交叉处的基底面积只能单独使用，不可重复使用，并要合理调整基宽。砌体结构局部墙体作用有较大的集中载荷，应根据具体要求适当加大地基宽度。另外需特别注意的是柱下条形基础，如果基础的翼缘板采用缓坡形式，应注意坡角不可过于陡峭，否则施工工艺性较差。
2）梁和板件的合理设计
工业建筑受载较大，为保证强度要求，常把梁和柱的截面积设计得较大，钢筋粗而密，给施工造成不同程度的困难。某些设计人员为了控制截面高度，将配筋率提高到2.5%，实际中很难做到这一点。如果钢筋分布过于稠密，在梁柱结点区，混凝土很难浇注密实，无法插入探棒，造成钢筋严重移位，留下安全隐患。在设计时，应首先考虑增加截面高度，降低配筋率，在特殊场合可适当增加截面宽度。为了方便施工，尽量避免在梁柱交接处出现大量钢琴堆积的情况。在没有特殊载荷的情况下，配筋率应小于

1.7%，利于梁结构塑性铰的形成，提高抗震性能。

挑梁的自重相对总载荷比较小，做成变截面对减轻自重贡献不大，所以应尽量将挑梁做成等截面形式。在计算挑梁钢筋率时，应预留合适的安全系数。当挑梁载荷大、悬挑大、挠度大时需适当加大底筋。砌体结构挑梁深入墙体的托梁长度应满足构造要求，并计算抗倾翻临界条件。
过梁的设计可以按标准图选用，但要在施工图中特别标明选用方法和具体图号。如果门窗洞口较大或过梁作用有集中力时，应通过具体计算验证过梁的受力强度。在设计时，尽量将过梁与圈梁整体浇注，既便于施工也利于抗震。过梁的钢筋不可配置过小，以充分考虑地震时过梁墙体出现裂缝而无法形成支撑的作用。
现浇板配筋多借助软件自动生成，例如常用的PMCAD。这样可以加快速度，减少笔误。在计算配筋时，应考虑塑性变形重分布，将板上筋应力乘以0.8—0.9的折减系数，将板下筋乘以1.1—1.2的放大系数。如果按弹性力学理论计算双向板钢筋应力，结果偏于保守，不必再人为放大。在给砌体结构的板件进行配筋时，要注意支撑在外墙的板负筋不宜过大，否则会对砖墙产生过大的附加弯矩。
板配筋尽量采取大直径大间距形式，间距值不小于200毫米，板上板下钢筋宜均匀分布，直径类型不宜过多。在设计时，要注意将现浇挑板阳角配置辐射状附加筋，同时要对现浇挑板阳角的板下配置斜筋。
3）柱形件的设计要点
工业建筑结构设计中，轴向受力构件的应用极为广泛。柱截面选用时，为了经济，宜优先选用钢管混凝土柱或型钢格构柱。如角钢、槽钢、工字钢和钢管，也可用型钢或钢板制成组合截面柱。组合截面柱的腹杆体系有缀条式和缀板式两种。考虑到性价比，在工艺允许的情况下可增加纵向系杆，以减小厂房柱的平面外计算长度。
支撑杆件的结构通常设计为单拉杆，或者是一镰一压杆件的组合形式。实际中根据受力大小和杆件长度灵活选用。单杆设计目前处于主流地位，也即在前后片杆件之间不设置缀条，这样便于架设中间穿行管道、楼梯和参观走廊。
4）楼梯的设计
工业建筑中的机房、宿舍和办公场所等生活区建筑楼梯多采用板式结构，既美观大方也方便施工。但要给梯梁和梯板之间留下足够的高度，尤其是建筑入口处。梯段高度差不大于20cm，避免绊倒。休息平台与梯段板平行方向的上部筋应拉通，且与梯段板的配筋相配合。特殊条件下，例如板式楼梯跨度大于五米，不容易满足挠度，则要施工图中特别注明加大反拱。第一段梯板的基础要考虑沉降，必要时需设置梯梁增强稳定性。
5）预埋件的合理埋设
工业建筑是一个载体，其中安装有各种设备，这就需要很多预埋件。在施工图中，设计人员要在结施图中明确标明预埋件的大小规格和定位尺寸。某些单位在结施图中漏掉楼梯埋件，需在现场补埋，费时费力。技术交底时，要特别向施工单位阐明埋件要求。埋件要可以承受一定的附加载荷。工业建筑筒体结构库壁的埋件安装要特别注意，否则出现滑膜时会使埋件移位，造成安装困难。

2.钢结构设计要点

工业建筑中钢结构较为常见，钢结构的设计也应具有良好的工艺性，方便施工和检修。例如某工程设计，采用轻型门刚结构设计堆棚，在斜梁与柱的交汇处采用高强度螺栓连接。在现场装配时，最下部的螺栓未留够足够的扳手空间，导致力矩扳手无法完全使用。检测若设计时充分考虑施工方便，留下扳手空间或采用其他柔性连接方法，问题就能得到解决。水泥厂的窑尾大量采用钢结构，高强度螺栓广泛应用于梁与柱、梁与梁的连接，施工时要特别注意螺栓的位置排布。另外在结施图中要特别注意钢结构防锈处理、制作安装工序。
节点构造设计在钢结构设计中很重要，杆件设计（杆件内力分析）与节点设计（节点构造分析）是钢结构设计的主要内容。钢结构的安全性在很大程度上取决于节点的构造设计。节点设计要力求构造简单、传力可靠、受力明确、工艺性良好。节点连接设计最好设定10%—15%的安全系数。应力较小的构件，其连接焊缝长度通常大于120mm。在工业厂房钢结构设计中，这些都是至关重要的。施工时不能随意加大杆件截面，以免破坏节点构造的安全性。
结语
在进行工业建筑设计时，安全性、耐久性和实用性是设计基本原则，这要求设计人员一定要严格遵守相关国标和设计规范，深入理解各个工艺流程，全面细致的考虑各方面影响因素，不断优化建筑构造，实现工业建筑经济性和技术性的统一。同时，设计人员要响应发展潮流，努力发掘先进技术和新的设计思路，不断提高工业建筑的质量。
参考文献
何俊奎，郭义峰等. 浅谈工业建筑结构设计中应注意的一些问题[J]．四川建材，2007，5：219—220．
兰文清. 钢结构工业厂房设计中应注意的问题[J]. 内蒙古科技与经济, 2008，（8）：199-201.